Co je pohon s kuličkovým šroubem a jak vybrat správný lineární pohon s kuličkovým šroubem?

Co je aktuátor s kuličkovým šroubem?

Pohon s kuličkovým šroubem je zařízení s lineárním pohybem, které pomocí mechanismu kuličkového šroubu převádí rotační pohyb na přímočarý-pohyb. Ve většině konstrukcí pohání motorkuličkový šroubamatice kuličkového šroubuse pohybuje podél hřídele šroubu pro tlačení, tažení, zvedání, polohování nebo nastavování nákladu.

Ve srovnání s jednoduchým pohonem s vodicím šroubem využívá lineární pohon s kuličkovým šroubem valivý kontakt mezi kuličkami, hřídelí šroubu a maticí. To snižuje tření a pomáhá pohonu dosáhnout vyšší účinnosti, lepší přesnosti polohování, hladšího pohybu a delší životnosti.

V průmyslové automatizaci jsou pohony s kuličkovým šroubem široce používány, když stroj potřebuje řízený lineární pohyb, ale nemůže akceptovat nižší účinnost, vyšší opotřebení nebo větší vůli, která se často vyskytuje u běžných systémů posuvných šroubů.

Typický pohon s kuličkovým šroubem může zahrnovat:

• Hřídel kuličkového šroubu
• Matice kuličkového šroubu
• Krokový motor nebo servomotor
• Struktura motoru spojky nebo přímého{0}}pohonu
• Podpora ložisek
• Pouzdro nebo montážní držák
• Anti-rotace nebo struktura vodítka
• Volitelný kodér, ovladač nebo ovladač

Některé kompaktní elektrické pohony s kuličkovým šroubem integrují přímo hřídel motoru a hřídel kuličkového šroubu. Tato struktura odstraňuje spojku, zkracuje celkovou délku a snižuje počet mechanických částí uvnitř lineárního pohybového systému.

Jak funguje lineární aktuátor s kuličkovým šroubem?

Princip činnosti lineárního pohonu s kuličkovým šroubem je jednoduchý, ale velmi účinný.

Když se motor otáčí, otáčí se s ním i kuličkový šroub. Kuličky uvnitř matice se odvalují podél drážky pro šroub, což umožňuje matici lineární pohyb s nízkým třením. Směr pohybu závisí na směru otáčení motoru a dráha pohybu závisí na stoupání šroubu a počtu otáček motoru.

Pokud má například kuličkový šroub stoupání 5 mm, matice se posune o 5 mm na každou celou otáčku šroubu. Pokud je aktuátor poháněn krokovým motorem nebo servomotorem, lze lineární pohyb řídit pulzními signály, zpětnou vazbou motoru nebo řídicím systémem s uzavřenou -smyčkou.

To je důvod, proč jsou pohony s kuličkovým šroubem běžně vybírány pro aplikace, kde je opakovatelné lineární polohování důležitější než jednoduchý tlačný pohyb.

Pohon s kuličkovým šroubem vs Pohon s vodicím šroubem

Mnoho kupujících porovnává pohon s kuličkovým šroubem s pohonem s vodicím šroubem před výběrem řešení lineárního pohybu.

Pohon vodícího šroubu využívá kluzné tření mezi šroubem a maticí. Často má nižší cenu a je vhodný pro nenáročné-náročné nebo nízkorychlostní aplikace. Kluzné tření však také znamená nižší účinnost, více tepla, vyšší opotřebení a obvykle omezenější přesnost při-dlouhodobém používání.

Pohon s kuličkovým šroubem využívá valivý kontakt. Díky tomu je vhodnější pro aplikace vyžadující vyšší účinnost, vyšší rychlost, opakovatelné polohování a delší životnost.

V praktickém strojovém provedení může stačit ovladač vodícího šroubu pro jednoduché nastavení nebo pohyb při nízkém-zátěži. Pokud však stroj potřebuje nepřetržitý pohyb, vyšší tah, lepší umístění nebo nižší opotřebení, je obvykle lepší volbou lineární pohon poháněný kuličkovým šroubem.

