Los tornillos de avance se han utilizado ampliamente para generar movimiento lineal a partir de un motor giratorio. Puede convertir el movimiento circular en movimiento lineal girando el tornillo con la tuerca fijada en su lugar o girando la tuerca mientras el tornillo permanece en su lugar. Hoy veremos dos de los tipos de husillos más populares en la industria de la automatización: husillos ACME y husillos de bolas.
Tornillo ACME
Los tornillos ACME utilizan una rosca de forma trapezoidal para enrollarse sobre el tornillo principal. A medida que el eje gira a medida que gira el motor giratorio, las roscas empujan la tuerca del eje hacia adelante o hacia atrás dependiendo de la dirección del movimiento giratorio. Esto transfiere la fuerza circular del motor a un movimiento lineal sobre el eje. Todos nuestros actuadores utilizan el tornillo ACME y para este ejemplo de actuadores lineales de tornillo ACME, usaremos uno de nuestros mini actuadores lineales PA-14.
Los tornillos ACME aportan muchas ventajas para sus aplicaciones. Con el material adecuado para la tuerca, los tornillos ACME pueden lograr la autolubricación. Nuestros actuadores lineales utilizan tuercas de polímero, que proporcionan una fuerza de fricción muy baja. Esto puede reducir o incluso eliminar la necesidad de lubricación. Por otro lado, la tuerca metálica puede proporcionar una mayor fuerza de carga, pero también tendrá una mayor fuerza de fricción y requerirá lubricación. Los actuadores lineales de tornillo ACME son generalmente una buena opción cuando se trata de aplicaciones verticales.
Puede evitar el retroceso debido a la fuerza de fricción inherente entre la rosca trapezoidal y la tuerca. Con una tuerca precargada, se puede eliminar por completo el riesgo de contragolpe. Esto amplía enormemente el ámbito de aplicación de los actuadores lineales de tornillo ACME. También es más seguro para los usuarios operar su actuador lineal cuando la unidad tiene una capacidad de carga estática para sostener cualquier peso que esté en su lugar. Otros beneficios de los tornillos ACME incluyen un bajo ruido de funcionamiento y un bajo coste de fabricación.
Los tornillos ACME pueden tener muchas ventajas, pero su uso conlleva dos limitaciones importantes: baja eficiencia y ciclos de vida más cortos. Debido a la alta fuerza de fricción entre la tuerca y la rosca del tornillo ACME, la mayoría de las unidades solo pueden alcanzar una eficiencia del 20 % al 40 % dependiendo del material de la tuerca y el tornillo de avance. Si bien esto evita el retroceso de las unidades, también requiere más torque del motor para lograr la misma fuerza en comparación con sus homólogos de husillos de bolas. Esto significa que un actuador lineal que utiliza tornillos ACME tendrá una fuerza, velocidad y ciclo de trabajo menores que un actuador lineal de husillo de bolas que utiliza el mismo motor.
Ventajas
- Costo más bajo.
- Menor ruido de funcionamiento.
- Evite el retroceso.
- Autolubricante.
Desventajas
- Ciclo de vida más corto.
- Menor eficiencia.
Husillo de bolas
Los husillos de bolas utilizan roscas circulares tanto en el tornillo como en la tuerca, lo que proporciona una pista helicoidal para que los rodamientos de bolas se deslicen a lo largo de las roscas. Los rodamientos de bolas ruedan a través de cada pista helicoidal a medida que se mueve la tuerca o el tornillo, luego empujan el tornillo o la tuerca hacia adelante, creando un movimiento lineal.Los husillos de bolas sufren una pérdida mínima por fricción gracias a los rodamientos de bolas. La tuerca y la rosca del tornillo no entran en contacto directo, sino que se mueven mediante rodamientos de bolas que ruedan entre ellos. Es capaz de alcanzar una eficiencia del 70% al 95%. Esto permitirá que los actuadores lineales utilicen husillos de bolas para tener una mayor fuerza, velocidad y ciclo de trabajo. Con una fuerza de fricción menor, su tuerca y tornillo sufren menos desgaste físico y, por lo tanto, un ciclo de vida más largo.
El principal inconveniente de los actuadores lineales de husillo de bolas es que pueden retroceder fácilmente debido a su baja fricción interna. Esto crea un problema de seguridad para sus usuarios, ya que no puede mantener la carga en su lugar cuando no está en funcionamiento a menos que haya un sistema de frenado instalado. Cuando un actuador lineal de husillo de bolas está en funcionamiento, los rodamientos de bolas girarán constantemente dentro de la tuerca y el tornillo, lo que provoca un nivel de ruido más alto que su contraparte de husillo ACME. El costo de fabricación de los husillos de bolas también es más alto que el de los husillos ACME.
Ventajas
- Mayor eficiencia.
- Ciclo de vida más largo.
- Mayor ciclo de trabajo.
- Mayor velocidad.
Desventajas
- Ruido de funcionamiento más fuerte.
- Unidad trasera.
- Mayor costo.