En kulskruvsdriven och en kuggremdriven linjärenhet har olika fördelar och styrkor. Vilken du ska välja beror bland annat på vilka krav din applikation har på hastighet, noggrannhet och toleranser. Rollcos applikationsingenjör Pontus Claesson förklarar skillnaderna och berättar även om två andra mer ovanliga lösningar.
Fördelar och nackdelar med kulskruv eller kuggrem i en linjärenhet
Kulskruven och kuggremmen har olika egenskaper som kan vara fördelaktiga var och en på sitt sätt. I grunden avgör applikationskraven vilken som passar bäst.
– Enkelt uttryckt kan man säga att om du behöver hög repeterbarhet, styvhet och kraft så ska du välja kulskruven, berättar Pontus. Behöver du däremot hög hastighet och långa rörelser är kuggremmen ett bättre val.
Kuggremsdrift för långa snabba rörelser
Kuggremmen är bäst lämpad om du behöver hög hastighet eller snabb acceleration. Den kan användas utan några direkta begränsningar för hastigheter upp mot 10 m/s. Kuggremmen möjliggör också slaglängder på upp mot 5-6 meter med god prestanda och upp mot 10 meter om du kan göra avkall på styvhet och acceleration. Däremot har den lägre precision.
– Kuggremmen har en mycket större matning per varv och är därför känslig för glapp och upplösning i drivande motor och växel, säger Pontus. Men framförallt så är styvheten i en kuggrem betydligt lägre än i en kulskruv. Så den faktiska precisionen blir mycket känslig för vilka belastningar som verkar på den drivna delen.
Kuggremsdrift passar därmed bättre för pick-and-place än att styra till exempel en fräs som måste applicera en kraft.
Kulskruv för kraft och precision
En kulskruv kan ge en kraft på upp till ett ton och är mer kompakt. Det gör att den till exempel fungerar bra i en bearbetningsmaskiner där utrymmet är begränsat och behovet av hög kraft är stort. Den har hög precision och repeterbarheten kan komma ner till tusendelar av en millimeter med exakt samma läge varje gång. Noggrannheten är väl definierad och är möjlig att välja i olika klasser till cirka 0,05 mm per meter. Däremot tappar kulskruvsdrifter mycket snabbt hastighetsprestanda när slaglängderna överskrider 2-3 meter.
– Kulskruven passar till exempel bra om man ska göra ett ställbart anhåll till en plåtbockningsmaskin, säger Pontius. Där har du kanske en rörelse på en meter som måste ha en tiondels millimeter i precision, samtidigt som den ska kunna stå emot en stor kraft.
Vilken drift är det bästa valet?
Det finns en uppfattning om att kulskruven i många fall är bättre än kuggremmen. Men verkligheten är mer komplicerad än så menar Pontus.
– Kulskruven måste till exempel smörjas tio gånger oftare än hjulen vid kuggremsdrift, det är många som inte tänker på det. Om den inte smörjs tillräckligt ofta slits den ut relativt snabbt.
Kuggremsdriften brukar å andra sidan uppfattas som mer prisvärd, men inte heller det stämmer.
– Kuggremsdriften är något billigare. Samtidigt behöver den en nedväxling som kostar ungeför lika mycket som priskillnaden. Kulskruven behöver ingen växel, vilket dessutom innebär att det är en komponent mindre att definiera.
Ofta uppfattas kulskruven som säkrare än kuggremmen vid en vertikal rörelse, eftersom man upplever att remmen har en jämförelsevis större risk att gå sönder. Men om kulorna i kulskruven av någon anledning förstörs eller försvinner, så faller den fritt. Samtidigt som en rätt dimensionerad och förspänd remdrift har en enorm styrka.
– Det vanliga är dock att man väljer remdrift för förflyttningar i plan och kulskruv för att pressa neråt.
Kuggstång och linjärmotor är mindre vanliga alternativ
Förutom kulskruvsdriven och kuggremsdriven linjärdrift finns det två andra alternativ som är mer sällsynt förekommande – kuggstång och linjärmotor. Kuggstången är lika styv som kulskruven och har en slaglängd på upp till 70 meter, men är svår att få helt glappfri. Dock är det inte förrän det krävs slaglängder på över 10 meter som den blir konkurrenskraftig.
– Den används till exempel ofta för förflyttning av industrirobotar längre sträckor, berättar Pontus.
Linjärmotorn är en mer extrem variant av linjärdrift. Den har ingen mekanisk framdrivning, utan en linjärt verkande motor. I och med att den driver kontaktlöst med magnetkraft så finns det ingen mekanisk transmission som slits, kan gå sönder eller behöver underhållas och smörjas. Den har obegränsad slaglängd och en reglerad styvhet. Linjärmotorn kombinerar remdriftens snabbhet med kulskruvens exakthet och har sedan den uppfanns för 30 år sedan förutspåtts ersätta dem bägge. Men än har det inte skett.
– Skälet är att det fortfarande är en mycket dyr teknik, med kostsamma motorer och komponenter, säger Pontus. Idag används linjärmotorn främst inom elektronikbranschen där det i vissa moment krävs en extrem exakthet, både när det gäller milimeter och sekunder.
Läs mer om linjärsystem och aluminiumsystem – så förbättrar du konstruktionen
