Śruba kulowa czy pasek zębaty: jak dobrać moduł liniowy
Śruba kulowa i pasek zębaty to dwa najczęściej stosowane napędy jednoosiowych modułów liniowych. Oba przesuwają ładunek na prowadzonym wózku, ale wyraźnie różnią się dokładnością, prędkością, skokiem i sztywnością. Ten poradnik wyjaśnia różnice i zawiera krótką listę kontrolną doboru.
Krótka odpowiedź
- Moduł ze śrubą kulową, gdy potrzebna jest wysoka dokładność pozycjonowania, duża siła posuwu, sztywna lub pionowa oś, a skok jest umiarkowany (do ok. 1 m).
- Moduł z paskiem zębatym, gdy potrzebny jest długi skok, wysoka prędkość i krótki cykl przy lekkich i średnich obciążeniach, a powtarzalność ±0,04 mm jest wystarczająca.
- Przy skokach powyżej 3 m lub dużych obciążeniach warto rozważyć moduły z przekładnią zębatkową, a przy najwyższej dynamice i dokładności – moduły z silnikiem liniowym.
Jak działają oba napędy
W module ze śrubą kulową silnik obraca precyzyjną śrubę, a nakrętka kulowa połączona z wózkiem zamienia obrót na ruch liniowy. Skok gwintu (przesuw na obrót) określa zależność między prędkością silnika a prędkością wózka: przy serwosilniku 3000 obr./min skok 10 mm daje 500 mm/s, a skok 20 mm – 1000 mm/s.
W module z paskiem zębatym silnik napędza koło pasowe, a pasek przymocowany do wózka przeciąga go wzdłuż profilu. Każdy obrót przesuwa wózek o obwód koła, zwykle 40 mm lub więcej, dlatego moduły pasowe osiągają wysokie prędkości już przy umiarkowanych obrotach silnika.
Porównanie na rzeczywistych danych
Wartości pochodzą z dwóch modułów HS LINEAR o tej samej szerokości 140 mm – zasadniczą różnicą jest więc tylko rodzaj napędu.
| Śruba kulowa – BSS140 | Pasek zębaty – BTS140 | |
|---|---|---|
| Powtarzalność | ±0,01 mm | ±0,04 mm |
| Prędkość maks. | 250 / 500 / 1000 / 1600 mm/s (skok 5 / 10 / 20 / 32 mm) | 2000 mm/s |
| Udźwig | do 110 kg | do 35 kg (poziomo) |
| Skok standardowy | 100–1050 mm | 100–3050 mm |
| Zalecany serwosilnik | 400 W | 400 W |
Udźwig i prędkość zawsze zależą od pozycji montażu, przyspieszenia i skoku. Sprawdź wykresy i tabele na stronie produktu lub prześlij nam swoje dane.
Kiedy lepsza jest śruba kulowa
- Dokładność i sztywność. Śruba jest sztywna w kierunku ruchu, więc wózek utrzymuje pozycję także pod działaniem sił procesowych, np. przy wciskaniu, dozowaniu czy wkręcaniu.
- Osie pionowe. Z silnikiem z hamulcem oś ze śrubą kulową bezpiecznie utrzymuje ładunek po zaniku zasilania. Dlatego osie Z w systemach portalowych i wspornikowych są zwykle śrubowe.
- Duża siła przy małej prędkości. Mały skok gwintu zamienia moment silnika na dużą siłę osiową.
Ograniczeniem są skok i prędkość: długa, smukła śruba zaczyna drgać przy wysokich obrotach (prędkość krytyczna). Przy długich skokach trzeba zmniejszyć prędkość maksymalną lub wybrać inny napęd.
Kiedy lepszy jest pasek zębaty
- Długi skok. Długość paska nie ogranicza prędkości tak jak długość śruby – możliwe są skoki kilkumetrowe.
- Wysoka prędkość i krótkie cykle. Osie pick-and-place, transferowe i pakujące korzystają z prędkości 2 m/s.
- Mała masa w ruchu i cicha praca.
Kompromis: pasek jest elastyczny, więc sztywność i powtarzalność są niższe; w pionie oś pasową należy stosować tylko z hamulcem i po starannej analizie bezpieczeństwa.
Lista kontrolna doboru
- Wymagana powtarzalność – lepsza niż ±0,02 mm: śruba kulowa lub silnik liniowy.
- Skok – powyżej ok. 1 m: pasek, przekładnia zębatkowa lub silnik liniowy.
- Prędkość i czas cyklu – powyżej 1,5 m/s: pasek lub silnik liniowy.
- Obciążenie i montaż – duże lub pionowe obciążenia: śruba kulowa (pion) lub przekładnia zębatkowa (długo i ciężko).
- Siły procesowe – wciskanie lub obróbka na wózku: śruba kulowa.
- Otoczenie – pył lub wióry: rozważ zamknięte moduły ze śrubą kulową lub zamknięte moduły z paskiem zębatym.
Wiele systemów wieloosiowych łączy oba napędy: długą oś X z paskiem do przejazdu i oś Z ze śrubą kulową do precyzyjnego, hamowanego ruchu pionowego. Zobacz nasze systemy wieloosiowe i poradnik Portal, wspornik czy ruchome ramię.
Najczęstsze pytania
Czy śruba kulowa jest zawsze dokładniejsza niż pasek?
Pod względem powtarzalności w większości przypadków tak: ±0,01 mm dla BSS140 wobec ±0,04 mm dla BTS140. Dokładność bezwzględna na całym skoku zależy dodatkowo od klasy śruby, prowadnic i powierzchni montażowej.
Czy moduł pasowy może pracować w pionie?
Jest to możliwe z silnikiem z hamulcem i przy małych obciążeniach, ale pasek może się wydłużyć lub zerwać, dlatego do ruchów pionowych zwykle zalecamy oś ze śrubą kulową.
Jaki skok gwintu wybrać w module śrubowym?
Wybierz najmniejszy skok, który pozwala jeszcze osiągnąć wymaganą prędkość: mniejszy skok daje większą siłę i dokładniejszą rozdzielczość, większy – wyższą prędkość. Pełne obliczenia znajdziesz w poradniku Jak dobrać moduł liniowy.
Potrzebujesz pomocy w doborze?
Prześlij nam obciążenie, skok, prędkość, wymaganą dokładność i pozycję montażu – zaproponujemy odpowiedni moduł i prześlemy rysunek do weryfikacji. Skontaktuj się z nami lub zobacz moduły liniowe ze śrubą kulową i moduły liniowe z paskiem zębatym.
