Mitä, miksi ja miten

Koska kuularuuveja on mahdollista käyttää suurella työntövoimalla ja tarkalla asemointikyvyllä, niitä käytetään monissa automatisoiduissa kokoonpanosovelluksissa, jotka vaativat lineaarista liikettä.

Kuularuuvit ohjaavat pienten osien kokoonpanon asemointivaiheita. Kuularuuvit ohjaavat robottien Z-akselia ja sähkömekaanisten kokoonpanopuristimien mäntää. Suuren jäykkyytensä, pienen painumansyvyytensä ja nopean liikenopeudensa ansiosta kuularuuveja käytetään monissa elektroniikan kokoonpanokoneissa, kuten lipaslataajissa, pastatulostimissa, annostelijoissa sekä sijoitus- ja lisäyslaitteissa.

Kuten Acme-ruuvit, kuularuuvit muuttavat pyörimisliikkeen lineaariliikkeeksi. Mutta toisin kuin Acme-ruuveissa, kuularuuveissa on koverat kierrekierteet, ja kuulalaakerit kulkevat ruuvin ja mutterin välissä kiertävässä kiskossa. Tämä järjestely minimoi merkittävästi mekaanista kulumista ja mahdollistaa sen, että kuularuuvi muuntaa yli 90 prosenttia moottorin vääntömomentista työntövoimaksi.

Kuularuuvin kierteet voidaan hioa tai valssata. Hiotulla kierteellä varustetut kuularuuvit ovat tarkempia kuin valssatulla kierteellä varustetut, mutta ne ovat myös kalliimpia. Acme-ruuveilla on kuularuuveissa minimaalinen välys eli suhteellinen aksiaalinen liike ruuvin ja mutterin välillä, kun moottori ei pyöri. Sekä kuularuuveissa että Acme-ruuveissa välys alkaa tyypillisesti 0,006 tuumasta. Acme-ruuvin kuluessa välys kuitenkin kasvaa. Kuularuuvissa näin ei tapahdu sen vähäkulumiskyvyn ansiosta.

Välyksen merkitys riippuu sovelluksesta. Esimerkiksi pystysuorassa liikkeessä kuorma painaa jatkuvasti mutteria alaspäin, joten välys ei ole ongelma. Yksi tapa poistaa välys on käyttää esijännitettyä mutteria. Esijännitetty tarkoittaa, että kuulien ja urien välinen rajapinta on esijännitetty, joten vierintäradalla ei ole välystä. Mutterin asento riippuu kokonaan akselin pyörimisasennosta. Esijännitys lisää myös järjestelmän jäykkyyttä.

Kuularuuvin kummassakin päässä olevia tukilaakereita ei pidä unohtaa. Ne jaetaan yksinkertaisiksi, kiinteiksi tai vapaiksi. Yksinkertaiset tuet, kuten kuulalaakerit, tarjoavat hyvän säteittäisen jäykkyyden, mutta eivät aksiaalista jäykkyyttä. Kiinteät tuet, kuten kulmakosketuslaakeriparit, tarjoavat jäykkyyttä molempiin suuntiin. Vapaa tuki on juuri sitä – ei lainkaan tukea.

Kuularuuvin hyvä tuki määrää, kuinka nopeasti ruuvia voidaan pyörittää ja kuinka paljon kuormitusta siihen voidaan kohdistaa. Kuularuuveja määritellessään insinöörien tulisi antaa mahdollisimman paljon tietoa sovelluksesta. Näiden tietojen tulisi sisältää odotetut kuormat, suunnat, kiertoaika (Arial), iskut ja käyttöikä. Myös ympäristöolosuhteet ovat tärkeitä, koska ne voivat vaikuttaa laakeritiivisteisiin.

Corey neuvoo insinöörejä ymmärtämään tarkkuuden, toistettavuuden ja resoluution välisen eron – ja välttämään tarkkuuden lisäämistä kuin he todella tarvitsevat. Tarkkuuden lisääminen ruuvissa on erittäin kallista. Toistettavuuden lisääminen on ero vakiomutterin ja esijännitetyn mutterin välillä. Se maksaa enemmän, mutta ei läheskään niin paljon kuin tarkkuuden lisääminen. Resoluution lisääminen on halpaa ja helppoa.