直線運動領(lǐng)域的工程進(jìn)步為驅(qū)動致動器系統(tǒng)提供了多種選擇。將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動所必需的兩種驅(qū)動系統(tǒng)包括皮帶傳動和絲杠。這兩種選擇在執(zhí)行器系統(tǒng)中都發(fā)揮著獨特的作用。

在皮帶傳動和絲杠之間進(jìn)行選擇時，需要考慮許多重要參數(shù)。其中一些核心考慮因素包括負(fù)載、方向、行程長度、速度、精度和環(huán)境條件。精度可以進(jìn)一步細(xì)分為準(zhǔn)確度和可重復(fù)性。精度是對組件在給定公差內(nèi)移動負(fù)載的距離的度量。另一方面，可重復(fù)性是衡量從動組件能否將負(fù)載重復(fù)移動到同一位置的能力。

成本也是一個因素，但可能取決于執(zhí)行器在應(yīng)用中的使用方式。換句話說，所涉及的可能不僅僅是前期成本。例如，驅(qū)動系統(tǒng)可能需要更長期的維護(hù)，或者苛刻的應(yīng)用可能會縮短執(zhí)行器的整體使用壽命。考慮到這些因素，應(yīng)評估對您的應(yīng)用及其需求的適當(dāng)評估，以便選擇最理想的執(zhí)行器系統(tǒng)。

一、皮帶傳動及其應(yīng)用

皮帶驅(qū)動的致動器使用同步帶將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動。正時皮帶包含鎖定在帶齒皮帶輪上的齒，施加扭矩并防止打滑。通常，皮帶傳動裝置被封閉在一個保護(hù)盒內(nèi)，并連接到一個托架上。驅(qū)動軸和電機(jī)通常垂直于執(zhí)行器的任一側(cè)（水平電機(jī)安裝），或垂直于執(zhí)行器的頂部（垂直電機(jī)安裝）。就應(yīng)用需求而言，使用皮帶傳動的優(yōu)點和缺點包括：

優(yōu)勢：

長行程。 通常高達(dá) 6 米。最適合穿梭運輸和物料搬運應(yīng)用。

高直線行駛速度。 對于長距離行駛，通常高達(dá) 3 – 5 m/sec。

更高的效率。 通常為 90%。有利于高速和連續(xù)功率應(yīng)用。

 與螺桿驅(qū)動器相比，輸入 RPM 較低。

更高的占空比。 連續(xù)執(zhí)勤。

劣勢：

成本較高。 由于齒輪減速器和電機(jī)故障安全制動器的要求，以及需要更多來自電機(jī)的輸入扭矩，垂直應(yīng)用中可能會產(chǎn)生額外的成本。

與絲杠驅(qū)動相比，精度和位置重復(fù)性較低 。

速度波動。 皮帶和皮帶輪固有的齒槽效應(yīng)。

與絲杠驅(qū)動相比，需要更多的輸入扭矩 。通常需要額外的齒輪減速器費用。

由于效率高，反向驅(qū)動（負(fù)載漂移） 將占上風(fēng)。通常需要齒輪減速器或故障安全制動電機(jī)來防止垂直應(yīng)用中的負(fù)載漂移。

皮帶重新張緊 可能需要預(yù)防性的定期調(diào)整。

可能受到腐蝕性環(huán)境不利影響的輸送帶材料 。

短行程 會導(dǎo)致皮帶與皮帶輪直徑相匹配，并始終磨損在皮帶的同一部分。

二、絲杠傳動裝置及其應(yīng)用

絲杠使用螺紋桿將其旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。有兩個版本，俘虜和非俘虜，這兩個選項都結(jié)合了緊湊和簡單的設(shè)計，提供平穩(wěn)和安靜的運動。兩種選項都有不同的絲杠導(dǎo)程和直徑，可以根據(jù)應(yīng)用的需要進(jìn)行選擇。短引線提供更高的精度，而長引線將產(chǎn)生更高的速度，更大的直徑為執(zhí)行器系統(tǒng)提供更大的剛性。就應(yīng)用需求而言，使用絲杠驅(qū)動的優(yōu)點和缺點包括：

優(yōu)點：

 與皮帶傳動相比，成本更低。

 與皮帶傳動相比，精度和位置可重復(fù)性更高。絲杠在醫(yī)療移液器點膠、取放系統(tǒng)和注射泵等應(yīng)用中提供高精度。在這些類型的應(yīng)用中，消隙螺母提高了位置重復(fù)性并減少了背隙。

大范圍的直徑 (6 mm – 16 mm) 或 (3/16” – 1/2”) 可用多個引線來滿足應(yīng)用要求。

 在短行程應(yīng)用中快速響應(yīng)。絲杠具有敏捷的加速和減速率，以及比皮帶傳動更快的響應(yīng)。對于小于 500 毫米的行程，激進(jìn)的絲杠可以與皮帶傳動一樣快。

 具有乙縮醛 PTFE 成分的自潤滑聚合物螺母可減少預(yù)防性維護(hù)。

更平滑、更安靜 的直線運動。

輕質(zhì)聚合物螺母 的移動螺母質(zhì)量更小。

非腐蝕性材料。 不易受污染。PBC 直線絲杠的一大優(yōu)勢是自潤滑 PTFE 涂層絲杠和 PTFE 組合螺母，允許完全浸入水或其他流體中，有利于大多數(shù)沖洗環(huán)境。

 當(dāng)螺桿效率等級低于 35% 或螺桿導(dǎo)程小于螺桿直徑的三分之一時，自鎖可消除垂直應(yīng)用中的負(fù)載漂移問題。

短行程 聚合物螺母非常適合此類應(yīng)用。短行程對螺母磨損幾乎沒有影響。

輕負(fù)載、高占空比 應(yīng)用有利于 3D 打印等應(yīng)用。

由于絲杠的長度，非固定 絲杠配置不受臨界速度限制。

缺點：

 由于聚合物螺母和消隙螺母樣式，負(fù)載能力有限。

限速。 通常 <= 1,000 rpm。對于較輕的有效載荷，可以超過此限制。參考 PBC 直線絲杠目錄。應(yīng)針對特定的應(yīng)用負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)評估聚合物絲杠螺母的壓力速度 (PV) 負(fù)載降額系數(shù)。

提供有限的螺釘精度 。（PBC 線性在市場上最好 <=0.003”/ft。競爭通常是 <=.008”/ft。）

不推薦 用于需要結(jié)合高負(fù)載、高速和連續(xù)工作的應(yīng)用。環(huán)境和摩擦產(chǎn)生的熱量是主要問題。