Un cargol de corró invertit és un mecanisme de cargol compacte i-d'alta força que s'utilitza sovint dins dels actuadors lineals electromecànics. Pertany a la família de cargols de corró, però la seva estructura és diferent d'un cargol de corró planetari estàndard. En moltes aplicacions, aquest disseny ajuda als actuadors elèctrics a assolir nivells de força que abans s'associaven habitualment amb els cilindres hidràulics.
Tanmateix, la comparació no s'ha de simplificar en "l'actuador elèctric sempre és millor que l'actuador hidràulic". Els sistemes hidràulics encara tenen avantatges en algunes aplicacions-resistents, durs-i sensibles als costos-. La veritable pregunta és si el sistema de moviment necessita un control de precisió, un funcionament net, un menor manteniment, una integració compacta i una gran força alhora.
En aquest article s'explica què és un cargol de corró invertit, com funciona, per què s'utilitza en actuadors elèctrics{0}}d'alta força, com es compara amb l'accionament hidràulic i quines limitacions s'han de tenir en compte durant el disseny del sistema.
Menjar clau:Els cargols de rodets invertits són adequats per a actuadors elèctrics compactes que necessiten una gran força axial, un control de moviment precís i un disseny de motor integrat. Poden substituir els cilindres hidràulics en algunes aplicacions, però l'elecció final depèn de la força, la velocitat, el cicle de treball, el medi ambient, els requisits de control i el cost total del sistema.
Què és un cargol de corró invertit?
Un cargol de corró invertit, també anomenat cargol de corró invers o cargol de corró planetari invertit, és una estructura de cargol de corró en què la relació tradicional entre el cargol i la femella s'inverteix. En un cargol de corró planetari estàndard, l'eix del cargol roscat sol s'estén a través de la femella. En un cargol de corró invertit, la femella es converteix en un tub llarg roscat internament, i aquesta longitud de femella ajuda a definir la carrera disponible.
La secció roscada de l'eix del cargol és més curta i serveix principalment com a àrea d'enganxament per als corrons. La part restant de l'eix pot ser llisa o dissenyada amb característiques de muntatge especials. Aquesta estructura fa que el cargol de corró invertit sigui útil per a dissenys compactes d'actuadors elèctrics on el mecanisme de transmissió, el motor i la carcassa s'han d'integrar en un espai limitat.
| Element d'estructura | Característica del cargol de corró invertit | Significat del disseny |
|---|---|---|
| Nou | Tub llarg roscat interiorment. | La longitud de la femella ajuda a determinar la carrera de l'actuador. |
| Eix de cargol | Només una secció curta pot necessitar un roscat de precisió. | L'eix restant es pot adaptar per al muntatge, la sortida o la integració del motor. |
| Rodets | Els rodets transfereixen la càrrega entre el cargol i la rosca interna de la femella. | Les múltiples línies de contacte admeten una gran força axial i una gran rigidesa. |
| Disseny de sortida | La sortida es pot organitzar a través de l'eix del cargol o la femella depenent del disseny. | Permet l'embalatge flexible de l'actuador per a equips compactes. |
Com funciona un cargol de corró invertit
En un cargol de corró invertit, els corrons es disposen entre la secció roscada curta de l'eix del cargol i la rosca interna de la femella. Quan el cargol o la femella gira, els corrons roden i transmeten el moviment a través de múltiples línies de contacte. Això converteix el moviment rotatiu en moviment lineal mentre distribueix la càrrega entre els contactes del rodet.
En comparació amb un cargol lliscant, un cargol de rodets utilitza un contacte rodant, que ajuda a reduir la fricció i augmentar la capacitat de càrrega. En comparació amb molts dissenys de cargols de boles, un cargol de rodets pot portar una càrrega més gran en un sobre compacte perquè els corrons proporcionen més àrea de contacte que les boles de mida similar.
Nota tècnica:El principal avantatge no prové només de la paraula "invertida". Prové de la combinació de contacte de rodets, disposició compacta de la carrera, embalatge de l'actuador integrat i alta transferència de càrrega axial.
