Длина хода, скорость, точность, монтаж, обслуживание.

Вы работаете над проектом, требующим линейного перемещения, — например, над сборочной системой с захватом и установкой, упаковочной линией или порталом для перемещения материалов, — но разработка собственного привода с нуля, поиск необходимых деталей, монтаж и выравнивание компонентов, а также внедрение системы технического обслуживания — неэффективное использование вашего времени. Вы начинаете рассматривать готовые линейные приводы, но их выбор по типу, размеру и принципу действия настолько широк, что сложно определиться с выбором.

Первый шаг в сужении круга выбора — выбрать приводной механизм, наиболее подходящий для вашей задачи. Большинство производителей предлагают как минимум два варианта привода: зубчатый ремень и шарико-винтовой привод являются наиболее распространёнными, в то время как пневматические приводы и приводы с линейным двигателем используются в узкоспециализированных областях применения. Ниже приведены пять факторов, которые помогут вам сделать выбор между двумя наиболее распространёнными типами приводов — зубчатым ремнём и шарико-винтовым приводом.

1. Длина штриха

Расстояние, которое необходимо пройти приводу в одном направлении, называемое длиной хода, является первым критерием, который следует учитывать при выборе между шарико-винтовой передачей и ременным приводом. Шарико-винтовые приводы обычно имеют длину 1000 мм или меньше, хотя шарико-винтовые передачи большего диаметра могут использоваться при длине до 3000 мм. Этот предел определяется критической скоростью винта. С увеличением длины винта его критическая скорость, или скорость, при которой винт начинает испытывать изгибные колебания, уменьшается. Проще говоря, по мере того, как винт становится длиннее и вращается быстрее, он начинает «хлестать», как скакалка.

В приводах с зубчатым ремнём максимальная длина ограничивается возможностью натяжения ремня. Благодаря использованию ремней большей ширины (большей площади контакта) и большего шага зубьев, приводы с ременным приводом обычно используются в приложениях, требующих длины хода от 10 до 12 метров.

2. Скорость

Вторым критическим фактором при выборе привода является скорость. Максимальная скорость большинства приводов с ременным приводом составляет 5 м/с. Этот предел определяется направляющей системой, в которой чаще всего используются рециркуляционные подшипники. Для применений, требующих более высоких скоростей, до 10 м/с, вместо рециркуляционных подшипников можно использовать ременной привод в сочетании с преднагруженными колесами или кулачковыми роликами.

Как упоминалось выше, в актуаторе с шарико-винтовой передачей критическая скорость уменьшается с увеличением длины. Как правило, шарико-винтовые приводы могут развивать скорость до 1,5 м/с при длине хода менее 1 метра. Опоры шарико-винтовой передачи могут обеспечить дополнительную жёсткость за счёт уменьшения свободной длины винта, что позволяет актуатору развивать более высокие скорости и большую длину. При выборе опор шарико-винтовой передачи обратитесь к производителю за помощью в расчёте необходимой скорости и длины.

3. Точность

Точность широко используется для обозначения точности перемещения (положения каретки или суппорта в пространстве во время движения), точности позиционирования (насколько точно привод достигает заданного положения) или повторяемости (насколько точно привод достигает одного и того же положения при каждом ходе). Хотя точность перемещения во многом зависит от конструкции привода, его основания и крепления, точность позиционирования и повторяемость в первую очередь зависят от приводного механизма.

Шариковые винтовые передачи, особенно с предварительным натягом, обеспечивают более высокую точность позиционирования, чем ременные приводы, благодаря своей жёсткости. Однако «неточность» позиционирования может быть измерена и компенсирована в системе управления привода. Поэтому повторяемость (способность достигать одного и того же положения при каждом ходе) часто становится важнейшим фактором в высокоточных приложениях. Для высокой повторяемости критически важна жёсткость приводного механизма, поэтому предварительный натяг шарико-винтовой передачи и гайки является оптимальным выбором.

4. Монтаж

В некоторых случаях направление установки привода определяет оптимальный приводной механизм. Как ременные, так и шарико-винтовые приводы подходят для горизонтального и наклонного монтажа, но варианты применения, требующие вертикального монтажа, требуют более тщательного анализа.

Хотя любая система, перемещающая груз вертикально, нуждается во встроенных предохранительных механизмах, шарико-винтовые приводы часто считаются более безопасными, чем ременные, для перемещения вертикальных грузов. Это связано с тем, что шарико-винтовые приводы, в зависимости от нагрузки, шага винта и трения в системе, не склонны к обратному движению или «свободному падению» в случае отказа тормоза или серьёзного повреждения системы. Если для вертикального перемещения требуется привод с ременным приводом, следует серьёзно рассмотреть возможность использования внешнего тормоза или противовеса.

5. Техническое обслуживание

Основная причина выхода из строя линейных приводов — недостаток смазки. Как шарико-винтовые, так и ременные приводы требуют периодической смазки направляющей системы, но шарико-винтовые приводы представляют собой ещё один компонент, требующий постоянного контроля за смазкой. Некоторые производители решили эту проблему, выпуская системы со смазкой на весь срок службы (срок службы определяется как заданное расстояние перемещения или количество оборотов при заданной нагрузке, скорости и условиях эксплуатации), но многие области применения выходят за рамки указанных параметров и потребуют смазки в какой-то момент в течение предполагаемого срока службы.

Несмотря на то, что приводы с ременным приводом имеют преимущество в виде меньшего количества требующих обслуживания компонентов, в условиях наличия пыли или стружки следует выбирать привод, конструкция которого минимизирует вероятность попадания загрязнений в корпусы шкивов. Это обеспечит более длительный срок службы подшипников шкивов и уменьшит износ самого ремня.

Как ременные, так и шарико-винтовые приводы обладают преимуществами в производительности. При первоначальном выборе помните, что ременные приводы, как правило, лучше подходят для больших ходов и высоких скоростей, в то время как шарико-винтовые приводы лучше подходят для применений, требующих высокой повторяемости или вертикального монтажа. В некоторых случаях любой из приводных механизмов будет соответствовать указанным выше критериям. В таких случаях производитель может помочь вам выбрать подходящий привод, учитывая более сложные факторы, такие как ускорение, время установления или условия окружающей среды.