直線運動領域的工程進步為驅(qū)動致動器系統(tǒng)提供了多種選擇。將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動所必需的兩種驅(qū)動系統(tǒng)包括皮帶傳動和絲杠。這兩種選擇在執(zhí)行器系統(tǒng)中都發(fā)揮著獨特的作用。
在皮帶傳動和絲杠之間進行選擇時，需要考慮許多重要參數(shù)。其中一些核心考慮因素包括負載、方向、行程長度、速度、精度和環(huán)境條件。精度可以進一步細分為準確度和可重復性。精度是對組件在給定公差內(nèi)移動負載的距離的度量。另一方面，可重復性是衡量從動組件能否將負載重復移動到同一位置的能力。
成本也是一個因素，但可能取決于執(zhí)行器在應用中的使用方式。換句話說，所涉及的可能不僅僅是前期成本。例如，驅(qū)動系統(tǒng)可能需要更長期的維護，或者苛刻的應用可能會縮短執(zhí)行器的整體使用壽命。考慮到這些因素，應評估對您的應用及其需求的適當評估，以便選擇最理想的執(zhí)行器系統(tǒng)。
一、皮帶傳動及其應用
皮帶驅(qū)動的致動器使用同步帶將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動。正時皮帶包含鎖定在帶齒皮帶輪上的齒，施加扭矩并防止打滑。通常，皮帶傳動裝置被封閉在一個保護盒內(nèi)，并連接到一個托架上。驅(qū)動軸和電機通常垂直于執(zhí)行器的任一側(cè)（水平電機安裝），或垂直于執(zhí)行器的頂部（垂直電機安裝）。就應用需求而言，使用皮帶傳動的優(yōu)點和缺點包括：
優(yōu)勢：
長行程。 通常高達 6 米。最適合穿梭運輸和物料搬運應用。
高直線行駛速度。 對于長距離行駛，通常高達 3 – 5 m/sec。
更高的效率。 通常為 90%。有利于高速和連續(xù)功率應用。
與螺桿驅(qū)動器相比，輸入 RPM 較低。
更高的占空比。 連續(xù)執(zhí)勤。
劣勢：
成本較高。 由于齒輪減速器和電機故障安全制動器的要求，以及需要更多來自電機的輸入扭矩，垂直應用中可能會產(chǎn)生額外的成本。
與絲杠驅(qū)動相比，精度和位置重復性較低 。
速度波動。 皮帶和皮帶輪固有的齒槽效應。
與絲杠驅(qū)動相比，需要更多的輸入扭矩 。通常需要額外的齒輪減速器費用。
由于效率高，反向驅(qū)動（負載漂移） 將占上風。通常需要齒輪減速器或故障安全制動電機來防止垂直應用中的負載漂移。
皮帶重新張緊 可能需要預防性的定期調(diào)整。
可能受到腐蝕性環(huán)境不利影響的輸送帶材料 。
短行程 會導致皮帶與皮帶輪直徑相匹配，并始終磨損在皮帶的同一部分。
二、絲杠傳動裝置及其應用
絲杠使用螺紋桿將其旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。有兩個版本，俘虜和非俘虜，這兩個選項都結合了緊湊和簡單的設計，提供平穩(wěn)和安靜的運動。兩種選項都有不同的絲杠導程和直徑，可以根據(jù)應用的需要進行選擇。短引線提供更高的精度，而長引線將產(chǎn)生更高的速度，更大的直徑為執(zhí)行器系統(tǒng)提供更大的剛性。就應用需求而言，使用絲杠驅(qū)動的優(yōu)點和缺點包括：
優(yōu)點：
與皮帶傳動相比，成本更低。
與皮帶傳動相比，精度和位置可重復性更高。絲杠在醫(yī)療移液器點膠、取放系統(tǒng)和注射泵等應用中提供高精度。在這些類型的應用中，消隙螺母提高了位置重復性并減少了背隙。
大范圍的直徑 (6 mm – 16 mm) 或 (3/16” – 1/2”) 可用多個引線來滿足應用要求。
在短行程應用中快速響應。絲杠具有敏捷的加速和減速率，以及比皮帶傳動更快的響應。對于小于 500 毫米的行程，激進的絲杠可以與皮帶傳動一樣快。
具有乙縮醛 PTFE 成分的自潤滑聚合物螺母可減少預防性維護。
更平滑、更安靜 的直線運動。
輕質(zhì)聚合物螺母 的移動螺母質(zhì)量更小。
非腐蝕性材料。 不易受污染。PBC 直線絲杠的一大優(yōu)勢是自潤滑 PTFE 涂層絲杠和 PTFE 組合螺母，允許完全浸入水或其他流體中，有利于大多數(shù)沖洗環(huán)境。
當螺桿效率等級低于 35% 或螺桿導程小于螺桿直徑的三分之一時，自鎖可消除垂直應用中的負載漂移問題。
短行程 聚合物螺母非常適合此類應用。短行程對螺母磨損幾乎沒有影響。
輕負載、高占空比 應用有利于 3D 打印等應用。
由于絲杠的長度，非固定 絲杠配置不受臨界速度限制。
缺點：
由于聚合物螺母和消隙螺母樣式，負載能力有限。
限速。 通常 <= 1,000 rpm。對于較輕的有效載荷，可以超過此限制。參考 PBC 直線絲杠目錄。應針對特定的應用負載標準評估聚合物絲杠螺母的壓力速度 (PV) 負載降額系數(shù)。
提供有限的螺釘精度 。（PBC 線性在市場上最好 <=0.003”/ft。競爭通常是 <=.008”/ft。）
不推薦 用于需要結合高負載、高速和連續(xù)工作的應用。環(huán)境和摩擦產(chǎn)生的熱量是主要問題。