Cargol de corró invertit vs Cargol de corró planetari estàndard
Els cargols de rodets planetaris estàndard i els cargols de rodets invertits utilitzen rodets per transmetre la càrrega, però els seus dissenys interns són diferents. Sovint es selecciona un cargol de corró planetari estàndard quan la disposició de l'eix del cargol i la femella coincideix amb els dissenys d'accionament lineal convencionals. Un cargol de corró invertit és més atractiu quan l'actuador necessita una integració compacta i una carrera definida per una estructura de femella interna llarga.
| Punt de comparació | Cargol de rodet planetari estàndard | Cargol de corró invertit |
|---|---|---|
| Disseny general | Disposició convencional de cargols i femelles. | Els papers de la femella i el cargol s'inverteixen estructuralment. |
| Arranjament del traç | La carrera està relacionada amb la disposició del cargol o de la femella mòbil. | La femella interna llarga ajuda a definir el traç. |
| Integració d'actuadors | Es pot utilitzar en sistemes d'accionaments d'-alta força. | Sovint útil per a actuadors elèctrics integrats compactes. |
| Focus de mecanitzat | El rosca de la rosca i el cargol de precisió són importants. | El roscat llarg de la femella interna és un repte clau de fabricació. |
Per què s'utilitzen cargols de rodets invertits en actuadors elèctrics
Els actuadors elèctrics basats en la transmissió de cargols s'utilitzen àmpliament quan el control de posició precís, el moviment programable i el funcionament net són importants. Els cargols de boles són habituals en molts sistemes d'accionament elèctric, mentre que els cargols de corró sovint es consideren quan la densitat de força, el cicle de treball, la rigidesa i la compacitat es fan més exigents.
Els cargols de rodets invertits són especialment valuosos quan l'actuador ha de ser compacte però encara ofereix una gran empenta. L'estructura pot suportar dissenys de motors integrats, actuadors de-barra d'empenta i sistemes electromecànics on tradicionalment es considerarien els cilindres hidràulics.
| Requisit de l'actuador | Per què ajuda el cargol de corró invertit | Significat típic del disseny |
|---|---|---|
| Força axial elevada | Múltiples rodets distribueixen la càrrega sobre més àrea de contacte. | Útil per fer moviments de força-empenta i pressió. |
| Sobre compacte | El traç es pot empaquetar dins d'una llarga estructura interna de femella. | Ajuda a reduir la longitud de l'actuador o millorar la integració. |
| Control servo | El control del motor elèctric pot proporcionar força, velocitat i posició programables. | Apte per a perfils de moviment controlat i cicles repetibles. |
| Funcionament net | No es requereix cap circuit de fluid hidràulic. | Redueix el risc de fuites en entorns nets o sensibles{0}}de manteniment. |
Actuador elèctric vs actuador hidràulic
Els actuadors hidràulics són coneguts per la seva alta densitat de força i una gran capacitat de sobrecàrrega. Encara s'utilitzen àmpliament en premses, maquinària de construcció, equips industrials pesats i entorns durs. Els actuadors elèctrics amb cargols de rodets són diferents: utilitzen una transmissió de cargols accionada per motor-per proporcionar un moviment lineal controlat sense bombes, vàlvules, mànegues o oli hidràulic.
La comparació següent és una visió general pràctica. El rendiment real depèn de la mida del motor, el disseny del cargol, la relació de reducció, el sistema de control, el cicle de treball, l'entorn d'instal·lació i la pràctica de manteniment.
| Punt de comparació | Actuador elèctric amb cargol de rodets | Actuador hidràulic | Selecció Significat |
|---|---|---|---|
| Força de sortida | Pot proporcionar una gran empenta en un paquet electromecànic compacte. | Excel·lent capacitat-de força i tolerància a la sobrecàrrega. | Tots dos poden ser adequats per a una força elevada; el requisit complet del sistema és important. |
| Control de posició | Bo per a la posició programable, la velocitat i el control de força. | Es pot controlar amb precisió, però normalment necessita més maquinari de control hidràulic. | L'accionament elèctric sovint és atractiu per a un moviment servo repetible. |
| Components del sistema | Motor, accionament, mecanisme de cargol, coixinets i carcassa. | Cilindre, bomba, vàlvules, mànegues, segells, dipòsit d'oli i canonades. | Els sistemes elèctrics poden reduir els equips auxiliars. |
| Manteniment | Requereix lubricació i inspecció mecànica. | Requereix oli, segells, mànegues, filtres i control de fuites. | Els sistemes elèctrics poden reduir el manteniment dels fluids. |
| Neteja | Sense risc de fuites d'oli hidràulic. | S'han de controlar les fuites d'oli i la contaminació. | Sovint es prefereix l'accionament elèctric en equips nets o tancats. |
| Cost inicial | Pot ser més alt a causa dels components del cargol de precisió i dels servomotors. | Pot ser rendible-quan l'energia hidràulica ja està disponible. | S'han d'avaluar el preu inicial i el cost del cicle de vida. |
Quan un actuador elèctric de cargol de corró és més adequat
Un actuador elèctric amb un cargol de corró invertit sol ser més adequat quan l'aplicació necessita una força elevada juntament amb un moviment precís, repetible i programable. També és atractiu quan les fuites d'oli hidràulic, el soroll de la bomba o el manteniment complex de fluids no són acceptables.
