Die Herausforderung für mechanische Automatisierungssysteme in der Vergangenheit war die erfolgreiche Umwandlung von Rotationsbewegungen von elektrischen oder mechanischen Motoren in nützliche Formen der linearen Bewegung. Als Durchbruch in dieser Hinsicht stellte das Förderbandsystem eine der ersten nützlichen Implementierungen von Rotary -to -linearer Bewegungsumwandlung für die Verwendung in einer Produktionsumgebung dar. Diese Systeme sind in der Lage, eine Vielzahl von Rohstoffen und Werkstücken auf weitaus effizienter zu transportieren, als bisher durch die Verwendung mechanischer Brute -Kräfte erreicht werden könnten, und sind in Produktionsumgebungen äußerst nützlich.

Heutzutage hat die wesentliche Ingenieurarbeiten im Bereich der Drehbewegungsumwandlung eine vielfältige Klasse linearer mechanischer Aktuatoren erzeugt, die für eine breite Palette fortschrittlicher Automatisierungsanwendungen nützlich sind. Die Herausforderung besteht darin, einen geeigneten Aktuator für die gewünschte Funktionalität auszuwählen, sei es einfach die Bewegung von Rohstoffen in einer Fertigungsumgebung oder die Konstruktion fortschrittlicherer Bewegungssysteme, mit denen die Werkzeuge in präzise Positionen verschoben werden sollen.

Um den richtigen linearen mechanischen Aktuator auszuwählen, müssen einige wichtige Überlegungen wie die gewünschte Belastungskapazität oder die Schubkraft und die notwendige Schlaganfallentfernung berücksichtigt werden. Während dies primäre Überlegungen sind, spielen andere wie Wartungsbelastung sicherlich auch eine wichtige Rolle.

Zwei weit verbreitete Arten von mechanisierten linearen Aktuatoren werden durch ihre Antriebsmechanismen unterschieden- geltendgetriebene und kugelschrauben angetriebene Aktuatoren. Beide Typen werden in ähnlichen Anwendungsarten verwendet, die beiden unterscheiden sich jedoch signifikant in der Funktion. Jeder Typ verfügt über einzigartige Stärken und wichtige Einschränkungen, die bei der Auswahl eines Aktuators sorgfältig berücksichtigt werden müssen.

Gürtelgetriebene Aktuatoren

Der geltendgetriebene Aktuator arbeitet nach den gleichen Grundsätzen wie das Förderbandsystem. Das Riemenantrieb übersetzt die Drehbewegung in die lineare Bewegung über einen zwischen zwei kreisförmigen Riemenscheiben verbundenen Zahnriemen. Der Zahnriemen besteht normalerweise aus einem faserverstärkten Elastomer, aber viele andere Gürtelmaterialien stehen für anspruchsvollere Anwendungen zur Verfügung. Der Riemen enthält Zähne, die mit den Rotorenträuigen anstellen, um das Drehmoment effizient zu übertragen und ein Rutschen zu verhindern. Der Riemenantrieb ist in einem Aluminiumkörper eingeschlossen, während der Wagen oben fährt, und die Antriebswellenschnittstelle befindet sich typischerweise senkrecht zur Seite des Aktuators.

Kugelschraubgesteuerte Aktuatoren

Das Grundprinzip hinter dem kugelschrauben Aktuator ist im Wesentlichen eine Verbesserung gegenüber einem mit Bleischristen angetriebenen System. Bei kugelschrauben angetriebenen Aktuatoren treibt die Drehung der Kugelschraube die Kugelmutter/den montierten Wagen an, da die Grenzfläche zwischen dem Bolzen und der Kugelschraube im Wesentlichen ein Kugellagersystem ist, bei dem verhärtete Stahlkugeln im Nuss entlang des Rennstreckens des Bolzens gehärteten Stahlkugeln rollen. Ähnlich wie beim gürtelgetriebenen Aktuator sind die Antriebskomponenten des kugelschrauben angetriebenen Aktuators in einem Aluminiumkörper eingeschlossen, während sich der Wagen oben bewegt. Im Gegensatz zu gürtelgetriebenen Aktuatoren befindet sich die Antriebswellenschnittstelle im Einklang mit der Kugelschraube ab dem Ende des Stellantriebs.

