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VINCENT WORKSHOP / LABS
作者 VINCENT LAB 08 · 2026
ROLLER SCREW JOINTLINEAR-ACTUATED REVOLUTE

滚柱丝杠直线驱动关节INVERTED PLANETARY ROLLER SCREW · SERVO JOINT

一台可以拆开、剖切和点选的伺服关节试验台。空心转子直接驱动滚柱螺母,中空丝杠作为推杆伸出,经连杆推动输出臂。右侧的滑块改变目标角、负载、速度与刚度;画面里的电流、编码器信号、丝杠转速和输出扭矩全部由同一个模型实时计算。

08 组可拆组件 06 根行星滚柱 59 mm 行程 19 bit 编码器 12 kN 额定推力
FIG. 01 INVERTED PLANETARY ROLLER SCREW · CUTAWAY LIVE
N·m SERVO · RUN45.0°48V
伺服使能保持
拖动滑块或点选零件
拖动滑块 / 点选零件 / 点 拆解 45.0° · s 47.7 mm · 0 rpm · 2.3 A · 24 N·m
01 / CUTAWAY
前方与右侧剖开

壳体让出一整面,滚柱螺母、六根滚柱和中空丝杠直接暴露在剖切窗口中。所有零件仍是实体,不是透视线框。

02 / EXPLODE
八组组件可拆

点“拆解”把壳体、电机、丝杠组、推杆、连杆、输出关节与驱动器沿真实方向分开,再点一次按相反顺序装回。

03 / ISOLATE
复杂件可单独看

选中滚柱螺母、丝杠或输出臂,点“单独展示”,画面会自动收拢到该组件并放大;返回按钮恢复总览。

动力电流编码器反馈定子绕组选中零件高亮

它如何把电变成关节运动

THE LOOP · ELECTRIC → LINEAR → ROTARY
01 / ELECTRIC

三相电流产生磁转矩

48 V · 12 槽 · 8 极

驱动器把 48 V 直流逆变成三相交流,定子 12 槽产生旋转磁场,拉动 8 极永磁转子。转子是空心的,编码器环直接贴在转子上,19 位位置反馈回到驱动器,形成位置闭环。

输入 电流 → 电机转矩 ≈ 2.4 N·m · 转速 100 rpm
02 / TRANSMIT

滚柱螺母把旋转变成直线

INVERTED PLANETARY ROLLER SCREW

螺母与转子顶端法兰固连,六根行星滚柱在螺母和丝杠之间同时接触。螺母转一圈,滚柱既公转又自转,丝杠按 12 mm 导程前进。反向式结构让螺母在转子内旋转,中空丝杠只平移,所以推杆本身就是丝杠。

导程 12 mm/r → 行程 59 mm · 推力 12 kN
03 / OUTPUT

推杆经连杆推动输出臂

SLIDER-CRANK · Ø36 OUTPUT SHAFT

丝杠顶部的偏置杆端经销轴拉动 100 mm 连杆,连杆再推动 55 mm 曲柄。曲柄与 108 mm 输出臂同轴,输出臂端部是六孔工具法兰。制动鼓上的钢带提供可调负载,机械扭矩表显示阻力矩。

输出 60 N·m · 关节范围 0–55° · 抱闸 失电夹紧

为什么是反向式?

DESIGN NOTE

常规行星滚柱丝杠让丝杠旋转、螺母直线运动;这台关节反了过来:螺母在空心转子内旋转,丝杠只做直线运动。好处是电机、螺母和推杆可以同轴叠在一起,丝杠中空还能走线;推杆直接顶到连杆,不需要额外的导向杆。

代价是螺母必须由转子通过法兰驱动,而且轴向推力要经过两套角接触轴承。剖切窗口正对这组滚柱:六根滚柱沿圆周均布,两端齿轮与同步齿圈啮合,保证纯滚动。画面里螺母、保持架和滚柱的转速比来自真实的无滑动关系,不是随手转的。

行程
59 mm
丝杠导程
12 mm/r
减速比
1 : 1
额定推力
12 kN
额定扭矩
60 N·m
编码器
19 bit
滚柱数量
6 根
整机质量
18.4 kg

拆解顺序

8 ASSEMBLIES · CLICK A ROW TO FOCUS