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行星滚柱丝杠是将旋转运动转化为直线运动，传动单元为丝杠及螺母之间的滚柱。依据新剑机电传动大众号，行星滚柱丝杠在主螺纹丝杠的周围，行星安置装置了6-8 个螺纹滚柱小丝杠，运用电机的旋转转换为丝杠或螺母的直线运动。丝杠、滚柱、螺母三者之间经过螺纹啮合完结传动。丝杠是牙型角为 90°的多头螺纹;滚柱是具有相同牙型角的单头螺纹;螺母是具有与丝杠相同头数和牙型的内螺纹。行星滚柱丝杠结构与滚珠丝杠相似，是将滚珠替换为具有螺纹结构的滚柱，而丝杆和螺母结构根本相似。
电机驱动丝杠旋转，从而使螺母完结直线运动。行星滚柱丝杠副的作业原理为:丝杠可视为太阳轮，滚柱视为行星轮，螺母视为中心轮，当丝杠旋转且螺母的周向固守时，滚柱在圆周方向做类行星运动，一起经过螺旋传动将丝杠(或螺母)的反转运动转换为螺母(或丝杠)的直线往复运动。行星滚柱丝杠作业原理和滚珠丝杠相同相似的，即伺服电机驱动丝杠旋转，从而使行星滚柱螺母总成带动电动缸推杆完结直线往复推拉运动。
行星滚柱丝杠依据结构组成及运动联系的不同，能够分为5 种类型：规范式行星滚柱丝杠、反向式行星滚柱丝杠 、循环式行星滚柱丝杠、差动式行星滚柱丝杠、轴承环式行星滚柱丝杠。
反向式行星滚柱丝杠，螺母既作为传力部件又作为电机的的转子，一体化、小型化程度高。各类行星滚柱丝杠传动是机电设备重要执行组织，常见的机电作动器可分为集成式机电作动器(I-EMA)和一体式机电作动器(C-EMA)两种4。典型的集成式机电作动器结构由直流无刷电机、操控器(首要包含速度、方位、扭矩操控器和功率转换器)、减速器(齿轮传动或带传动)、滚珠丝杠(或行星滚柱丝杠)四部分组成。一体式机电作动器结构首要由行星滚柱丝杠(丝杠、滚柱和螺母)、电机(磁铁和线圈绕组)、操控器(操控、丈量、反应单元及对应接口)三部分组成。关于反向式行星滚柱丝杠，螺母既作为传力部件又作为电机转子，经过丝杠、滚柱和螺母三者的啮合传动完结直线伺服，是真实意义上的一体化机电作动器。
丝杠资料为合金结构钢42CrMo，螺母和滚柱资料为高碳铬轴承钢，资料壁垒不高。依据Rollvis 中国大陆中心代理商天誉科技公司官网，行星滚柱丝杠中丝杠选用的资料为合金结构钢42CrMo，合金结构钢 42CrMo 强度和淬透性比 35CrMo 有所增高，调质后有较高的疲惫极限和抗屡次冲击才能，低温冲击韧性杰出。螺母和滚柱选用的资料为高碳铬轴承钢GCr15，高碳铬轴承钢 GCr15 归纳功用杰出，淬火和回火后具有高而均匀的硬度，杰出的耐磨性和高的触摸疲惫寿数，热加工变形功用和切削加工功用均好。依据抚顺特钢官网，合金结构钢42CrMo价格为9150 元/吨，高碳铬轴承钢 GCr15 价格 10000 元/吨。
螺纹滚柱是传动的要害部分，成形加工工艺和产品质量直接决议行星滚柱丝杠。当行星滚柱丝杠传动组织作业时，多个螺纹滚柱一起承受载荷，防止任何一个螺纹滚柱因承载过大而构成损害失效。在行星螺纹滚柱中，中心的螺纹部分的首要作业是传递载荷，齿轮部分和螺母内部的固定齿圈相啮合。螺纹滚柱作为行星滚柱丝杠传动组织的要害部分，其成形加工工艺和产品质量直接决议行星滚柱丝杠传动组织的装置质量和功用。
行星滚柱丝杠首要有形变差错、制作差错、装置差错等，制作工艺对减小差错十分要害。其间制作环节包含螺纹螺距、螺纹牙型、齿轮齿距、齿轮齿廓、制作偏疼等差错，对制作提出了十分高的精度要求。
