球样条曾经是机械设计师寻求一种优雅的方式来整合旋转和线性运动的主要工具。在加速机器推向市场的压力下，许多设计师发现，实施预先包装的解决方案，其中旋转和线性运动轴已经集成在一起，会更快。
随着自动化的新兴机会给机械带来更多的运动轴，越来越多的设计师发现预先包装的解决方案并不总是足够灵活，以满足应用需求。这种转变导致许多设计师重新考虑球样条，主要是因为它们独特的能力，在一个轴上集成旋转和线性运动。这种能力提供了运动性能和稳定性优势——为设计人员提供了更多的方法来压缩组件、扩展行程或分配负载……以及新的灵活性，以满足现代自动化需求。
球样条是如何工作的
与滚珠丝杠一样，滚珠样条通过将物理接触限制在滚珠的切向点上，从而提供几乎无摩擦的运动，滚珠由滚珠丝杠螺纹和螺母内的滚道引导。球样条通过在轴上添加一个或多个线性凹槽(也称为样条)来增强这种旋转导向，以促进前后运动。这些沟槽提供了一个低摩擦线性路径，同时实现传输扭转载荷。
其结果是一种高效的机械驱动装置，适用于各种轴向载荷传递和扭矩传递应用。球样条抗扭矩载荷引起的径向位移，在传递扭矩的同时，需要较小的力来实现样条构件的轴向位移。这使得它们能够在高扭转载荷下高速运行。
用球样条紧凑性重新捕获空间
在没有球样条的情况下集成线性和旋转运动通常需要在围绕笛卡尔坐标构建的双堆叠四轴承架构中安装单独的轴。这种设置需要时间来构建和测试，消耗大量空间，并且可能需要更高的维护交互。球样条实现单轴解决方案，提供更大的设计灵活性，需要更少的空间。
稳定性:除了减少所需的轴的数量，花键结构增加了稳定性。球样条的坚固性提供了一种经济有效的方式来扩展垂直行程，超出机器人可能提供的范围。它还支持悬臂结构，并可以添加反旋转制导。
提高性能:滚珠样条对压缩稳定的滚珠丝杠件具有其他滚珠丝杠件特有的性能优势。减少摩擦可以实现更高速度的操作，更少的磨损，更长的和更可预测的预期寿命，更少的反弹和痉挛，并且没有粘滑。
曲折:球形样条曲线特别适合于自动化应用程序，传统上人类可能只需要扭动手腕就可以完成，例如移动试管或打开实验室规模的样品罐的盖子。高速取放应用是另一种常见的球样条应用。
机器人当然可以执行许多与球样条相同的任务，并且具有更大的运动自由度。尽管如此，如果这种自由对应用程序不是至关重要的，球形样条可以提供许多其他好处，并消除机器人的高额费用。球样条可以在更小的占地面积内提供类似的精度，更快地移动更高的负载，具有更健壮的机制，通常开发成本更低。
球样条规格和定制
最初，集成旋转和线性运动的结果是机械和电气工程师合作的解决方案使用两个或多个轴。今天，有各种现成的球样条选择，长度为3000毫米，直径为6至50毫米。
球样条也很适合定制。根据规格，制造商通常可以打孔，增加径向轴承或同轴孔的减少，或进行其他必要的修改，以将球样条单元集成到机器中。
带着球样条的设计灵活性回到未来
在设计解决方案时，扩展行程或压缩系统的能力可能是成功的关键。球样条提供了这种改变游戏规则的灵活性，设计师可能在预先包装的多轴组件中找不到。更多曾经需要技术人员或装配人员的操作现在可以实现自动化，使这些操作更安全、更高效，并具有更好的控制。在当今劳动力成本上升、劳动力短缺和高缺勤的情况下，这些自动化解决方案尤其重要。
机械设计人员应该考虑在任何需要旋转和线性运动的应用中使用球样条，特别是如果空间是宝贵的，行程、负载、高速、可靠性或耐久性是至关重要的。
对于那些已经熟悉球样条的人来说，可能是时候重新审视它们在新设计中的使用了。数字技术的进步使它们更容易融入现代系统的集成轴。对于不熟悉球样条的工程师来说，回顾设计项目是一个好主意，看看在一个轴上集成旋转和线性运动是否可以节省空间，改善循环时间，或更好的机器可靠性。
关于作者
查尔斯·艾萨克他是汤姆森工业公司直线轴承和导轨全球产品线经理。Charles负责线性轴承的短期和长期战略方向，并指导业务，包括产品路线图。
他在费尔蒙特州立大学(Fairmont State University)获得制造工程学士学位，在瓦尔登大学(Walden University)获得MBA学位。查尔斯和汤姆森在一起已经三年了。
克里斯Diak他是Motion的东南自动化经理，在电气和自动化领域工作了27年，最近25年在Motion工作。
他获得克莱姆森大学电气工程学士学位。
了下:直线运动技巧