Stärken und Einschränkungen von jedem

Gürtelbetriebene Aktuatoren werden im Allgemeinen für Anwendungen bevorzugt, die lange Reiseentfernungen erfordern, die kostengünstiger erreicht werden können, als mit einem ähnlichen kugelschraubenden Aktuator mit ähnlicher Länge erreicht werden könnten. Darüber hinaus ist der gürtbetriebene Aktuator im Allgemeinen effizienter und verfügt über weniger kritische bewegliche Teile und sorgt damit für weniger arbeitsintensive Wartung. Trotzdem ist eine angemessene Spannung des Gürtels entscheidend, um eine ordnungsgemäße Drehmomentübertragung zu gewährleisten, und es ist in der Regel erforderlich, dass der Gürtel in regelmäßigen Wartungszeiten eine erneute Übereinstimmung mit dem Gürtel erforderlich ist.

Alternativ ähnelt die Kugelschraubeneinheit stark einem Rollkugellagersystem und kann daher höhere Lasten tragen und eine höhere Schubkraft erreichen. Aus diesem Grund sind kugelschraubgesteuerte Aktuatoren ideal für Anwendungen, bei denen die Positionierung großer, schwerer Lasten für ein hohes Maß an Präzision erforderlich sein kann. Eine regelmäßige Schmierung der Kugelschraube kann je nach spezifischem Aktuatordesign erforderlich sein.

Ein weiterer Vergleich zwischen den beiden Aktuatortypen zeigt trotz seiner Einfachheit und Effizienz zusätzliche Nachteile am gürtgetriebenen Aktuator. Für höhere Last-/Schubanforderungen sind deutlich dickere Gürtel erforderlich. Die Gürtel sind auch anfällig für Stoßbelastungen, obwohl diese Besorgnis durch die sorgfältige Auswahl der Gürtelmaterialien bis zu einem gewissen Grad gemindert werden kann, der auf Kosten der Elastizität Festigkeit hinzufügen kann. Aufgrund der Anfälligkeit des Gürtels für die Dehnung ist die Positionierungsgenauigkeit der Aktuatoren der Kugelschrauben tendenziell der von gürtelgetriebenen Aktuatoren überlegen. Aus diesem Grund werden kugelschraubgesteuerte Aktuatoren für Anwendungen bevorzugt, die über verlängerte Zeiträume ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit erfordern. Kugelschraubantriebsantrieb sind die bevorzugte Wahl für hohe Beschleunigungen und hohe Schubanforderungen, da die Riemenscheibe des Gürtels unter solchen wiederholten Anforderungen für den Rotor anfällig ist.

Zusammenfassend sind kugelschraubgesteuerte Aktuatoren die bessere Wahl in Anwendungen, bei denen hohe Beladung und/oder Schubkräfte sowie eine hoch genaue Positionierung erforderlich sind. Aufgrund ihrer hohen Effizienz und Einfachheit bleiben gürtbetriebene Aktuatoren jedoch die bessere Wahl für Anwendungen mit niedrigeren Lasten, insbesondere wenn höhere Geschwindigkeiten erforderlich sind. Gürtelgetriebene Aktuatoren können auch eine kostengünstige Lösung für lange Schlaganfallanwendungen sein. Obwohl die Aufgabe der Auswahl zwischen geltendgetriebenem und kugelschrauben mechanischer Aktuatoren entmutigend erscheinen mag. Auf den ersten Blick bieten die Stärken und Schwächen jedes Designs eine klare Auswahl für jede einzelne Anwendung.