行星滚柱丝杠传动体系的能量丢失首要来历于其要害部件的冲突阻力。首要包含角触摸轴承(或圆锥滚子轴承)触摸冲突、丝杆与滚柱侧螺纹啮合冲突、滚柱与螺母侧螺纹啮合冲突、滚柱齿与内齿圈冲突以及坚持架和滚柱、螺母间的翻滚冲突丢失。
行星滚柱丝杠经过螺纹啮合完结传动，螺纹的加工办法有旋风铣削、磨削加工、硬态车削、滚压成型等。行星滚柱丝杠依托零件间的螺纹啮合完结传动功用，螺纹的加工精度将直接影响体系的传动精度、运用寿数、与平稳性。行星滚柱丝杠螺纹是由特定参数规划而成，其制作工艺办法首要为成型加工，例如旋风铣削、磨削加工、硬态车削、滚压成型等。
现有的轧制成形加工工艺有两种轧制成形办法：（1）在一台设备上装置螺纹和齿轮两种模具，按加工工艺次序在不同的时刻内先后轧制成形螺纹和齿轮；（2）在多台设备上别离装置螺纹和齿轮两种模具，按加工工艺次序在不同的时刻内先后轧制成形螺纹和齿轮。
磨削是加工螺纹精度最高的工艺，可到达 P1 级。磨削是高精度丝杠螺纹的首要加工办法，磨削的本质是砂轮的外表很多磨粒划擦、刻划和切削工件外表，运用螺纹磨床高速旋转的成型砂轮对加工工件外表进行高速切削，运用磨削加工的滚珠丝杠最高可到达P1 级。
磨削的中心设备是高精度磨床。依据中金企信世界咨询，磨床归于精度较高的加工机床，一般在工件加工的后端工序运用，使工件得到更高的加工精度和更低的外表粗糙度，进步下流机械的运转平稳性、运用精度等功用。不同类别金属切削工艺的加工精度、外表粗糙度规模也不同。
滚珠丝杠磨削加工精度的首要规范是螺距差错。在实践出产进程中，因为各方面原因一起效果的成果，丝杠旋转一周，而作业台并非刚好跋涉一个螺距，这样就会构成螺距差错。滚珠丝杠螺距差错来历大致能够分为静态差错、动态差错和随机差错，这三种差错又包含很多种，其间机床差错座、砂轮磨损和弹性变形以及热变形差错以及热变形差错对螺距差错影响较大。
Rollvis 公司在行星滚柱丝杠市占近 40%，国内起步较晚以国防范畴为主。依据中船重工智海立异中心，国外已有多家公司具有制作多种结构方法行星滚柱丝杠的才能，如德国LTK，瑞士Rollvis，英国 Power Jacks、瑞典 SKF、美国 Moog 和 Exlar 以及日本NSK等。其间瑞士Rollvis是世界上闻名的行星滚柱丝杠专业出产厂家，该公司商场占有率近40%。依据《行星滚柱丝杠电动缸运用现状_邓琦》，国内行星滚柱丝杠电动缸的运用刚刚起步不久，运用范畴首要会集在国防、轿车和冶金等范畴。国防工业方面，首要运用在航天飞行器姿势操控、导弹发射架姿势操控、坦克炮杆随动体系和起落架收放等方面。
国内商场会集度高，原资料本钱约 60%。现在国内商场中，EWELLIX、Rollvis、GSA等世界品牌市占率较高，此外还有南京工艺和济宁博特两家国内品牌，现在两家公司的产品功用与国外还有必定距离，工业化处于前期阶段。EWELLIX 公司行星滚柱丝杠产品本钱结构来看，原资料本钱占比大约为 60%，工时本钱和出产所需本钱占比 15%，工厂内的固定本钱分摊为15%，集团向法国工厂征收的办理本钱占比 10%。2022 年 EWELLIX 产能2.5 万根，产能运用率85%。