Hlavní typy pohonů s kuličkovým šroubem

Pohony s kuličkovým šroubem nejsou všechny vyrobeny stejným způsobem. Podle struktury šroubu, motoru a anti{1}}rotačního mechanismu je lze rozdělit do několika běžných typů.

1. Vnější pohon s kuličkovým šroubem

Pohon s kuličkovým šroubem externího typu má hřídel šroubu vyčnívající vně těla motoru. Motor pohání kuličkový šroub přímo nebo přes spojku a matice se pohybuje po odkryté hřídeli šroubu.

U kompaktních konstrukcí mohou být hřídel motoru a hřídel kuličkového šroubu integrovány do jedné konstrukce. To odstraní spojku a pomůže snížit celkovou délku ovladače.

Externí pohony s kuličkovým šroubem se často používají v malých automatizačních zařízeních, polohovacích stupních, měřicích zařízeních a kompaktních strojních jednotkách, kde je omezený prostor, ale stále je vyžadován přesný lineární pohyb.

2. Pohon s kuličkovým šroubem

Pohon s kuličkovým šroubem uchyceného typu obsahuje vnitřní anti{0}}rotační strukturu. To znamená, že pohyblivá hřídel se může vysouvat a zatahovat, aniž by konstruktér stroje musel přidat externí anti{2}}rotační mechanismus.

Tato konstrukce je užitečná, když aktuátor potřebuje pracovat jako kompaktní elektrický válec. Šetří instalační prostor a zjednodušuje mechanickou konstrukci.

Pohony s kuličkovým šroubem jsou vhodné pro aplikace, kde zákazník chce lineární aktuátor s řízeným pohybem připravený-k{1}}montáži.

3. Nepojistný-pohon s kuličkovým šroubem

Pohon s kuličkovým šroubem, který není -upevněný, má jednodušší konstrukci. Kuličkový šroub prochází dutým motorem, ale samotný šroub potřebuje při používání vnější anti{2}}rotační konstrukci.

Tento typ může být velmi kompaktní a lehký, ale vyžaduje větší pozornost při návrhu stroje. Bez vnějšího vedení nebo podpory proti rotaci- se může šroub otáčet namísto stabilního lineárního pohybu.

Nepojistné akční členy se často vybírají, když stroj již má vodicí kolejnice, jezdce nebo jiné externí lineární vodicí struktury.

Kulový šroubový pohon s motorem: krokový nebo servo?

Pohon s kuličkovým šroubem s motorem může být vyroben s různými typy motorů. Nejběžnější možností jsou krokové motory a servomotory.

Krokový motor s kuličkovým šroubem je vhodný pro mnoho obecných polohovacích aplikací. Je relativně jednoduchý na ovládání,{1}}efektivní z hlediska nákladů a široce používaný v malých automatizačních zařízeních.

Servomotorový aktuátor s kuličkovým šroubem je lepší pro aplikace vyžadující vyšší rychlost, ovládání v uzavřené{0}}smyčce, monitorování točivého momentu a lepší dynamický výkon. Servosystémy mohou snížit riziko ztracených kroků a zlepšit stabilitu ovládání při měnících se podmínkách zatížení.

Některé pokročilé lineární pohony s kuličkovým šroubem používají krokové servomotory, kodéry nebo integrované ovladače. Tyto návrhy mohou kombinovat kompaktní velikost s plynulejším pohybem, provozem s uzavřenou-smyčkou a zjednodušeným zapojením.

Pro mnoho kupujících není výběr pouze o typu motoru. Záleží také na zatížení, rychlosti, zdvihu, přesnosti, způsobu ovládání, instalačním prostoru a rozpočtu.

Klíčové parametry při výběru lineárního aktuátoru s kuličkovým šroubem

Při výběru pohonu s kuličkovým šroubem by kupující neměli porovnávat pouze cenu nebo vnější rozměry. Následující parametry přímo ovlivňují výkon a životnost pohonu.

