滾珠花鍵是機(jī)械設(shè)計(jì)人員尋找一種優(yōu)雅的方式來結(jié)合旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動的主要工具。在加快機(jī)器上市速度的壓力的推動下，許多設(shè)計(jì)師發(fā)現(xiàn)實(shí)施已經(jīng)包含旋轉(zhuǎn)軸和線性軸的預(yù)制解決方案的速度更快。

隨著自動化的新興機(jī)會為機(jī)器帶來更多的移動軸，越來越多的設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)預(yù)打包的解決方案并不總是足夠靈活以滿足應(yīng)用要求。這種變化導(dǎo)致許多設(shè)計(jì)人員重新考慮滾珠花鍵，特別是因?yàn)樗鼈兙哂性趩蝹€軸上結(jié)合旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動的獨(dú)特能力。這種能力提供了性能和穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢——為設(shè)計(jì)人員提供了更多壓縮組件、延長行程或分配負(fù)載的方法……

滾珠花鍵的工作原理

與滾珠絲杠一樣，滾珠花鍵通過限制滾珠切點(diǎn)處的物理接觸來提供無摩擦運(yùn)動，由滾珠絲杠螺紋和螺母中的座圈引導(dǎo)。滾珠花鍵通過沿軸連接一條或多條線（也稱為花鍵）來增加旋轉(zhuǎn)方向，以促進(jìn)前后運(yùn)動。這些凹槽提供低摩擦線性路徑，同時(shí)支持負(fù)載的傳輸。

滾珠花鍵有一個或多個孔，可引導(dǎo)滾珠運(yùn)動而不會變形或旋轉(zhuǎn)。圖片由湯姆森工業(yè)公司提供

結(jié)果是一種高效的機(jī)械驅(qū)動器，適用于所有類型的軸向載荷傳遞和扭矩傳遞應(yīng)用。滾珠花鍵抵抗載荷引起的徑向位移，傳遞扭矩時(shí)需要很小的力就可以實(shí)現(xiàn)花鍵件的軸向位移。這使它們能夠在扭轉(zhuǎn)載荷下高速運(yùn)行。

通過滾珠花鍵緊湊性重新獲得空間

在沒有滾珠花鍵的情況下組合線性和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通常需要在圍繞笛卡爾坐標(biāo)構(gòu)建的二乘四線架構(gòu)中使用單獨(dú)的軸。此設(shè)置需要時(shí)間來構(gòu)建和測試，占用大量空間，并且可能需要更高的維護(hù)關(guān)系。滾珠花鍵提供單軸解決方案，提供更大的設(shè)計(jì)靈活性并需要更少的空間。

穩(wěn)定性：除了減少所需軸的數(shù)量外，花鍵結(jié)構(gòu)還提高了穩(wěn)定性。球花鍵的剛度提供了一種有效的方法來將垂直行程擴(kuò)展到機(jī)器人無法提供的范圍之外。它還支持懸臂式架構(gòu)，并可以添加防旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌。

改進(jìn)的性能：對于這些精密部件，滾珠花鍵帶來了其他滾珠絲杠部件的性能優(yōu)勢。減少摩擦可實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)行速度、更少的磨損、更長且更可預(yù)測的壽命、更少的反沖和卡死以及更少的磨損。旋轉(zhuǎn)：球形花鍵適用于人們通常用手腕旋轉(zhuǎn)進(jìn)行的自動化應(yīng)用，例如推動試管或打開樣品罐的蓋子。實(shí)驗(yàn)室。高速取放應(yīng)用是球面花鍵的另一個常見用途。

滾珠花鍵可用于扭轉(zhuǎn)和反向應(yīng)用，例如取放機(jī)。圖片由湯姆森工業(yè)公司提供

機(jī)器人當(dāng)然可以執(zhí)行許多與球花鍵相同的任務(wù)，但運(yùn)動更自由。然而，如果這種自由度對應(yīng)用來說并不重要，則滾珠花鍵可以提供許多其他優(yōu)勢并消除機(jī)器人技術(shù)的高成本。滾珠花鍵可以提供相當(dāng)?shù)囊?guī)格，占地面積更小，移動更高的負(fù)載更快，具有更強(qiáng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，通常開發(fā)成本更低。

花鍵球規(guī)格及制造

最初，旋轉(zhuǎn)和線性集成源于機(jī)械和電氣工程與使用兩個或多個軸的解決方案的協(xié)作。現(xiàn)在，有各種長度達(dá)3,000毫米、直徑從6到50毫米的滾珠花鍵可供選擇。

精密滾珠花鍵有多種尺寸、螺母類型和表面處理可供選擇。ThomsonSphereSplineSelector工具等在線資源可以幫助用戶快速縮小選擇范圍，為他們的應(yīng)用選擇最佳樣條。圖片由湯姆森工業(yè)公司提供

滾珠花鍵也適合維修。根據(jù)規(guī)格，制造商通?？梢詫⒖族F化，添加徑向軸承或同軸孔以減少尺寸，或進(jìn)行其他必要的更改以將滾珠花鍵單元安裝到機(jī)器中。

借助滾珠花鍵設(shè)計(jì)能力回到未來

在設(shè)計(jì)解決方案時(shí)，擴(kuò)展行程或壓縮系統(tǒng)的能力可能是成功的關(guān)鍵。滾珠花鍵提供了這種改變游戲規(guī)則的靈活性，設(shè)計(jì)師可能在預(yù)包裝的多軸組件中看不到。過去需要技術(shù)人員或裝配工進(jìn)行的更多操作現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)自動化，從而使這些操作更安全、更高效且更易于管理。在勞動力成本不斷上升、人員短缺和缺勤率高的今天，這些自動化解決方案尤為重要。機(jī)器制造商應(yīng)考慮將滾珠花鍵用于所有需要旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動的應(yīng)用，尤其是在空間非常寶貴且行程、負(fù)載、速度、可靠性或耐用性至關(guān)重要的應(yīng)用中。

對于那些習(xí)慣了球形樣條的人來說，可能是時(shí)候以一種新的方式重新使用它們了。數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步使它們很容易集成到現(xiàn)代系統(tǒng)的集成軸中。對于剛接觸滾珠花鍵的工程師來說，查看設(shè)計(jì)項(xiàng)目以了解單軸旋轉(zhuǎn)和線性輸入是否可以節(jié)省空間、縮短循環(huán)時(shí)間或提高機(jī)器可靠性是個好主意。