磨制出产功率低，扩展产能需投入更多设备和人员。研磨工艺下，因为滚柱丝杠上的每一个螺纹都需求具有高导程精度，一起精度的共同性要求高，致使出产一根合格的丝杠往往需求几天的时刻。这意味着假如需求扩展产能，就有必要投入更多的机器设备。现在滚柱丝杠的加工还无法完结自动化，假如扩展产能也就有必要一起添加必要的出产人员。因为轧制丝杠的制构本钱低于研磨丝杠，Rexroth 在国内的价格也比 EWELLIX 低 10%-20%左右的水平。
滚珠丝杠由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成。是东西机械和精细机械上最常运用的传动元件，是将反转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为反转运动的抱负的产品，一起兼具高精度、可逆性和高功率的特色。因为具有很小的冲突阻力，滚珠丝杠被广泛运用于各种工业设备和精细仪器。
滚柱丝杠磨制精度和本钱高，轧制精度和本钱较低。依据中捷众创公司官网大众号，滚珠丝杠依据精度等级分为：轧制和研磨级丝杆，轧制丝杆的精度相对低一点，适用于精度要求不是很高的场合；而研磨级丝杆，精度比较高，适宜精度要求高的场合。依据螺母中的滚珠循环办法，能够分为外循环、内循环、端盖式。端盖式是比较前期的结构，缺陷比较显着，现在运用较少。
依据中捷众创公司官网大众号，滚珠丝杠选型包含：1、丝杆轴径2、导程3、精度4、预压等级。丝杠选型进程，首要依据运用场景挑选适宜的丝杠类型，确认精度等级和预压等级。然后依据负载的巨细，确认滚珠丝杆的轴径。第三步依据负载需求的移动速度，确认导程，终究确认导程之后，再依据推力和导程的联系式，确认驱动电机要供给的转矩。
依据 HIWIN 上银，滚珠丝杆精度参数表明首要是 2 个，1.恣意取有用螺纹300mm的最大起伏导程差错容许值。2.一般则是用丝杆螺纹长度内任取 300mm 的累积导程差错。
磨制滚柱丝杠精度高到达 P1 级，十分适宜给高精度设备做定位部件。冷轧滚珠丝杠出产功率高，但精度低，总停留在 P7 级左右，只能在设备中做传动部件。依据创威达公司官网，轧制滚珠丝杆交货期方便。研磨滚珠丝杆特色是加工精度高，交货期缓慢，同品牌比较较，比轧制丝杠单价高。
磨削滚珠丝杠是依照基准一致准则，以两头中心孔为加工工艺工序基准，经过热处理、车削、磨削等几十道工序逐个完结。冷轧滚珠丝杠是选用冷加工工艺模具制作，开模工艺自动化程度高，批量出产后本钱低，功率高。
行星滚柱丝杠在承载、刚度、精度、小型化方面均优于滚珠丝杠。因为螺纹传动结构的存在，使得行星滚柱丝杠副具有以下优势。(1) 高承载才能、高刚度。装置空间相一起，滚珠丝杠副因为滚珠直径的约束，滚珠与丝杠滚道之间的啮合点数量远小于行星滚柱丝杠副中滚柱螺纹与丝杠螺纹间的啮合点数量，而啮合点数量增多会使得丝杠副承载才能变强。(2) 完结小导程精细传动。(3) 所需作业空间小。
行星滚柱丝杠具有多副、多体、多点优势，功用优于滚珠丝杠等一系列传动设备。比较于传统的滚珠丝杠传动，行星滚柱丝杠传动出现多副(螺纹副和齿轮副)、多体(多个零件参加啮合传递运动和动力)、多点(螺纹副多点触摸)的啮合特征，故在相同丝杠直径下，行星滚柱丝杠比滚珠丝杠的承载才能进步 6 倍，相同负载下节约 1/3 空间，寿数进步14 倍，作业环境温度规模进步2倍。选用行星滚柱丝杠作为传动组织的 EMA 与选用滚珠丝杠的EMA 比较，相同推力下分量削减 30%，相同分量下推力进步 50%。依据亿诚欧特官网，规范滚柱丝杠驱动可完结超越130吨力的动态负载才能（单驱动才能超越液压缸）。
