如今,線性致動器在廣泛的先進(jìn)自動化應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。從制造環(huán)境中原材料的簡單移動到機(jī)床精確定位的高級機(jī)器人系統(tǒng),線性致動器為各種任務(wù)提供快速、高效和重復(fù)的運(yùn)動。
最廣泛使用的兩種線性類型是皮帶傳動和驅(qū)動傳動。這兩種類型在類似的應(yīng)用中使用,但是在功能上有顯著的不同,特別是在驅(qū)動機(jī)構(gòu)上。選擇線性致動器時,您必須仔細(xì)考慮每種類型的優(yōu)缺點(diǎn),以便為特定的線性運(yùn)動應(yīng)用提供最佳結(jié)果。
皮帶驅(qū)動力通過連接到驅(qū)動器兩端的兩個帶輪之間的正時帶將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動。同步帶通常由纖維增強(qiáng)彈性或鋼增強(qiáng)聚氨酯帶組成,用于輕型應(yīng)用,以滿足更苛刻的要求。皮帶含有與皮帶嚙合的齒,能有效傳遞扭矩,防止打滑。皮帶傳動裝置封閉在鋁制主體內(nèi),支架承載在軌道頂部。與滾柱絲杠致動器相比,驅(qū)動軸垂直指向致動器的側(cè)面。
在驅(qū)動器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中,旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器的滾動絲杠和安裝支架的滾動驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)所需的直線運(yùn)動。螺桿有一個精密研磨或軋制的螺旋槽作為內(nèi)圈。螺母有用于外圈的內(nèi)槽。精密硬化鋼球在螺桿和螺母之間的凹槽中旋轉(zhuǎn)。與皮帶驅(qū)動器致動器的結(jié)構(gòu)類似,驅(qū)動器的驅(qū)動器的驅(qū)動器部件封裝在鋁制主體中,支架在頂部移動。與載體驅(qū)動的致動器相比,驅(qū)動軸接口與滾柱絲杠對齊,遠(yuǎn)離致動器的末端。
優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn):以下六個因素突出了皮帶傳動裝置和滾柱絲杠傳動裝置的優(yōu)缺點(diǎn)
1、行程長度
皮帶傳動系統(tǒng)長距離行駛的能力可能是最好的,一般來說,與類似長度的驅(qū)動器相比,使用皮帶驅(qū)動器可以更經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)更長的行程距離。這些系統(tǒng)通常在10至12米的應(yīng)用中,但是當(dāng)它們達(dá)到更長的長度時,因為它們不能在系統(tǒng)的整個長度上保持張力,所以帶下垂開始出現(xiàn)問題。
從歷史上看,螺桿驅(qū)動系統(tǒng)的問題是難以實(shí)現(xiàn)較長的行程長度。隨著螺桿長度的增加,允許的速度降低,因為螺桿容易因自重而下垂和抖動。雖然滾柱絲杠致動器的長度通常為1000 mm或更短,但它可以用于提供一對軸承座,以提供高達(dá)5.5或6m的長度來支撐絲杠,并在較高的轉(zhuǎn)速下阻止任何抖動效應(yīng)。
2、負(fù)載能力
在承載能力方面,滾柱絲杠系統(tǒng)勝出,提供最大的輸出力。滾柱絲杠致動器可以提供高達(dá)1100kg的輸出力,而皮帶驅(qū)動的負(fù)載能力通常高達(dá)約2000kg。
對于運(yùn)載器驅(qū)動的致動器來說,為了處理更高的載荷/推力要求,它顯然需要更厚。皮帶也容易受到?jīng)_擊載荷的影響。雖然這種擔(dān)心可以通過仔細(xì)選擇皮帶材料來減少,但是這些材料會以犧牲彈性為代價來增加強(qiáng)度。
3、速度
滾筒絲桿驅(qū)動器的驅(qū)動器是高速大推力要求的首選,因為在這種反復(fù)要求下,皮帶驅(qū)動器的皮帶輪在轉(zhuǎn)子處容易打滑。然而,就速度而言,系統(tǒng)抖動特性將它們的速度限制在大約2.5米/秒。如上所述,軸承座可以通過減少螺桿的無支撐長度來提供額外的剛度,這允許滴珠在更長的長度上實(shí)現(xiàn)更高的速度。
相反,皮帶傳動不受鞭擊效應(yīng)的阻礙,因此可以達(dá)到比滾柱絲杠傳動裝置更高的速度。大多數(shù)帶傳動致動器的速度范圍為4至15 m/s,加速度范圍為10至50 m/s2。
4、準(zhǔn)確性和可重復(fù)性
由于其剛性,預(yù)緊滾柱絲杠比皮帶傳動具有更好的定位精度。因此,對于高定位精度,輥棒的驅(qū)動系統(tǒng)通常是首選。使用預(yù)緊螺母,精密磨削滾柱絲杠可以提供無報酬的間隙運(yùn)動,并且可以實(shí)現(xiàn)非常高的定位精度和5-15 m的重復(fù)性,以便長時間使用。
皮帶傳動系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是皮帶會拉伸。即使大多數(shù)系統(tǒng)制造商使用的鋼帶最終也會有一些延伸,從而降低重復(fù)和行進(jìn)精度。換句話說,帶傳動仍然可以實(shí)現(xiàn)大約0.001英寸/英尺的線性精度。
5、安裝方向
在某些情況下,執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝方向?qū)Q定哪種驅(qū)動機(jī)構(gòu)最好。皮帶和滾柱螺絲刀適用于水平安裝方向,但需要垂直安裝的應(yīng)用需要更加小心。
雖然每個垂直移動負(fù)載系統(tǒng)都需要一個內(nèi)置的安全機(jī)制,但通常認(rèn)為壓條桿驅(qū)動比皮帶驅(qū)動更安全地承載垂直負(fù)載。這是因為滾柱絲杠的設(shè)計本質(zhì)上是為了防止在制動失效或?qū)ο到y(tǒng)造成其他損壞時反向驅(qū)動。當(dāng)垂直應(yīng)用中需要皮帶驅(qū)動致動器時,應(yīng)增加外部制動系統(tǒng)以減少安全問題。
6、維護(hù)
滾柱絲杠和皮帶傳動致動器都需要定期潤滑系統(tǒng)。然而,螺桿傳動還有一個額外的組成部分,即必須監(jiān)控螺桿和螺母,以確保適當(dāng)?shù)臐櫥?,從而確保長壽命和平穩(wěn)運(yùn)行。皮帶驅(qū)動致動器運(yùn)行效率非常高,非常可靠,具有較少的移動部件,從而減少了勞動密集型維護(hù)。盡管如此,為了確保扭矩的正確傳遞,皮帶的張力至關(guān)重要,通常需要在定期維護(hù)期間重新調(diào)整皮帶。
最后
帶傳動和輥絲桿傳動都有性能優(yōu)勢。對于較低負(fù)載的應(yīng)用,尤其是需要較高速度和較長行程的應(yīng)用,皮帶傳動執(zhí)行器仍然是更好的選擇。在需要高負(fù)載和/或推力以及高精度定位的應(yīng)用中,驅(qū)動器的驅(qū)動器是更好的選擇。