Instruccions d'aplicació habituals:
- Servopremsa i equip de premsat controlat
- Eixos elèctrics de la màquina d'emmotllament per injecció
- Sistemes de posicionament industrial{0}d'alta força
- Juntes robòtiques i actuadors electromecànics compactes
- Equips aeroespacials, de defensa i de proves on la controlabilitat és important
- Netegeu els sistemes d'automatització on l'oli hidràulic no és desitjable
Quan l'accionament hidràulic encara pot ser millor
Els sistemes hidràulics no s'han de descartar. Encara són efectius quan es requereix una força extremadament alta, resistència als cops, un funcionament resistent a l'aire lliure o una simple substitució del cilindre. Si una fàbrica ja té una unitat de potència hidràulica i un equip de manteniment, una solució hidràulica també pot seguir sent pràctica des del punt de vista del cost i del servei.
L'accionament hidràulic pot ser més adequat per a maquinària de construcció gran, premses pesades, equips de mineria, equips mòbils, sistemes d'alt-impacte i aplicacions on la neteja ambiental és menys crítica que la densitat de força i la robustesa.
Vista equilibrada:Els actuadors elèctrics de cargol de rodets no són un substitut universal de la hidràulica. Són una alternativa sòlida quan la força, la precisió, la neteja, la controlabilitat i el menor manteniment dels fluids són importants.
Reptes de disseny dels cargols de rodets invertits
L'estructura invertida aporta importants avantatges d'embalatge, però també augmenta la dificultat de fabricació i disseny. Les rosques internes llargues dins de la femella requereixen un mecanitzat de precisió. També s'han de tenir en compte acuradament el temps dels rodets, la lubricació, la generació de calor, la rigidesa, el segellat i el suport dels coixinets.
| Punt de disseny | Per què importa | Preocupació d'enginyeria |
|---|---|---|
| Mecanitzat de rosca interna | La rosca interna llarga de la femella afecta la precisió i la distribució de la càrrega. | Requereix una fabricació de precisió i control de qualitat. |
| Lubricació | El contacte del rodet d'alta-força genera estrès i calor. | La selecció de greix o oli ha de coincidir amb la càrrega, la velocitat i el cicle de treball. |
| Generació de calor | El cicle de treball elevat pot augmentar la temperatura dins de l'actuador. | S'ha de comprovar el disseny tèrmic i l'interval de lubricació. |
| Conducció d'esquena | És possible que les unitats de cargol d'alta-eficiència no aguantin la càrrega sense frenar. | Els eixos verticals poden necessitar un fre motor o un mecanisme de seguretat. |
| Cost | Els actuadors de cargol de corró de precisió són més complexos que moltes solucions de cargols de boles o cilindres hidràulics. | S'ha d'avaluar el cost del cicle de vida, no només el preu de compra. |
Com es relaciona això amb els actuadors de cargol de boles
Els cargols de boles i els cargols de corró són dos accionaments de cargol de precisió utilitzats en sistemes de moviment elèctric. Acargol de bolesSovint és més econòmic i eficient per a molts eixos d'automatització de càrrega mitjana-, equips CNC i sistemes de posicionament generals. Es considera un cargol de rodets quan la força requerida, el cicle de treball, la rigidesa o l'objectiu de vida útil supera el que un disseny pràctic de cargol de boles pot proporcionar dins de l'espai disponible.