丝杠寿数与额外载荷正相关，与实践作业载荷、转速负相关。依据勃曼工业官网，滚珠丝杠寿数计算公式为： L10 = (C / P)³ x 【1 / （60 x n）)】x 10⁶ 其间，L10 为滚珠丝杠的寿数，单位为米； C 为额外根本动载荷，单位为牛顿（N）； P 为实践作业载荷，单位为牛顿（N）；n为转速，单位为转每分钟（RPM）。依据天誉科技官网，单螺母行星滚柱丝杠理论寿数为L10=(C/ F)³ x 10⁶，C 为额外动载，F 为单螺母含齿隙的加权均匀负载，单位均为N，L10为理论寿数的转数。
加工精度差会导致载荷散布不均，从而导致寿数下降，其间首要发生在滚柱上。因为反向式行星滚柱丝杠（IPRS）上一切螺纹一起参加啮合，触摸点多，在承受轴向载荷时会发生载荷散布不均的问题。当 IPRS 载荷散布不均现象严峻时，会导致其传动精度及运用寿数大大下降。IPRS的失效方法分为 3 种：偶尔失效，磨丢失效及疲惫失效。在光滑杰出的情况下，触摸外表疲惫失效是组织失效的首要原因。从断裂力学的视点来看，外表疲惫损坏一般阅历裂纹萌发和裂纹拓宽两个阶段。一般裂纹的萌发寿数是构成触摸面全寿数的首要部分。IPRS 的触摸疲惫损坏首要发生在滚柱上，其次发生在丝杠上。
特斯拉机器人 Optimus 躯干共有 28 个关节，旋转关节和直线 个。每个关节对应一个执行器，此外手部有 12 个执行器。依据 2022 年特斯拉 AI Day 直播显现，咱们对28个执行器方位和数量进行估计，大臂关节相当于“肱二头肌”，共 2 个，腕关节共4 个，每条大腿前后侧各一个，共 4 个，每个小腿各 2 个，共 4 个。机器人能拿起约 9 公斤重物体，能够运用东西，完结精准抓取小部件。
经过仿真模仿，考虑本钱和分量两个要素，选出每个关节执行器最优解。依据2022年特斯拉AI Day 直播显现，在规划关节驱动器时，最重要的工作便是确认驱动器的作业规模。首要关于机器人的工况做了假定，针对这些工况进行了仿真，在仿真中模仿出了机器人在各种情形下关节的输出力矩。之后将输出力矩投影到了关节驱动器的功率图中，选用的是市面上能够买的规范品电机+减速机，之后依据不同的电机和不同减速比减速器组合，终究组合出十几万种成果，赤色的曲线便是体系本钱和分量的最优曲线，再选出最适宜的电机与减速比方案。之后将全身一切关节都做这样的剖析，能够得到全身关节的最优组合。
从部分最优进一步到全体最优，28 个躯干关节终究选出 6 款执行器。为了下降出产本钱，对执行器数量进行了精简，即从部分的本钱与分量最优，到全身的本钱与分量最优。终究特斯拉挑选出了三款旋转关节，三款直线关节，旋转关节的扭矩为 20、110、180Nm，直线N，其间最大的线性执行器可平稳吊起半吨重的钢琴。
直线关节选用倒置行星滚柱丝杠，满意高承载、小型化需求。在高速端，直线关节部分选用了内转子电机和一般的球轴承。在低速端，直线关节部分选用了倒置行星滚柱丝杆，比较于传统的滚珠丝杆，能够承受更大的负载，比较于正置的行星滚柱丝杠优势是小型化。在传感器方面，关节在高速端和低速端都配备了方位传感器以及力和力矩传感器。
