光桿-滾珠軸承傳動原理探索

光桿-滾珠軸承傳動機構的結構很簡單，僅由光桿、螺母座和四隻分別左右傾斜的向心滾珠軸承所組成滾珠軸承的精度等級只需普通級；其內圈的孔徑則需磨成對稱的兩個圓錐面，錐面母線與軸承中心線所成的夾角和螺母座上與軸承外圈配合的內孔之傾斜程度相一致，均為9°；四隻軸承分別在其上、下方用碟形彈簧單方向施加壓力。
本結構採用的義大利FAG公司的6007型軸承，外形尺寸為φ35 ×φ62×10mm，與我國的7O001O7(φ35 xφ62×9mm)及107 (φ35×φ62×14mm)相近。外徑為34mm的光桿，經調質處理。由於碟形彈簧單向施力的結果，中間兩軸承內圈的上半部及旁邊兩軸承內圈的下半部分別與光桿接觸，而它們的另一半卻不與光桿表面接觸。因為光桿的外徑(為φ34mm)小於軸承內徑(φ35mm)，當伺服電機使光桿旋轉時,如不考慮打滑等因素的影響，軸承內圈借內錐面與光桿的摩擦力，得以在光桿上滾動，使光桿每轉一周軸承帶著螺母座產生軸向位移量S的距離，而S=πDtg9°=π×34 ×tg9°= 16.92mm，很接近該機構的實際進給量 (16mm)。由於螺母座帶動拖板，從而使光桿的旋轉運動變為拖板的直線運動。若沒有碟形彈簧施加單方向的力給滾珠軸承，則光桿的轉動僅能引起軸承內圈相對外圈的轉動，而無法使螺母座產生軸向位移。當光桿作正方向轉動時，中間兩軸承的B面可驅使螺母座向右移動，而兩旁的軸承不起作用；若光桿作反方向旋轉時，則邊上兩軸承的A面可驅使螺母座向左移動，而中間的軸承不起作用。因此隨著光桿旋轉方向的變化，即可使拖板實現不同方向的移動。採用四隻軸承的結果，不但增加了機構的承載能力，並且使機構受力均勻和運動平穩。
光桿-滾珠軸承傳動副的結構十分簡單，因而價格只有滾珠絲桿副的幾十分之一。其傳動效果相當不錯，即使2～3人站在拖板上，用手旋動光桿時，可不費勁地使拖板作直線運動。這個結構的另一個優點是具有很好的過載保護能力。當拖板或螺母座被阻隔而不能動彈時，若光桿繼續旋轉時軸承僅作內外圈間的相對轉動，使機構免遭損壞。由於不可能產生純滾動，本結構的主要缺點是精確的直線進給量很難保證，故一般只能用於載荷較小且進給量要求不十分精確的場合。但如果在拖板上配置有位置檢測系統，這一機構仍然大有其甩武之地。目前國外已較廣泛採用這種簡易的傳動機構來替代一部分滾珠絲桿副。