Per a aplicacions que necessiten una gran empenta però que no requereixen necessàriament un cargol de rodets, acargol de boles d'alta càrregaencara pot ser una opció pràctica. Per obtenir una comparació més àmplia entre aquestes dues tecnologies de cargol, consulteu la guia de DLYcargol de bola d'alta càrrega vs cargol de corró.
| Condició d'aplicació | Direcció del cargol de boles | Direcció del cargol del rodet |
|---|---|---|
| Automatització general | Sovint una opció pràctica i econòmica. | Pot ser innecessari si els requisits de càrrega i vida útil són moderats. |
| Gran força en espai compacte | Pot fer-se gran si es dimensiona per a la càrrega completa i l'objectiu de vida útil. | Sovint es considera a causa de la major densitat de càrrega. |
| Cicle de treball elevat | Requereix una revisió acurada de la vida i la calor. | Sovint adequat quan es requereix una llarga vida útil i un cicle de treball elevat. |
| Disseny sensible{0}} als costos | Normalment és més fàcil de justificar. | Un cost més elevat s'hauria de justificar per la força, la vida útil o els beneficis de l'embalatge. |
Malentesos comuns
"Els actuadors elèctrics poden substituir tots els cilindres hidràulics".
No sempre. Els actuadors elèctrics poden substituir els sistemes hidràulics en moltes aplicacions de moviment-controlat, però els hidràulics encara tenen avantatges en alguns sistemes de potència-extrema, robustos i-fluid-existents.
"Un cargol de corró sempre és millor que un cargol de boles".
No sempre. Els cargols de rodets són potents, però són més complexos i solen ser més cars. Un cargol de boles pot ser la millor opció quan els requisits de càrrega, vida útil i espai estan dins del seu rang adequat.
"Una capacitat de força més alta és l'únic factor de selecció".
La força és important, però la velocitat, el cicle de treball, l'acceleració, la calor, la lubricació, la frenada, la precisió del control i l'entorn de manteniment també afecten la selecció de l'actuador.
"Un actuador de cargol d'alta-eficiència sempre pot aguantar la càrrega vertical amb seguretat".
Les unitats de cargol d'alta-eficiència poden retrocedir-amb càrrega externa. Per als eixos verticals, s'han d'avaluar els frens de retenció, l'estratègia de control del motor i els dispositius de seguretat.
Conclusió
El cargol de corró invertit és una estructura important per als actuadors elèctrics compactes i d'alta{0}}força. Mitjançant l'ús de diversos corrons i una disposició de rosca-invertida, pot suportar una força axial elevada, una bona rigidesa i un embalatge de l'actuador integrat. Això el converteix en una alternativa sòlida als cilindres hidràulics en aplicacions que necessiten un funcionament net, moviment programable i manteniment de fluids reduït.
L'elecció correcta de l'actuador encara depèn del sistema complet. Els actuadors hidràulics segueixen sent útils per a algunes condicions de força -resistents i extremes, mentre que els cargols de boles poden ser més econòmics per a molts eixos d'automatització estàndard. Els cargols de rodets invertits són més valuosos quan s'han d'aconseguir conjuntament una força elevada, una estructura compacta, un control de precisió i un cicle de treball elevat.
Referències
Les referències següents són útils per entendre els actuadors de cargols de rodets, la selecció de cargols de boles versus cargols de rodets i comparacions de sistemes d'accionament elèctric i hidràulic:
- Tolomatic - Com es comparen els actuadors de rosca-cargol i bola-en aplicacions de força-alta
- Moog - Selecció de tecnologies de cargol de boles versus de cargol de rodets
- Actuadors de varetes elèctrics - Tolomatic vs. cilindres hidràulics
Necessites ajuda per comparar les opcions de moviment lineal?
Si compareu cargols de boles, cargols de rodets, actuadors elèctrics o accionament hidràulic per a un sistema de moviment de força-alta, DLY pot ajudar a revisar els requisits de l'aplicació i donar suport a la selecció de cargols de boles o de components de moviment lineal relacionats en funció de la càrrega, la carrera, la velocitat, la precisió i les condicions d'instal·lació.
Poseu-vos en contacte amb DLY per obtenir suport per a la selecció de moviment lineal
Correu electrònic:export@dlybearing.com