依据方元明科技公司官网，行星滚柱丝杠电动缸的体积和分量依然无法和传统的液压缸和气缸比较，原因就在于其依然需求“背”着伺服电机来驱动丝杠。从内到外的结构是：螺纹－滚柱组－套筒滑块。假如将这个结构次序反过来，从内到外为：推杆滑块－滚柱组－螺纹，这便是反置式行星滚柱丝杠。 螺母反置式行星滚柱丝杠的推杆是经过外部的内螺纹套筒旋转驱动的，所以只需能够让套筒旋转就能够推动推杆的直线运动。只需求将套筒外部贴上永磁体，即可让内螺纹套筒作为伺服电机的转子，在定子线圈的磁场效果下，就能够让套筒旋转了，省去了本来在伺服电机和缸体之间的传动组织，进步了传动功率的一起，还极大了削减了电缸的体积和分量，但价格和质量要求也更高。
依据不同关节承载力需求和体积巨细，特斯拉小、中、大三种类型线性执行器中，咱们估计大腿 4 个为大类型，大臂为 2 个中类型，小腿和腕部共 8 个小类型。
2021 年 9 月公司发布非公开发行股票预案，恒立墨西哥项目、线性驱动器项目、通用液压泵技改项目等项目，22 年末征集资金 20 亿元，到公司 2022 年年报，项目均在稳步推动中。
公司精细磨床包含螺纹磨床、蜗杆磨床、外圆磨床等，其间螺纹磨床可用于滚珠丝杠副、螺杆副、精细蜗杆等产品的加工，多项产品填补了国内空白，磨削精度可安稳到达P1级。秦川机床所属汉江机床出产 2 级、3 级精度的滚珠丝杠、直线导轨，有较高的精度坚持性，彻底能够满意中高档数控机床的要求，其翻滚功用部件包含高精度滚珠丝杠副、行星滚柱丝杠副等近十种产品。近年来公司经过自主研制及制作，对螺纹磨床系列产品的高效晋级改造，公司丝杠产品精加工水平得到有用的改进，丝杠产品由 P1 级进步到 P0 级，精度水平到达世界先进水平。子公司汉江机床的丝杠产品精加工悉数为其自主研制制作的螺纹磨床。
公司线性传动产品包含滑动丝杆、翻滚丝杆，行星滚柱丝杆。公司在微型行星滚柱丝杆的研制与出产上已有里程碑式达到。在线性执行器方向公司最首要的竞争对手是美国海顿科克，现在公司在全球商场占有率排名第二，在国内市占率现已超越对方成为榜首。公司的丝杆螺母现在彻底自主出产，包含规划、工艺、模具、注塑等。 关于高功率、高精度、更长寿数的运用场合，鼎智能够依据客户能承受的合理费用为电机选配不同规范的滚珠丝杆，C7 是规范精度等级，有 C5/C3 精度等级可选。
公司表明于 2020 年 2 月份正式获得特斯拉供货商代码，成为特斯拉合格供货商，且两边已签定相应的《轿车零部件产品及服务结构合同》，公司向特斯拉供货的产品为部分轿车零部件精细小件。 宇华精机成立于 2022 年头，是贝斯特全资子公司，其承载了执行公司“高端配备中心翻滚功用部件研制及工业化项目”的战略任务，该项目将引入出产及检测等进口设备约300台套（其间研制设备 70 台），配套软件及体系、公辅设备等 30 余套。项目建成后，主营产品包含高精度滚珠丝杠副、高精度翻滚导轨副等，将瞄准高端机床范畴、半导体配备工业、自动化工业三大商场进行大力开辟。
依据公司出资者联系活动记载表，公司滚珠丝杠产品首要运用于商用车变速箱，乘用车制动、转向及驻车体系，暂未运用在人形机器人上，但具有相关的出产才能，将把开发机器人商场说到重要作业日程上。2022 年 9 月，公司发布定增预案，拟征集资金不超越4.46 亿元，其间包含扩建年产自光滑轴承 1.67 亿套、滚珠丝杠 3 万套项目。
公司在互动易表明公司产品已在工业减速器中广泛运用，了解到滑动轴承产品在人形机器人的精细减速器中的运用时机，方案开发对应的产品以拓宽相关事务。
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