Οι κοχλίες κίνησης (lead screws) χρησιμοποιούνται ευρέως για τη δημιουργία γραμμικής κίνησης από έναν περιστροφικό Κινητήρα. Μπορούν να μετατρέψουν την κυκλική κίνηση σε γραμμική κίνηση είτε περιστρέφοντας τη Βίδα με το παξιμάδι σταθερό, είτε περιστρέφοντας το παξιμάδι ενώ η Βίδα παραμένει στη θέση της. Σήμερα, θα δούμε δύο από τους πιο δημοφιλείς τύπους βιδών στη βιομηχανία αυτοματισμού, δηλαδή τις Βίδες ACME και τις σφαιροκοχλίες (ball screws). Επίσης, πώς λειτουργεί ένας σφαιροκοχλίας και πώς συγκρίνεται με μια Βίδα ACME;
Τι είναι μια Βίδα ACME;
Οι Βίδες ACME χρησιμοποιούν τραπεζοειδές σπείρωμα που «κυλά» πάνω στον κοχλία κίνησης. Καθώς ο άξονας περιστρέφεται με τη στροφή του περιστροφικού Κινητήρα, τα σπειρώματα σπρώχνουν το παξιμάδι του άξονα προς τα εμπρός ή προς τα πίσω ανάλογα με την κατεύθυνση της περιστροφικής κίνησης. Αυτό μεταφέρει την κυκλική κίνηση του Κινητήρα σε γραμμική κίνηση πάνω στον άξονα. Όλοι οι ενεργοποιητές της Progressive Automation χρησιμοποιούν συστήματα μετάδοσης με Βίδες ACME. Για αυτό το παράδειγμα γραμμικών ενεργοποιητών με Βίδα ACME, θα χρησιμοποιήσουμε έναν από τους PA-14 mini γραμμικούς ενεργοποιητές μας. Έχουμε μια ευρεία γκάμα ηλεκτρικών γραμμικών ενεργοποιητών για κάθε εφαρμογή – κάντε κλικ για περιήγηση!
Οι Βίδες ACME προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα για τις εφαρμογές τους. Με το κατάλληλο υλικό για το παξιμάδι, οι Βίδες ACME μπορούν να επιτύχουν αυτολίπανση. Οι γραμμικοί ενεργοποιητές μας χρησιμοποιούν παξιμάδια πολυμερούς, τα οποία προσφέρουν πολύ χαμηλή δύναμη τριβής. Αυτό μπορεί να μειώσει ή ακόμη και να εξαλείψει την ανάγκη για λίπανση.
Από την άλλη, το μεταλλικό παξιμάδι μπορεί να προσφέρει υψηλότερο Φορτίο, αλλά θα έχει επίσης υψηλότερη δύναμη τριβής και θα απαιτεί λίπανση. Οι γραμμικοί ενεργοποιητές με Βίδα ACME είναι γενικά μια καλή επιλογή για κατακόρυφες εφαρμογές.
Μπορούν να αποτρέψουν την οπισθοκίνηση (back driving) λόγω της εγγενώς υψηλής τριβής μεταξύ του τραπεζοειδούς σπειρώματος και του παξιμαδιού. Με ένα προεντεταμένο παξιμάδι, μπορεί να εξαλειφθεί πλήρως ο κίνδυνος τζόγου (backlash). Αυτό διευρύνει σε μεγάλο βαθμό το πεδίο εφαρμογών των γραμμικών ενεργοποιητών με Βίδα ACME.
Είναι επίσης ασφαλέστερο για τους χρήστες να λειτουργούν τον γραμμικό τους ενεργοποιητή όταν η μονάδα διαθέτει στατική ικανότητα Φορτίου για να συγκρατεί οποιοδήποτε βάρος στη θέση του. Άλλα οφέλη των Βιδών ACME περιλαμβάνουν χαμηλό θόρυβο λειτουργίας και χαμηλό κόστος κατασκευής.
Οι Βίδες ACME μπορεί να έχουν πολλά σπουδαία πλεονεκτήματα, αλλά υπάρχουν δύο σημαντικοί περιορισμοί από τη χρήση τους: χαμηλή απόδοση και συντομότεροι κύκλοι ζωής. Λόγω της υψηλής τριβής μεταξύ του παξιμαδιού και του σπειρώματος της Βίδας ACME, οι περισσότερες μονάδες μπορούν να επιτύχουν απόδοση μόνο 20% έως 40%, ανάλογα με το υλικό του παξιμαδιού και του κοχλία κίνησης. Ενώ αυτό αποτρέπει την οπισθοκίνηση των μονάδων, απαιτεί και περισσότερη ροπή Κινητήρα για να επιτευχθεί η ίδια δύναμη σε σύγκριση με τον αντίστοιχο σφαιροκοχλία. Αυτό σημαίνει ότι η χρήση Βιδών ACME θα έχει χαμηλότερη δύναμη, Ταχύτητα και Κύκλος λειτουργίας από έναν σφαιροκοχλία σε γραμμικό ενεργοποιητή με τον ίδιο Κινητήρα.
