Guia de acoplamento de fuso de esferas: tipos, seleção e como conectar um fuso de esferas a um motor

Um parafuso esférico só funciona com a mesma precisão que a conexão que o aciona. Entre o eixo do motor e o eixo do fuso de esferas fica um componente pequeno, mas crítico: oacoplamento de parafuso de esfera. Se errar, você acabará com folga, ruído, vibração ou rolamento do motor danificado -, mesmo que o parafuso esférico em si seja perfeitamente preciso.

Este guia explica o que um acoplamento de fuso de esferas faz, os principaistipos de acoplamento de parafuso de esferausado em máquinas CNC e equipamentos de automação, como selecionar o certoacoplamento do motor do parafuso da esferapara sua aplicação e as etapas práticas para acoplar um fuso de esferas a um motor sem apresentar problemas de alinhamento.

Um acoplamento de parafuso esférico é a ligação mecânica entre um eixo de servo ou motor de passo e um eixo de parafuso esférico. Seu trabalho é:

Transmitir torque rotacionaldo motor para o parafuso esférico, que converte essa rotação em movimento linear
Absorver pequenos desalinhamentos- axial, radial e angular - entre o eixo do motor e o eixo do parafuso para que o parafuso não emperre ou se desgaste de maneira desigual
Amortece vibrações e choques, protegendo os rolamentos do motor, o codificador e a caixa de engrenagens contra cargas transmitidas de volta através do parafuso
Em alguns projetos, forneça um grau deflexibilidade torcionalque suaviza o movimento de início-parada na automação-de alto ciclo

Resumindo, a conexão do parafuso esférico do acoplamento é o que determina se o torque realmente chega onde deveria - de forma limpa, com folga mínima e sem causar tensão em nenhum dos componentes.

Em teoria, se o eixo do motor e o eixo do fuso de esferas estivessem perfeitamente alinhados, um acoplamento rígido seria suficiente. Na prática, isso quase nunca acontece:

Os suportes de montagem do motor têm tolerância-up
Os eixos dos fusos de esferas têm sua própria tolerância de retilinidade
A expansão térmica muda o alinhamento durante a operação
A vibração da estrutura da máquina adiciona movimento dinâmico

Um acoplamento rígido força toda essa incompatibilidade diretamente no eixo do motor e nos rolamentos -, levando ao desgaste prematuro do rolamento, erros do codificador, ruído anormal e, em alguns casos, fadiga do eixo do motor. É exatamente por isso que um acoplamento flexível de fuso de esferas, em vez de um rígido, é a escolha padrão para sistemas de acionamento por fuso de esferas.

Não existe um único acoplamento de eixo com fuso de esferas "melhor" - a escolha certa depende do torque, dos requisitos de precisão e da quantidade de desalinhamento que você precisa absorver. Aqui estão os quatro tipos mais comumente usados para acoplar parafusos de esferas a motores.

Um acoplamento de mandíbula curva usa dois cubos com mandíbulas curvas, separados por uma inserção de elastômero em forma de “aranha” que transmite torque enquanto flexiona levemente sob carga.

Prós:Boa absorção de choque, isolamento elétrico entre o motor e o parafuso, e a inserção de elastômero pode ser substituída sem remover o motor ou o parafuso
Contras:Um pouco mais de folga e menor rigidez torcional do que um acoplamento de fole metálico
Melhor para:Automação geral e aplicações de{0}precisão moderada em que o amortecimento de vibração é tão importante quanto a precisão
Opções de montagem:Disponível como tipo parafuso de fixação (instalação mais rápida, menor custo) ou tipo braçadeira (aperto mais forte, melhor para torque mais alto ou reversão frequente)

Esse tipo usa um tubo de fole metálico-usinado com precisão entre dois cubos-estilo de braçadeira, em vez de uma inserção flexível.

Prós:Folga próxima de-zero, alta rigidez torcional, excelente repetibilidade - este é geralmente o acoplamento de motor de parafuso esférico preferido para CNC e outros sistemas de posicionamento de alta-precisão
Contras:Menor tolerância ao desalinhamento do que os acoplamentos de mandíbula e geralmente um custo mais elevado
Melhor para:Máquinas-ferramentas CNC, semicondutores e equipamentos de inspeção, e qualquer aplicação onde a folga afeta diretamente a precisão do posicionamento

Um acoplamento de mola é usinado a partir de uma única peça de metal, portanto não há elemento de elastômero ou fole separado que possa se desgastar com o tempo.

Prós:Compacto, leve, lida bem com desalinhamentos moderados e não possui material de inserção que se degrade com o tempo ou temperatura
Contras:Menor capacidade de torque em comparação com acoplamentos de mandíbula ou fole do mesmo tamanho
Melhor para:Parafusos esféricos de-diâmetro pequeno, impressoras 3D, instrumentos de laboratório e automação de-carga leve onde o espaço é limitado

Este projeto adiciona uma conexão de chaveta/chaveta à interface do eixo, em vez de depender apenas do atrito de um parafuso de fixação.

