main visual

精機製品・技術報告:高負載驅動用滾珠螺桿HTF系列

1. HTF系列的特點和技術

  • 1. 超高負載
    針對高負載用途特殊設計的內部規格,和本公司標準品相比,額定負載大幅提高。
  • 2. 優異的耐久性
    採用超高負載容量,且對螺帽內的負載分佈進行了均一化設計改善(專利申請中),並選定了高負載用潤滑脂,大幅提高耐久性。
  • 3. 針對使用條件的選定技術
    針對高負載、小行程等使用條件,滾珠螺桿選定和壽命計算等技術水平顯著提高,NSK可對選定方案詳細計算分析。
  • 4. 豐富的系列組合
    在軸徑45~140mm,導程10~25mm範圍內的組合中,共有34種標準規格。
    ◆精度等級(JIS):C5、Ct7級
    同時,可以對應高摩擦力矩傳遞所需的各種軸端形狀(鍵槽,角型花鍵,複雜花鍵,直齒齒輪等)
    非標準規格請與NSK聯繫。

1.1. 超高負載容量

表1.

隨著高負載用特殊的溝槽形狀・尺寸使用及鋼珠徑增大,額定負載大幅提高。

1.2. 螺帽內負載分佈的均一化

  • (1) 螺帽內負載鋼珠的分佈狀態一般存在3次元的不平衡,因此負載分佈會產生不均勻的狀態。
    →對策[1-1][1-2]:通過對鋼珠循環的配列進行最優化設計,螺帽內的鋼珠分佈接近對稱,由此實現了負載分佈均一化。
  • (2) 高負載情況下,螺桿軸、螺帽的軸向伸縮不能忽略,受此影響導致負載分佈不均勻。
    →對策[2] :為了使螺桿軸、螺帽各自的影響相互抵消,螺桿軸、螺帽的剛性達到平衡的同時,通過將施加給兩者的負載作用點作用於相反側,實現了負載分佈的均一化。

負載分佈均一化的對策 [1-1]

藉由將鋼珠循環管的設計為180°相位分佈,達到了徑向負載平衡。

圖1

負載分佈均一化的對策 [1-2]

藉由將鋼珠循環管在軸向的分佈設計為左右對稱,達到了偏轉力矩平衡。

圖2

負載分佈均一化的對策 [2]

如下圖(A)所示,螺桿軸、螺帽的負載作用點設置到相反側,螺桿軸和螺帽的軸向伸縮影響就會相互抵消。

圖3

負載分佈的比較計算舉例(1)
對各鋼珠的負載進行解析、計算,如圖所示為與以螺帽中心作為原點的軸方向鋼珠位置的關係。

圖4

負載分佈的比較計算舉例(2)
針對減小尺寸的可能,進行計算。

2. 傳動裝置的潔淨度評價方法

◆實驗樣品

(螺桿軸徑80mm、導程20mm、2.5卷X3列)

  • TP0:SFT8020-7.5 (既有規格、標準潤滑脂)
  • TP1:HTF8020-7.5 (HTF規格、標準潤滑脂)
  • TP2:HTF8020-7.5 (HTF規格、高負載用潤滑脂)

◆實驗條件

  • 最大軸向負載:289kN
  • 行程:50mm
  • 最大接觸面壓
    既有規格:2340MPa
    HTF規格:2220MPa

◆負載條件

負載條件

◆試験装置

試験装置

◆實驗結果

運行循環次數

  • TP0(既有規格,標準潤滑脂):壽命120萬次循環
  • TP1(HTF規格,標準潤滑脂):壽命420萬次循環
  • TP2(HTF規格,高負載用潤滑脂):壽命1100萬次循環,無異常
實驗結果

◆結論

  • HTF規格實現了以往規格3倍以上的耐久性。
  • 正確的選用潤滑脂有助於提高耐久性。
結論

3. 高速化的對應

HTF規格: dm・N值~70000  (注) dm : 鋼珠節圓直徑(mm)、N : 轉速(rpm)

結論

4. HTF系列用途舉例

目前為止已經實現了較困難的高負載領域的電動化。
應用實例:

  • 電動射出成型機(射出軸、鎖模軸)
  • IC集成電路沖壓機
  • 沖床
  • 伺服汽缸
  • 彎曲機、切斷機

等。