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Charla técnica: Convertir Rotary a Movimiento Lineal
Conversión del movimiento rotatorio en movimiento lineal con conjuntos de tornillos de plomo
Descripción general: Tuercas de tornillo de plomo de tribopolímero
Los tornillos de plomo son una tecnología común utilizada para convertir el movimiento rotatorio en movimiento lineal, y a menudo se utilizan para proporcionar accionamiento a un conjunto de cojinetes lineales. Las tuercas de tornillo de plomo plásticas son una excelente alternativa a los tornillos de bola en muchas aplicaciones donde no se requiere una precisión extrema (nivel de micrones). No requieren lubricante externo, lo que los hace adecuados en aplicaciones que van desde instrumentos de laboratorio sensibles hasta máquinas de envasado. Los tornillos de plomo trapezoidales son ideales para impresoras 3D, ya que la industria está estandarizada en perfiles de movimiento métrico y componentes. También son muy fáciles de personalizar, y se encuentran en una serie de geometrías, desde roscas gruesas para mayor salida de par, hasta diseños de alta hélice para aplicaciones de mayor velocidad.
Los materiales tradicionales para las tuercas de tornillo de plomo son típicamente latón, bronce impregnado de aceite y materiales plásticossimples. Los triboplásticos igus®, como iglide® J e iglide® L280 son materiales plásticos compuestos, que ofrecen valores de fricción y desgaste más bajos que muchos otros materiales en una amplia gama de aplicaciones. Estos compuestos funcionan libres de cualquier tipo de aceite y grasa, y no requieren mantenimiento. Son capaces de operar con tornillos de plomo ferroso tradicionales, así como tornillos de plomo de aluminio de bajo peso.
Tornillos de plomo ACME y trapezoidales
La rosca ACME de arranque único es la forma más común de la tuerca de tornillo de plomo en América del Norte. Desarrollados a mediados del 1800, se pueden encontrar en todo tipo de máquinas, y son más adecuados para aplicaciones de bajo ciclo o posicionamiento. Su forma trapezoidal los hace más adecuados para la carga axial que se encuentra en aplicaciones de transmisión de potencia
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Las normas para las tuercas ACME de arranque único se aplican a las dimensiones de rosca interior. Los tornillos de derivación ACME se llaman por su diámetro y luego por los roscas por pulgada (TPI). Por ejemplo:
Un ACME ¾ -20 tiene un ID mayor de 0.75” y 20 TPI
Para calcular el plomo (recorrido lineal en pulgadas por una revolución de tornillo) simplemente divida 1 pulgada por el TPI. En el ejemplo anterior una tuerca 20-TPI viajará 0.05” por una revolución.
Los tornillos de plomo trapezoidales, a veces denominados “ACME métrico”, son casi idénticos a las formas de tornillo de plomo ACME, y son más comunes en Europa y Asia. La principal diferencia con la ACME regular es que se basan en dimensiones métricas, y el ángulo difiere en 1°
.
Los tornillos trapezoidales generalmente están cubiertos por las normas ISO para geometría interna y externa. A diferencia de ACME, se especifican por su diámetro interno mayor (en mm), y luego su paso (en mm). Por ejemplo, un tornillo ID trapezoidal de 10mm con un paso de 2mm se llama por: TR 10 x 2
Es importante tener en cuenta que hemos estado discutiendo tornillos de arranque único. Esto significa que hay una rosca continua en el tornillo individual. Muchos fabricantes ofrecen tornillos ACME de arranque múltiple, pero las geometrías no son necesariamente compatibles de un fabricante a otro. Los tornillos de arranque múltiple se benefician de capacidades de carga más altas en comparación con los tornillos de arranque único. No obstante, pierden su ventaja mecánica, lo que significa que requieren un par de entrada mayor que los tornillos de arranque único
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Liderar vs. Pitch
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En las geometrías de arranque único, el plomo y el paso de una tuerca son idénticos. Por otro lado, en los leads multi-start, el liderato es generalmente mayor que el pitch, como se muestra en el dibujo
:
Autobloqueo y retroaccionamiento
Una característica importante de los sistemas ACME o trapezoidales de arranque único es que no son retroaccionables. Esto significa que no convertirán las cargas de empuje (como la gravedad) en cargas de torque. En otras palabras, no caerán bajo su propio peso; en cambio, se debe girar el tornillo para que el sistema se mueva. En muchas aplicaciones, esto puede eliminar la necesidad de un freno de motor, y los requisitos de par de retención en el motor pueden reducirse en algunas aplicaciones, un beneficio importante sobre otros tipos de actuadores
.
Contragolpe
Dado que las tuercas de los tornillos de plomo se deslizan en lugar de rodar, existe una cantidad inherente de holgura axial entre el tornillo y la tuerca. Esta holgura debe ser superada por el tornillo antes de que su unión con la tuerca proporcione movimiento lineal. Esto significa que hay tolerancia adicional en la rotación del tornillo ya que se traduce en posicionamiento lineal. Empresas como igus® han desarrollado soluciones para eliminar o reducir este contragolpe
por completo.
Tuercas Tornilladas de
Plomo Zero y Anti-Backlash igus® ofrece tuercas
zero-backlash para su familia de productos dryspin® high helix, así como tuercas anticontragolpe para sus tuercas trapezoidales (métricas ACME). Los conjuntos de cero contragolpe emplean dos tuercas, que se separan entre sí mediante el uso de un resorte de torsión. Esto ocupa la holgura axial, proporcionando compensación a lo largo de la vida útil del sistema. La tuerca anti-retroceso está diseñada con una pequeña sección secundaria en el ID de la tuerca, que precarga el sistema, ayudando a reducir el espacio libre
.
La tecnología High-Helix dryspin®
igus® desarrolló una nueva geometría de alta hélice para aplicaciones de mayor velocidad. Si bien los sistemas de tornillo de plomo ACME y trapezoidal son buenos para posicionar cargas altas, estas roscas de alta hélice son más adecuadas para ciclos y velocidades altas, pero también son ideales para aplicaciones de baja carga. Los tornillos fueron diseñados asimétricos a las tuercas plásticas, optimizando las áreas de carga de las tuercas para reducir la presión superficial, lo que a su vez aumenta la vida útil
.
Rosca de acero DST: mayor rendimiento en vida útil y eficiencia
La
tecnología dryspin® se basa especialmente para accionamientos por tornillo de plomo desarrollados polímeros igus® de alto rendimiento resistentes al desgaste. Al coincidir con las propiedades y geometrías de tuerca y husillo de plástico dryspin® ofrece mayor vida útil y eficiencia para roscas de tornillo de plomo de alta hélice. Al eliminar los lubricantes, los tornillos de plomo dryspin® son adecuados para aplicaciones en entornos puros e higiénicos (por ejemplo, en automatización de laboratorios y dispositivos médicos
).
Aplicaciones típicas: Automatización de laboratorio, cierre de unidades, automotriz, & equipo médico.
Cargar. Velocidad. De por vida.
Las cargas típicas para igus® ACME y tuercas roscadas trapezoidales son mayores que para las de alta hélice, como se representa en las gráficas siguientes. Las cargas estáticas de hasta 28,900 N (6,502 lbf) son posibles con
tornillos de mayor diámetro.
Los sistemas de tornillo de plomo de alta hélice son capaces de soportar cargas de hasta 1,285 N (291 lbf).
Valores de referencia cuando se utilizan tuercas plásticas drylin® sin lubricación (con carrera 500 mm). Se debe utilizar un factor de compensación con trazos muy cortos o muy largos.
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