Prós:Resiste ao deslizamento muito melhor do que a fixação pura por parafuso de fixação sob alto torque ou inversão frequente de direção - uma vantagem significativa para qualquer acoplamento de eixo de parafuso esférico exposto a repetidos ciclos de partida-parada
Melhor para:Conexões de servomotores com-torque mais alto, parafusos esféricos-para serviços pesados e aplicações com cargas de reversão frequentes, nas quais um parafuso de fixação por si só corre o risco de se soltar com o tempo

Depois de compreender os tipos, a seleção se resume a combinar o acoplamento com as condições reais do seu acionamento:

Tamanho do furo em ambos os lados- o diâmetro do eixo do motor e o diâmetro do eixo do parafuso esférico costumam ser diferentes, portanto, confirme se o acoplamento suporta ambos os furos (às vezes como um projeto de furo escalonado ou duplo-)
Torque nominal e de pico- servomotores podem produzir torque de pico bem acima de sua classificação contínua; dimensione o acoplamento com margem, não apenas para torque em estado estacionário-
Rotação máxima- verifique a velocidade nominal do acoplamento em relação à velocidade operacional real do fuso de esferas, especialmente para aplicações de fusos de esferas de alta-velocidade
Tolerância ao desalinhamento- estime seu desalinhamento axial, radial e angular realista a partir das tolerâncias de montagem e escolha um acoplamento classificado para absorvê-lo
Requisito de rigidez torcional/folga- se a precisão do posicionamento for crítica, priorize um acoplamento de fole metálico em vez de um acoplamento de mandíbula
Ambiente operacional- exposição à temperatura, poeira e líquido refrigerante pode afetar as pastilhas de elastômero mais do que todos-projetos de metal
Método de fixação- parafuso de fixação, braçadeira ou chaveta afeta a facilidade de instalação e a segurança com que o torque é transmitido sob carga

Mesmo o acoplamento certo terá um desempenho inferior se for mal instalado. Ao acoplar um fuso de esferas ao eixo do motor, siga esta sequência:

Limpe ambos os eixose verifique a profundidade de inserção especificada para o acoplamento - não adivinhe
Use um relógio comparadorpara verificar o desalinhamento axial e radial antes de apertar totalmente qualquer um dos lados
Aperte os parafusos de fixação ou os parafusos de fixação com o torque especificado, seguir a sequência de aperto correta -aperto excessivo-pode danificar uma inserção de aranha ou deformar um fole de metal
Verifique novamente o alinhamento após apertar, uma vez que a fixação pode deslocar ligeiramente a posição do eixo
Execute um-teste de rotação sem cargaantes de aplicar carga total, ouvindo ruído ou resistência irregular

Reação que aparece ao longo do tempo:geralmente um inserto de elastômero desgastado em um acoplamento de mandíbula - inspecione e substitua o inserto periodicamente em vez de todo o acoplamento
Afrouxamento do acoplamento sob vibração:verifique primeiro o torque do parafuso da braçadeira; em ambientes de alta-vibração, um acoplamento do tipo braçadeira ou chaveta funciona melhor do que um projeto somente-de parafuso de fixação
Barulho de batida na partida{0}}parada:frequentemente um sinal de que o desalinhamento excede a tolerância nominal do acoplamento ou que uma pastilha está desgastada
Superaquecimento ou falha prematura:normalmente significa que o acoplamento foi subdimensionado para o torque de pico - verifique novamente sua margem de torque em relação à saída de pico real do motor, não apenas ao seu torque nominal

Escolher o acoplamento de fuso de esferas correto não é apenas uma pequena decisão de conector -, ela afeta diretamente a precisão do posicionamento, o ruído e a vida útil do motor e do fuso de esferas. Como regra geral: escolha um acoplamento de fole de metal quando a precisão sem folga-é a prioridade, um acoplamento de mandíbula curva quando o amortecimento de vibração é mais importante, um acoplamento de mola para eixos pequenos-de serviço leve e um acoplamento do tipo chaveta sempre que o torque ou as cargas reversas forem altas o suficiente para arriscar o deslizamento de um parafuso de fixação.

DLY fornece a gama completa deacoplamentos de eixo de parafuso de esfera- incluindoacoplamentos de mandíbula curva tipo parafuso de fixação e braçadeira, Acoplamentos de fole metálico tipo braçadeira DLK7, acoplamentos de mola-de peça única, eacoplamentos de eixo flexíveis tipo chaveta- compatível com tamanhos de furo padrão e personalizados para máquinas CNC, equipamentos de embalagem e sistemas de automação.

Precisa de ajuda para selecionar o acoplamento correto para o parafuso de esfera e a conexão do motor? Entre em contato com a DLY com o diâmetro do eixo do motor, o diâmetro do eixo do parafuso esférico, o requisito de torque, a velocidade e os detalhes da aplicação para uma verificação de seleção.

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