Průměr šroubu

Průměr šroubu ovlivňuje tuhost, nosnost a odolnost proti ohybu. Větší průměr šroubu je obvykle lepší pro aplikace s vyšším zatížením nebo delším zdvihem.

U malých automatizačních zařízení mohou kompaktní aktuátory s kuličkovými šrouby používat šrouby s malým-průměrem. Pro těžší průmyslový pohyb je normálně vyžadován větší kuličkový šroub.

Vést

Stoupání kuličkového šroubu označuje, jak daleko se matice posune, když se šroub otočí o jednu celou otáčku.

Malé vedení, například 1 mm nebo 2 mm, poskytuje vyšší rozlišení polohování a vyšší tah při nižší rychlosti. Větší stoupání, například 5 mm, 10 mm nebo 12 mm, umožňuje rychlejší lineární pohyb, ale obvykle vytváří nižší tah při stejném kroutícím momentu motoru.

Toto je jedna z nejdůležitějších voleb při výběru pohonu s kuličkovým šroubem.

Mrtvice

Zdvih kuličkového šroubu je maximální lineární dráha pojezdu pohonu.

Aktuátory s krátkým{0}}zdvihem se používají pro jemné nastavení, testovací zařízení, optické polohování a kompaktní automatizaci. Aktuátory s delším-zdvihem se používají pro přenos, tlačení, zvedání a větší pohyblivé plošiny.

Požadovaný zdvih by měl být zvolen na základě skutečného pohybu stroje s dostatečným ohledem na instalaci a bezpečnost.

Přesnost a opakovatelnost

Pro polohovací aplikace je opakovatelnost často důležitější než pouze teoretická přesnost.

Pokud se aktuátor používá pro testování, kontrolu, dávkování, polovodičové vybavení nebo přesné seřizování, měl by být zvolen vysoce přesný aktuátor s kuličkovým šroubem. Pro obecné aplikace tlačení nebo přemísťování může stačit standardní válec s kuličkovým šroubem.

Tažná síla

Tažná síla závisí na vedení šroubu, kroutícím momentu motoru, účinnosti, rychlosti a směru montáže.

Vertikální aplikace obvykle vyžaduje pečlivější výpočet, protože pohon musí podpírat zatížení proti gravitaci. V některých případech může být zapotřebí provedení brzdy, protizávaží nebo samosvorného{1}}bezpečnostního provedení.

Rychlost

Rychlost je ovlivněna rychlostí motoru, stoupáním šroubu, délkou šroubu, kritickou rychlostí a zatížením. Větší předstih může pomoci zvýšit lineární rychlost, ale dostupný tah se může snížit.

Pro vysokorychlostní{0}}provoz by měl kupující zkontrolovat jak specifikaci šroubu, tak křivku výkonu motoru.

Montáž a vedení

Pohon s kuličkovým šroubem nenahrazuje vždy alineární vedení. V mnoha systémech zajišťuje pohon hnací sílu, zatímco lineární vedení podporují zatížení a řídí směr pohybu.

Pokud aktuátor nemá vnitřní anti{0}}rotační nebo vodicí konstrukci, vnější vodicí lišty popřlineární ložiskajsou nezbytné.

To je důležité zejména pro-neupevněné akční členy a sestavy kuličkových šroubů používané uvnitř vlastních strojů.

Běžné aplikace pohonů s kuličkovým šroubem

Pohony s kuličkovým šroubem jsou široce používány v průmyslových a přesných zařízeních, včetně:

• Automatizace CNC a obráběcích strojů
• Polovodičová zařízení
• Lékařské a laboratorní přístroje
• Optické polohovací systémy
• Měřicí a kontrolní stroje
• Balicí stroje
• Robotické polohovací jednotky
• Malé zvedací a tlačné mechanismy
• Elektronické montážní zařízení
• Automatizované testovací platformy

V těchto aplikacích se očekává, že akční člen bude poskytovat hladký lineární pohyb, stabilní umístění a spolehlivý dlouhodobý-výkon.

