Ce este un actuator cu șurub cu bile?
Un dispozitiv de acționare cu șurub cu bile este un dispozitiv de mișcare liniară care transformă mișcarea de rotație în mișcare-în linie dreaptă, folosind un mecanism cu șurub cu bile. În majoritatea modelelor, un motor conduceșurub cu bile, șipiuliță șurub cu bilese deplasează de-a lungul arborelui șurub pentru a împinge, trage, ridica, poziționa sau regla o sarcină.
În comparație cu un servomotor simplu cu șurub, un actuator liniar cu șurub cu bile folosește contactul de rulare între bile, arborele șurubului și piuliță. Acest lucru reduce frecarea și ajută actuatorul să obțină o eficiență mai mare, o precizie de poziționare mai bună, o mișcare mai lină și o durată de viață mai lungă.
În automatizarea industrială, actuatoarele cu șurub cu bile sunt utilizate pe scară largă atunci când o mașină are nevoie de mișcare liniară controlată, dar nu poate accepta eficiența mai scăzută, uzura mai mare sau jocul mai mare întâlnit adesea în sistemele obișnuite cu șuruburi glisante.
Un actuator tipic cu șurub cu bile poate include:
- Ax șurub cu bile
- Piuliță șurub cu bile
- Motor pas cu pas sau servomotor
- Structura motorului cu cuplare sau cu acționare directă-
- Suport rulment
- Carcasă sau suport de montare
- Structură anti-rotație sau ghidare
- Encoder, controler sau driver opțional
Unele actuatoare electrice compacte cu șurub cu bile integrează direct arborele motorului și arborele șurubului cu bile. Această structură îndepărtează cuplajul, scurtează lungimea totală și reduce numărul de piese mecanice din interiorul sistemului de mișcare liniară.
Cum funcționează un actuator liniar cu șurub cu bile?
Principiul de funcționare al unui actuator liniar cu șurub cu bile este simplu, dar foarte eficient.
Când motorul se rotește, șurubul cu bile se rotește odată cu acesta. Bilele din interiorul piuliței se rotesc de-a lungul canelurii șurubului, permițând piuliței să se miște liniar cu frecare redusă. Direcția de mișcare depinde de direcția de rotație a motorului, iar distanța de deplasare depinde de cablul șurubului și de numărul de rotații ale motorului.
De exemplu, dacă un șurub cu bile are un avans de 5 mm, piulița se mișcă cu 5 mm pentru fiecare rotație completă a șurubului. Dacă actuatorul este acționat de un motor pas cu pas sau servomotor, mișcarea liniară poate fi controlată prin semnale de impuls, feedback al motorului sau un sistem de control în buclă închisă-.
Acesta este motivul pentru care servomotoarele cu șurub cu bile sunt selectate în mod obișnuit pentru aplicațiile în care poziționarea liniară repetabilă este mai importantă decât simpla mișcare de împingere.
Actuator cu șurub cu bile vs actuator cu șurub
Mulți cumpărători compară un actuator cu șurub cu bile cu un actuator cu șurub înainte de a alege o soluție de mișcare liniară.
Un actuator șurub plumb folosește frecare de alunecare între șurub și piuliță. Este adesea mai scăzut ca cost și este potrivit pentru aplicații cu sarcini ușoare sau cu viteză mică-. Cu toate acestea, frecarea de alunecare înseamnă, de asemenea, eficiență mai scăzută, mai multă căldură, uzură mai mare și, de obicei, o precizie mai limitată în timpul utilizării pe termen lung-.
Un actuator cu șurub cu bile folosește contact de rulare. Acest lucru îl face mai potrivit pentru aplicații care necesită o eficiență mai mare, viteză mai mare, poziționare repetabilă și durată de viață mai lungă.
În designul practic al mașinii, un dispozitiv de acționare cu șurub poate fi suficient pentru o reglare simplă sau pentru o mișcare cu sarcină redusă-. Dar atunci când mașina are nevoie de mișcare continuă, forță mai mare, poziționare mai bună sau uzură mai mică, un actuator liniar cu șurub cu bile este de obicei alegerea mai bună.
Principalele tipuri de actuatoare cu șurub cu bile
Actuatoarele cu șurub cu bile nu sunt toate construite în același mod. În funcție de structura șurubului, a motorului și a mecanismului anti-rotație, acestea pot fi împărțite în mai multe tipuri comune.
