滚轮系统(RPS)是市场上一个相对较新的直线运动产品,其性能超越了传统齿轮齿条传动。滚筒齿轮系统由小齿轮组成,用轴承销替代了齿轮进行载荷,与线性齿条和链轮啮合。通过对齿轮齿条预加载荷,使两个滚轴在任意时刻都完全啮合,零背隙。
亚特兰零背隙齿轮齿条传动系统,使用一个!@#$%^&*的齿轮,这个齿轮由一个齿轮从中间分开为两个片,中间用蝶簧分开。!@#$%^&*的齿轮有两个齿面同时啮合齿条的一个齿,来消除背隙。当一个齿轮驱动时,另一个齿轮施加“预加载荷”达到消隙的目的。
以下是滚轮系统与零背隙齿轮齿条传动系统的比较:
为确保零背隙,滚轮系统要求必须预加载荷。预紧力需在全行程长度中准确地控制和维护,如果预紧力过多,将会减少产品使用寿命、增加噪音和振动等;如果预紧力被撤除就会产生背隙。这意味着如果齿条不能准确地安装在+/-0.001的行程长度,那预紧力会有很大的不同,从而系统性能也将不一致。零背隙!@#$%^&*齿轮也需要进行精确地安装,但!@#$%^&*齿轮的稳定性要比RPS系统更好,由于!@#$%^&*齿轮的预加载荷是根据运行参数所决定,它可以接受齿条的错位存在并确保在整个行程中不产生背隙。
下图是在相同比率下,滚轮系统与零背隙驱动的尺寸大小及负载能力
前三个尺寸的滚轮系统,负载力可以达到2200,亚特兰模数2的斜齿搓火齿条&零背隙!@#$%^&*齿轮传动系统负载力有2800N,齿轮节径63.66毫米,而滚轮系统的三个齿轮节径分别是50.9毫米、63.7毫米和79.6毫米。
显然,模数2的齿轮齿条传动系统要比滚轮系统的三种尺寸都小,但负载能力强。
随着滚轮系统尺寸的变大,在包装上的差异就更加明显。PRS32的轴向负载是3600N,而齿轮节径达到了122.2毫米
亚特兰模数3的斜齿淬火齿条&零背隙!@#$%^&*齿轮, 轴向负载是5200N,但尺寸更小更方便包装,齿轮节径只有63.66毫米,几乎是滚轮尺寸的一半。
滚轮系统的尺寸继续扩大,而负载能力只有微弱的提高。RPS40负载力6000N,节径152.8毫米
亚特兰模数4的斜齿淬火齿条&零背隙!@#$%^&*式齿轮,负载能力8000N,齿轮节径依然是63.66毫米,还不到滚轮的一半尺寸。
滚轮系统中尺寸最大的一款RPS4014,轴向负载14000N,齿轮节径178.3毫米
亚特兰模数6的斜齿淬火齿条&零背隙!@#$%^&*式齿轮传动系统,轴向负载15600N,齿轮节径82.76,比同类滚轮系列的产品尺寸小得多。
除此之外,亚特兰还有模数是8的斜齿淬火齿条&零背隙!@#$%^&*式齿轮传动,轴向负载27500N,齿轮节径101.86毫米。
电子负载驱动系统,利用两个电机/减速箱,在同一根齿条上进行双齿轮操作,以消除背隙。负载力可以达到124000N
由上图可看出,与滚轮系统相比,亚特兰零背隙驱动具有更高的功率密度。且在类似的负载下,零背隙驱动要比滚轮系统的尺寸小一半,滚轮系统齿轮直径很大,因为它始终需要三个引脚。
使用小齿轮的优势:齿轮直径对系统影响至关重要,包括变速箱扭矩、尺寸大小、比率、间隙、线性刚度、谐振频率等。亚特兰拥有广泛的的小齿轮产品,诸如ISO法兰齿轮,它给了工程师更多的灵活性进行设计优化。
滚轮系统要求准确的预紧力,而在长行程运行中这点是很难做到的。预紧力高了或者低了就会产生问题。零背隙驱动系统对于齿条的对准和预设就比较灵活,即使有些偏差也能保持无间隙。
零背隙驱动的优势:
非常高的功率密度
对预紧力调整灵活
小齿轮节径减少减速箱尺寸和所需扭矩力,提高性能
两米齿条减少组装时间
与滚轮系统比价格更占优
滚轮系统的缺点:
低功率密度
对预紧力要求高
齿轮节径大,所需扭矩力大
只适用于一米齿条
与传统驱动比价格高
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