Kdy byste si měli vybrat lineární aktuátor poháněný kuličkovým šroubem?

Lineární pohon poháněný kuličkovým šroubem je dobrou volbou, pokud vaše aplikace vyžaduje jedno nebo více z následujících:

• Vyšší účinnost než vodicí šroub
• Lepší opakovatelnost
• Nižší tření a delší životnost
• Kompaktní konstrukce
• Motorizovaný lineární pohyb
• Přesné ovládání polohy
• Vyšší pracovní cyklus
• Plynulý pohyb při zátěži
• Snížená mechanická vůle
• Lepší výkon v automatizovaných zařízeních

Pokud aplikace vyžaduje pouze občasné ruční nastavení nebo velmi nízký{0}}nákladový pohyb, může být stále přijatelný jednoduchý vodicí šroub. Pro průmyslovou automatizaci však pohon s kuličkovým šroubem obvykle poskytuje lepší rovnováhu mezi výkonem a životností.

Jak vybrat správného dodavatele aktuátoru s kuličkovým šroubem

Pro B2B kupující není výběr správného pohonu pouze o modelu produktu. Důležitá je také schopnost dodavatele.

Spolehlivý dodavatel pohonu s kuličkovým šroubem by měl být schopen podporovat:

• Průměr kuličkového šroubu a výběr vedení
• Vlastní délka zdvihu
• Požadavky na koncové obrábění
• Návrhy přizpůsobení motoru
• Výběr stupně přesnosti
• Vyhodnocení zatížení a rychlosti
• Potvrzení výkresu
• Stabilní sériová výroba
• Kontrola kvality před odesláním
• Technická komunikace pro OEM projekty

Pro distributory a výrobce strojů jsou obzvláště důležité stabilní dodávky a stálá kvalita. I malý rozdíl v přesnosti kuličkového šroubu, předpětí, opracování konců nebo montáži matic může ovlivnit konečný výkon pohonu.

Kontrolní seznam pro nákup aktuátoru s kuličkovým šroubem

Před objednáním pohonu s kuličkovým šroubem je užitečné ověřit si následující informace:

• Požadovaný zdvih
• Směr zatížení: horizontální nebo vertikální
• Pohyblivá hmotnost nákladu
• Požadovaná rychlost
• Požadovaná přesnost polohování
• Pracovní cyklus
• Průměr šroubu a vedení
• Typ motoru: krokový nebo servomotor
• Potřeba ovládání kodéru nebo uzavřené{0}}smyčky
• Potřeba vnitřní nebo vnější vodicí struktury
• Montážní prostor a směr instalace
• Požadované opracování konce nebo vlastní konstrukce hřídele
• Množství a harmonogram dodávek

Včasné poskytnutí těchto informací může dodavateli pomoci doporučit vhodnější lineární pohon s kuličkovým šroubem a vyhnout se pozdějším zbytečným konstrukčním změnám.

Závěr

A aktuátor s kuličkovým šroubemje efektivní a přesné řešení lineárního pohybu pro moderní automatizační zařízení. Ve srovnání s běžnými pohony s vodicím šroubem nabízejí lineární pohony s kuličkovým šroubem lepší účinnost, hladší pohyb, delší životnost a vyšší polohovací výkon.

Pro kupující patří mezi nejdůležitější faktory výběru průměr šroubu, stoupání, zdvih, přítlačná síla, rychlost, přesnost, typ motoru a struktura instalace. Designy externích, fixovaných a -neuchycených pohonů mají různé výhody, takže správná volba by měla záviset na skutečné konstrukci stroje.

Ať už navrhujete kompaktní polohovací jednotku, elektrický pohon s kuličkovým šroubem nebo kompletní systém lineárního pohonu poháněný kuličkovým šroubem, výběr správného kuličkového šroubu a konstrukce pohonu je prvním krokem ke stabilnímu a spolehlivému lineárnímu pohybu.

FAQ

E-mail DLY

←Zpět na Blog