1. Servomotor extern cu șurub cu bile
Un actuator cu șurub cu bile de tip extern are arborele șurubului care se extinde în afara corpului motorului. Motorul antrenează șurubul cu bile direct sau printr-un cuplaj, iar piulița se deplasează de-a lungul arborelui șurubului expus.
În modelele compacte, arborele motorului și arborele șurubului cu bile pot fi integrate într-o singură structură. Acest lucru îndepărtează cuplajul și ajută la reducerea lungimii totale a actuatorului.
Servomotoarele externe cu șurub cu bile sunt adesea utilizate în echipamentele de automatizare mici, etapele de poziționare, dispozitivele de măsurare și unitățile de mașini compacte în care spațiul este limitat, dar este încă necesară o mișcare liniară precisă.
2. Actuator cu șurub cu bile captiv
Un actuator cu șurub cu bile de tip captiv include o structură internă anti-rotație. Aceasta înseamnă că arborele în mișcare se poate extinde și retrage fără a fi necesar ca proiectantul mașinii să adauge un mecanism extern anti-rotație.
Această structură este utilă atunci când servomotorul trebuie să funcționeze ca un cilindru electric compact. Economisește spațiu de instalare și simplifică proiectarea mecanică.
Actuatoarele cu șurub cu bile captive sunt potrivite pentru aplicațiile în care clientul dorește un actuator liniar gata-de-montat cu mișcare ghidată.
3. Actuator cu șurub cu bile fără-captive
Un actuator cu șurub cu bile non-captive are o structură mai simplă. Șurubul cu bile trece printr-un motor tubular, dar șurubul în sine are nevoie de un design extern anti-rotație în timpul utilizării.
Acest tip poate fi foarte compact și ușor, dar necesită mai multă atenție în timpul proiectării mașinii. Fără ghidaj extern sau suport anti-rotație, șurubul se poate roti în loc să producă o mișcare liniară stabilă.
Actuatoarele ne-captive sunt adesea selectate atunci când mașina are deja șine de ghidare, glisoare sau alte structuri de ghidare liniare externe.
Servomotor cu șurub cu bile cu motor: pas sau servo?
Un actuator cu șurub cu bile cu motor poate fi construit cu diferite tipuri de motoare. Cele mai comune opțiuni sunt motoarele pas cu pas și servomotoarele.
Un actuator cu șurub cu bile cu motor pas cu pas este potrivit pentru multe aplicații generale de poziționare. Este relativ simplu de controlat, rentabil-și utilizat pe scară largă în echipamentele de automatizare mici.
Un servomotor cu șurub cu bile este mai bun pentru aplicațiile care necesită viteză mai mare, control în buclă închisă-, monitorizare a cuplului și performanță dinamică mai bună. Sistemele servo pot reduce riscul pierderii pașilor și pot îmbunătăți stabilitatea controlului în condiții de încărcare în schimbare.
Unele actuatoare liniare cu șurub cu bile avansate folosesc servomotoare pas cu pas, codificatoare sau drivere integrate. Aceste modele pot combina dimensiunile compacte cu mișcare mai lină, funcționare în buclă închisă-și cablare simplificată.
Pentru mulți cumpărători, alegerea nu se referă doar la tipul de motor. De asemenea, depinde de sarcină, viteză, cursă, precizie, metoda de control, spațiu de instalare și buget.
Parametri cheie atunci când alegeți un actuator liniar cu șurub cu bile
Atunci când selectează un actuator cu șurub cu bile, cumpărătorii nu ar trebui să compare doar prețul sau dimensiunile exterioare. Următorii parametri afectează direct performanța actuatorului și durata de viață.
Diametrul șurubului
Diametrul șurubului afectează rigiditatea, capacitatea de încărcare și rezistența la îndoire. Un diametru mai mare al șurubului este de obicei mai bun pentru aplicații cu sarcină mai mare sau cursă mai lungă.
Pentru echipamentele de automatizare mici, actuatoarele compacte cu șurub cu bile pot folosi șuruburi cu diametru mic-. Pentru o mișcare industrială mai grea, este necesar în mod normal un șurub cu bile mai mare.
Duce
Cablul șurubului cu bile se referă la cât de departe se mișcă piulița atunci când șurubul se rotește cu o tură completă.
Un cablu mic, cum ar fi 1 mm sau 2 mm, oferă o rezoluție de poziționare mai mare și o forță mai mare la viteză mai mică. Un cablu mai mare, cum ar fi 5 mm, 10 mm sau 12 mm, permite o mișcare liniară mai rapidă, dar de obicei produce o forță mai mică sub același cuplu motor.
