Завданням для систем механічної автоматизації в минулому було успішне перетворення обертального руху від електричних або механічних двигунів у корисні форми лінійного руху. Проривом у цьому відношенні стала система конвеєрних стрічок, яка стала однією з перших корисних реалізацій перетворення обертального руху на лінійний для використання у виробничому середовищі. Ці системи здатні транспортувати широкий спектр сировини та заготовок набагато ефективніше, ніж це було можливо раніше за допомогою грубих механічних сил, і є надзвичайно корисними у виробничому середовищі.

Сьогодні значна інженерна робота в галузі перетворення обертального руху призвела до появи різноманітного класу лінійних механічних приводів, які корисні для широкого спектру передових застосувань автоматизації. Завдання полягає у виборі відповідного приводу для бажаної функціональності, будь то просте переміщення сировини у виробничому середовищі чи створення більш досконалих систем руху, призначених для переміщення інструментів у точні положення.

Щоб вибрати правильний лінійний механічний привід, необхідно врахувати деякі важливі міркування, такі як бажана вантажопідйомність або сила тяги, а також необхідна відстань ходу. Хоча це основні міркування, інші, такі як обсяг технічного обслуговування, також безумовно, відіграють важливу роль.

Два широко використовувані типи механізованих лінійних приводів відрізняються своїми приводними механізмами – приводи з ремінним приводом та приводи з кульковим гвинтом. Обидва типи використовуються в подібних типах застосувань, але вони суттєво відрізняються за функціями. Кожен тип має унікальні переваги та важливі обмеження, які необхідно ретельно враховувати при виборі приводу.

Приводи з ремінним приводом

Привід з ремінним приводом працює за тими ж принципами, що й система конвеєрної стрічки. Ремінний привід перетворює обертальний рух на лінійний за допомогою зубчастого ременя, з'єднаного між двома круговими шківами. Зубчастий ремінь зазвичай виготовляється з еластомеру, армованого волокном, але для більш вимогливих застосувань доступні багато інших матеріалів для ременів. Ремінь містить зубці, які взаємодіють зі шківами ротора для ефективної передачі крутного моменту та запобігання прослизанню. Ремінний привід укладено в алюмінієвий корпус, каретка знаходиться зверху, а з'єднання карданного вала зазвичай розташоване перпендикулярно до бокової частини приводу.

Кулькові гвинтові приводи

Фундаментальний принцип, що лежить в основі кульково-гвинтового приводу, є по суті вдосконаленням системи з ходовим гвинтом. У кульково-гвинтових приводах обертання кульково-гвинтового приводу приводить у рух кулькову гайку/встановлену каретку завдяки тому, що інтерфейс між шпилькою та кульково-гвинтовим приводом є, по суті, системою кулькових підшипників, де загартовані сталеві кульки в гайці котяться вздовж доріжки кочення шпильки. Подібно до приводу з ремінним приводом, приводні компоненти приводу з кульково-гвинтовим приводом укладені в алюмінієвий корпус, а каретка рухається зверху. На відміну від приводів з ремінним приводом, інтерфейс карданного вала розташований на одній лінії з кульково-гвинтовим приводом, з кінця приводу.

Сильні та обмежені сторони кожного з них

Приводи з ремінним приводом зазвичай є кращими для застосувань, що потребують великих відстаней переміщення, що може бути досягнуто більш економічно ефективно, ніж за допомогою приводу з кульковим гвинтом аналогічної довжини. Крім того, привід з ремінним приводом, як правило, є більш ефективним, має менше критично важливих рухомих частин, що робить обслуговування менш трудомістким. Незважаючи на це, достатній натяг ременя є критично важливим для забезпечення належної передачі крутного моменту, і зазвичай необхідне повторне натягування ременя під час періодичного технічного обслуговування.

Як варіант, кульково-гвинтовий блок дуже нагадує систему кулькопідшипників кочення і, таким чином, здатний витримувати більші навантаження та досягати більшої сили тяги. З цієї причини кульково-гвинтові приводи ідеально підходять для застосувань, де може знадобитися позиціонування великих, важких вантажів з високим рівнем точності. Періодичне змащування кульково-гвинтового приводу може знадобитися залежно від конкретної конструкції приводу.

Подальше порівняння двох типів приводів виявляє додаткові недоліки приводу з ремінним приводом, незважаючи на його простоту та ефективність. Для вищих вимог до навантаження/тяги потрібні значно товстіші ремені. Ремені також чутливі до ударних навантажень, хоча цю проблему можна певною мірою пом'якшити шляхом ретельного вибору матеріалів ременів, що може збільшити міцність за рахунок еластичності. Крім того, через вразливість ременя до подовження, точність позиціонування кульково-гвинтових приводів, як правило, вища, ніж у приводів з ремінним приводом. Через це приводи з кульково-гвинтовим приводом є кращим вибором для застосувань, що вимагають високого ступеня надійності та повторюваності протягом тривалих періодів часу. Приводи з кульково-гвинтовим приводом є кращим вибором для високих вимог до прискорення та високої тяги, оскільки шків ремінного приводу схильний до прослизання на роторі під час таких повторюваних навантажень.

На завершення, кульково-гвинтові приводи є кращим вибором у застосуваннях, де потрібні високі навантаження та/або сили тяги, а також високоточне позиціонування. Однак, завдяки своїй високій ефективності та простоті, ремінні приводи залишаються кращим вибором для застосувань з меншими навантаженнями, особливо там, де потрібні вищі швидкості. Ремінні приводи також можуть бути економічно ефективним рішенням для застосувань з великим ходом. Хоча завдання вибору між механічними приводами з ремінним та кульково-гвинтовим приводом може здатися складним, на перший погляд, сильні та слабкі сторони кожної конструкції забезпечують чіткий вибір для кожного унікального застосування.