Πλεονεκτήματα
- Χαμηλότερο κόστος
- Χαμηλότερος θόρυβος λειτουργίας
- Αποτροπή οπισθοκίνησης
- Αυτολίπανση
Μειονεκτήματα
- Συντομότερος κύκλος ζωής
- Χαμηλότερη απόδοση
Τι είναι ένας σφαιροκοχλίας (Ball Screw);
Οι σφαιροκοχλίες χρησιμοποιούν κυκλικά σπειρώματα τόσο στη Βίδα όσο και στο παξιμάδι, τα οποία παρέχουν ελικοειδή διάδρομο για τα ρουλεμάν σφαιριδίων ώστε να ολισθαίνουν κατά μήκος των σπειρωμάτων. Τα σφαιρικά ρουλεμάν κυλούν μέσα σε κάθε ελικοειδή διάδρομο καθώς κινείται το παξιμάδι ή η Βίδα και στη συνέχεια σπρώχνουν είτε τη Βίδα είτε το παξιμάδι προς τα εμπρός, δημιουργώντας γραμμική κίνηση.
Η απόδοση των σφαιροκοχλιών είναι υψηλότερη από αυτή μιας Βίδας ACME, καθώς υφίστανται ελάχιστες απώλειες τριβής χάρη στα ρουλεμάν. Το παξιμάδι και το σπείρωμα της Βίδας δεν έρχονται σε άμεση επαφή, αλλά κινούνται χρησιμοποιώντας σφαιρικά ρουλεμάν που κυλούν ανάμεσά τους. Ένα σύστημα μετάδοσης με σφαιροκοχλία μπορεί να επιτύχει απόδοση 70% έως 95%. Αυτό επιτρέπει στους ενεργοποιητές με σφαιροκοχλία να έχουν υψηλότερη δύναμη, Ταχύτητα και Κύκλο λειτουργίας. Με χαμηλότερη τριβή, το παξιμάδι και η Βίδα υφίστανται μικρότερη μηχανική φθορά, άρα και μεγαλύτερο κύκλο ζωής.
Ο κύριος περιορισμός για τους γραμμικούς ενεργοποιητές με σφαιροκοχλία είναι ότι μπορούν εύκολα να οπισθοκινηθούν λόγω της χαμηλής εσωτερικής τριβής. Αυτό δημιουργεί ζήτημα ασφάλειας για τους χρήστες, καθώς δεν μπορούν να συγκρατήσουν το Φορτίο στη θέση του όταν δεν λειτουργούν, εκτός αν υπάρχει σύστημα πέδησης. Όταν ένας γραμμικός ενεργοποιητής με σφαιροκοχλία βρίσκεται σε λειτουργία, τα ρουλεμάν σφαιριδίων κυλούν συνεχώς μέσα στο παξιμάδι και τη Βίδα, γεγονός που προκαλεί υψηλότερο επίπεδο θορύβου από τον αντίστοιχο με Βίδα ACME. Το κόστος κατασκευής για τους σφαιροκοχλίες είναι επίσης υψηλότερο από αυτό των Βιδών ACME.
Πλεονεκτήματα
- Υψηλότερη απόδοση
- Μεγαλύτερος κύκλος ζωής
- Υψηλότερος Κύκλος λειτουργίας
- Υψηλότερη Ταχύτητα
Μειονεκτήματα
- Μεγαλύτερος θόρυβος λειτουργίας
- Οπισθοκίνηση
- Υψηλότερο κόστος
Ο νέος και βελτιωμένος PA-01 mini actuator (αναβάθμιση PA-14) είναι το τρέχον μοντέλο που προσφέρουμε με πληθώρα επιπλέον πλεονεκτημάτων. Για σύγκριση, δείτε τους παρακάτω πίνακες και αναβαθμίστε με σιγουριά!
|
|
PA-01 |
PA-14 |
|
Dynamic Load Options |
16, 28, 56, 112, 169, 225 lbs |
35, 50, 75, 110, 150 lbs |
|
Highest Load |
225 lbs |
150 lbs |
|
Fastest Speed |
3.54 "/sec |
2.00"/sec |
|
Ingress Protection |
IP65 |
IP54 |
|
Stroke Options |
1" to 40" |
1" to 40" |
|
Hall Effect Feedback |
Optional |
No |
Τελικός λόγος – Βίδα ACME vs σφαιροκοχλίας
Και οι Βίδες ACME και οι σφαιροκοχλίες χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία αυτοματισμού. Στην Progressive Automations χρησιμοποιούμε Βίδες ACME, καθώς προσφέρουν πιο αξιόπιστο σχεδιασμό για γενικές εφαρμογές. Η απουσία οπισθοκίνησης και το χαμηλό κόστος καθιστούν αυτό το σχέδιο πολύ ευέλικτη λύση για τις περισσότερες αυτοματοποιημένες εφαρμογές γραμμικής κίνησης. Οι σφαιροκοχλίες, από την άλλη, προσφέρουν ακριβότερη λύση με μικρότερο πεδίο εφαρμογών, αλλά με υψηλότερες επιδόσεις.