Aceasta este una dintre cele mai importante alegeri atunci când alegeți un actuator cu șurub cu bile.
Accident vascular cerebral
Cursa șurubului cu bile este distanța maximă de deplasare liniară a actuatorului.
Actuatoarele cu cursă -scurtă sunt utilizate pentru reglarea fină, echipamentele de testare, poziționarea optică și automatizarea compactă. Actuatoarele cu cursă mai lungă-sunt utilizate pentru transfer, împingere, ridicare și platforme mobile mai mari.
Cursa necesară trebuie selectată pe baza mișcării efective a mașinii, cu suficientă alocație pentru instalare și siguranță.
Acuratețe și repetabilitate
Pentru aplicațiile de poziționare, repetabilitatea este adesea mai importantă decât acuratețea teoretică.
Dacă actuatorul este utilizat pentru testare, inspecție, distribuire, echipamente semiconductoare sau ajustare de precizie, trebuie selectat un actuator cu șurub cu bile de{0}}înaltă precizie. Pentru aplicații generale de împingere sau transfer, un dispozitiv de acționare standard cu șurub cu bile laminate poate fi suficient.
Forța de împingere
Forța de împingere depinde de conductorul șurubului, cuplul motorului, eficiența, viteza și direcția de montare.
O aplicație verticală necesită de obicei un calcul mai atent, deoarece actuatorul trebuie să susțină sarcina împotriva gravitației. În unele cazuri, poate fi necesar un design de siguranță pentru frână, contrabalans sau auto-blocare.
Viteză
Viteza este afectată de turația motorului, cablul șurubului, lungimea șurubului, viteza critică și sarcină. Un avans mai mare poate ajuta la creșterea vitezei liniare, dar forța disponibilă poate scădea.
Pentru funcționarea cu viteză mare-, cumpărătorul trebuie să verifice atât specificațiile șuruburilor, cât și curba de performanță a motorului.
Montare și ghidare
Un actuator cu șurub cu bile nu înlocuiește întotdeauna aghid liniar. În multe sisteme, actuatorul furnizează forță de antrenare, în timp ce ghidajele liniare susțin sarcina și controlează direcția de mișcare.
Dacă actuatorul nu are o structură internă anti-rotație sau de ghidare, șine de ghidare externe saurulmenți liniarisunt necesare.
Acest lucru este important în special pentru dispozitivele de acționare ne-captive și ansamblurile de șuruburi cu bile utilizate în interiorul mașinilor personalizate.
Aplicații comune ale actuatoarelor cu șurub cu bile
Actuatoarele cu șurub cu bile sunt utilizate pe scară largă în echipamente industriale și de precizie, inclusiv:
- Automatizare CNC și mașini-unelte
- Echipamente semiconductoare
- Dispozitive medicale și de laborator
- Sisteme optice de pozitionare
- Mașini de măsurat și inspecție
- Mașini de ambalare
- Unități de poziționare robotizate
- Mici mecanisme de ridicare și împingere
- Echipamente electronice de asamblare
- Platforme automate de testare
În aceste aplicații, se așteaptă ca servomotorul să ofere o mișcare liniară lină, o poziționare stabilă și o performanță fiabilă pe termen lung-.
Când ar trebui să alegeți un actuator liniar cu șurub cu bile?
Un actuator liniar cu șurub cu bile este o alegere bună atunci când aplicația dvs. necesită unul sau mai multe dintre următoarele:
- Eficiență mai mare decât un șurub de plumb
- Repetabilitate mai bună
- Frecare mai redusă și durată de viață mai lungă
- Structură compactă
- Mișcare liniară motorizată
- Control precis al poziției
- Ciclu de lucru mai mare
- Mișcare lină sub sarcină
- Joc mecanic redus
- Performanță mai bună în echipamente automate
Dacă aplicația are nevoie doar de ajustare manuală ocazională sau de mișcare cu costuri foarte reduse-, un șurub simplu poate fi totuși acceptabil. Dar pentru automatizarea industrială, un servomotor cu șurub cu bile oferă de obicei un echilibru mai bun între performanță și durata de viață.
Cum să alegi furnizorul potrivit de dispozitiv de acționare cu șurub cu bile
Pentru cumpărătorii B2B, alegerea actuatorului potrivit nu se referă doar la modelul produsului. Contează și capacitatea furnizorului.
Un furnizor de încredere de actuatoare cu șurub cu bile ar trebui să fie capabil să sprijine:
- Diametrul șurubului cu bile și selecția plumbului
- Lungimea cursei personalizată
- Cerințele de prelucrare finală
- Sugestii de potrivire a motorului
- Selectarea gradului de precizie
- Evaluarea sarcinii și vitezei
- Confirmare desen
- Producție stabilă în loturi
- Inspecție de calitate înainte de expediere
- Comunicare tehnică pentru proiecte OEM
Pentru distribuitori și constructori de mașini, aprovizionarea stabilă și calitatea constantă sunt deosebit de importante. Chiar și o mică diferență în precizia șurubului cu bile, preîncărcare, prelucrarea la capăt sau asamblarea piuliței poate afecta performanța finală a actuatorului.
Lista de verificare pentru achiziționarea actuatorului cu șurub cu bile
Înainte de a comanda un actuator cu șurub cu bile, este util să confirmați următoarele informații:
- Accident vascular cerebral obligatoriu
- Direcția de încărcare: orizontală sau verticală
- Greutatea sarcinii în mișcare
- Viteza necesară
- Precizia de poziționare necesară
- Ciclu de funcționare
- Diametrul șurubului și plumb
- Tip motor: stepper sau servo
- Necesitate codificator sau control în buclă{0}}închisă
- Necesitatea unei structuri de ghidare interne sau externe
- Spațiul de montare și direcția de instalare
- Prelucrare la capăt necesară sau proiectare personalizată a arborelui
- Cantitate si program de livrare
Furnizarea acestor informații din timp poate ajuta furnizorul să recomande un actuator liniar cu șurub cu bile mai potrivit și să evite modificările inutile ale designului ulterior.
Concluzie
A actuator cu șurub cu bileeste o soluție eficientă și precisă de mișcare liniară pentru echipamentele moderne de automatizare. În comparație cu actuatoarele obișnuite cu șurub, actuatoarele liniare cu șurub cu bile oferă o eficiență mai bună, o mișcare mai lină, o durată de viață mai lungă și o performanță de poziționare mai mare.
Pentru cumpărători, cei mai importanți factori de selecție includ diametrul șurubului, plumbul, cursa, forța de tracțiune, viteza, precizia, tipul motorului și structura de instalare. Designurile de actuatoare externe, captive și non-captive au fiecare avantaje diferite, așa că alegerea corectă ar trebui să depindă de designul actual al mașinii.
Indiferent dacă proiectați o unitate de poziționare compactă, un dispozitiv de acționare electric cu șurub cu bile sau un sistem complet de acționare liniară cu șurub cu bile, alegerea șurubului cu bile și a structurii de acționare corecte este primul pas către o mișcare liniară stabilă și fiabilă.
FAQ
Î: Ce este un actuator cu șurub cu bile?
R: Un actuator cu șurub cu bile este un dispozitiv de mișcare liniară care utilizează un șurub cu bile și un motor pentru a transforma mișcarea rotativă în mișcare liniară precisă.
Î: Care este diferența dintre un actuator cu șurub cu bile și un actuator cu șurub plumb?
R: Un actuator cu șurub cu bile folosește bile rulante pentru a reduce frecarea, deci are de obicei o eficiență mai mare, o precizie mai bună și o durată de viață mai lungă decât un actuator cu șurub.
Î: Este un actuator cu șurub cu bile potrivit pentru mișcare verticală?
R: Da, dar aplicațiile verticale necesită o verificare atentă a forței de împingere, a limitei de sarcină, a cuplului de reținere a motorului și a designului de siguranță.
Î: Un actuator liniar cu șurub cu bile are nevoie de un ghidaj liniar?
R: În multe aplicații, da. Șurubul cu bile asigură forța de antrenare, în timp ce ghidajul liniar susține sarcina și previne rotația sau sarcina laterală.
Î: Ce motor este utilizat într-un actuator cu șurub cu bile?
R: Opțiunile comune ale motoarelor includ motoare pas cu pas, servomotoare și servomotoare pas cu pas, în funcție de viteză, precizie, control și cerințele de sarcină.
Î: Cum aleg cablul unui actuator cu șurub cu bile?
R: Alegeți un cablu mai mic pentru o tracțiune mai mare și o poziționare mai fină. Alegeți un avans mai mare atunci când viteza liniară mai mare este mai importantă.
Î: Pot fi personalizate actuatoarele cu șurub cu bile?
A: Da. Opțiunile personalizate obișnuite includ lungimea cursei, avansul șurubului, prelucrarea la capăt, tipul motorului, stilul piuliței, structura de montare și gradul de precizie.
