Torque de acionamento de um terço do parafuso deslizante Com o fuso de esferas, esferas rolam entre o eixo parafuso e a castanha para alcançar uma alta eficiência. O torque de acionamento necessário é de apenas um terço do parafuso deslizante convencional. (Consulte Fig.1 e Fig.2.) Consequentemente, o fuso é capaz de não somente converter o movimento giratório em movimento retilíneo, mas também é capaz de converter o retilíneo em giratório. Rendimento positivo η1 (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 μ=0,003 μ=0,005 μ=0,1 μ=0,2 μ=0,01 Parafuso deslizante Rendimento inverso η2 (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 μ=0,003 μ=0,005 μ=0,01 μ=0,1 Parafuso deslizante 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ângulo de avanço (graus) Fig.1 Efi ciência positiva (giratório para retilíneo) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ângulo de avanço (graus) Fig.2 Eficiência inversa (retilíneo para giratório) Cálculo do ângulo de avanço Ph tanβ = π dp : Ângulo de avanço ( ) d P : Diâmetro da esfera de centro a centro (mm) Ph : Avanço do parafuso de alimentação (mm) B
Relação entre impulso e torque O torque ou impulso gerado quando o torque ou impulso é aplicado é obtido com as equações (1) a (3). Torque de acionamento necessário para obter impulso T = Fa Ph 2π η1 1 Fa: Resistência à fricção T : Torque de acionamento (N-mm) Fa : Resistência ao atrito na superfície do guia (N) Fa= mg : Coeficiente de atrito da superfície do guia g : Aceleração gravitacional (9,8 m/s 2 ) m: Massa do objeto transferido (kg) Ph : Avanço do parafuso de alimentação (mm) 1 : Eficiência positiva do parafuso de alimentação (consulte Fig.1 na página B ) m: Massa T: Torque de acionamento Parafuso de alimentação Superfície do guia Impulso gerado quando torque é aplicado 2π η1 T Fa = Ph 2 Fa : Impulso gerado (N) T : Torque de acionamento (N-mm) Ph : Avanço do parafuso de alimentação (mm) 1 : Eficiência positiva do parafuso de alimentação (consulte Fig.1 na página B ) Torque gerado quando torque é aplicado T = Ph η2 Fa 3 2π T : Torque gerado (N-m) Fa : Impulso gerado (N) Ph : Avanço do parafuso de alimentação (mm) 2 : Eficiência inversa do parafuso de alimentação (consulte Fig.2 na página B ) B
Exemplos de cálculo do torque de acionamento Ao mover um objeto com 500 kg de massa utilizando um parafuso de diâmetro efetivo de 33 mm e comprimento de avanço de 10 mm (ângulo de avanço: 5 30 ), o torque necessário é obtido da seguinte maneira. Guia de rolagem ( = 0,003) (de = 0,003, = 0,96) Fa: Resistência ao atrito (14,7N) T: Torque de acionamento (500 kg) Parafuso de alimentação m: Massa (24N mm) (Rendimento do fuso de esferas η= 96%) Superfície do guia (Coeficiente de atrito de rolamento μ= 0,003) Resistência ao atrito na superfície do guia Fa= 0,003 500 9,8= 14,7N Guia de rolagem ( = 0,003) (de = 0,2, = 0,32) Torque de acionamento 14,7 10 T = = 24 N mm 2π 0,96 Fa: Resistência ao atrito (14,7N) m: Massa T: Torque de acionamento (500 kg) Parafuso de alimentação (73N mm) (Rendimento do parafuso deslizante η= 32%) Superfície do guia (Coeficiente de atrito de rolamento μ= 0,003) Resistência do atrito na superfície do guia Fa= 0,003 500 9,8= 14,7N Torque de acionamento 14,7 10 T = = 73 N mm 2π 0,32 B
Garantia de alta precisão O fuso de esferas é retificado em instalações de alto nível com equipamento em uma fábrica com temperatura rigorosamente controlada. Sua precisão é garantida por um sistema de controle de qualidade que vai desde a montagem até a inspeção. Máquina de medição automática de avanço por raio laser Desvio do avanço (μm) 20 10 0 10 20 +MÁX a = 0,9 Comprimento (mm) 0 100 200 300 400 500 MÁX a = 0,8 AVANÇO ACUMULADO Fig.3 Medição de precisão do avanço [Condições] Nº do modelo: BIF3205-10RRG0+903LC2 Tabela1 Medição de precisão do avanço Unidade: mm Item Valor padrão Medição real Ponto alvo direcional 0 Erro de distância percorrida representativa 0,011 0,0012 Flutuação 0,008 0,0017 B
Capacidade de microalimentação O fuso de esferas necessita de um torque inicial mínimo devido ao seu movimento de rolamento, e não causa deslizamento, algo que é inevitável com um movimento de rolagem. Portanto, ele é capaz de conseguir uma micro-alimentação precisa. Fig.4 mostra a distância percorrida do fuso de esferas em um pulso, 0,1- m de alimentação. (A guia linear é utilizada para a superfície do guia.) Distância de percurso (μm) 0.2μm Tempo (s) Fig.4 Dados sobre viagem em 0,1- m de alimentação B
Alta rigidez sem folga Como o fuso de esferas é capaz de receber uma pré-carga, a folga axial pode ser reduzida para um valor abaixo de zero, e se consegue uma alta rigidez por causa da pré-carga. Na Fig.5, quando a carga axial é apicada na direção positiva (+), a mesa é deslocada na mesma direção (+). Quando a carga axial é fornecida na direção (-) inversa, a mesa é deslocada na mesma direção (-). A Fig.6 mostra a relação entre a carga axial e a folga axial. Conforme indicado na Fig.6, como ocorre mudança na direção das cargas axiais, a folga axial ocorre como deslocamento. Além disso, quando uma pré-carga é fornecida ao fuso de esferas, ele ganha maior rigidez e um deslocamento axial menor que uma folga de valor zero na direção axial. Deslocamento axial ( ) (+) Carga axial (+) ( ) Fig.5 (+) Deslocamento axial Folga axial: 0,02 Folga axial: 0 Pré-carga aplicada (0,1 Ca) ( ) (+) Carga axial ( ) Fig.6 Deslocamento axial em relação à carga axial B
Capacidade de alimentação rápida O fuso de esferas é capaz de executar uma alimentação rápida, já que ele é altamente efi ciente e gera pouco calor. Exemplo de alta velocidade A Fig.7 mostra o diagrama de velocidade para o fuso de esferas laminado de avanço amplo, operando a 2 m/s. [Condições] Item Amostra Velocidade máxima Superfície do guia Descrição laminado com avanço amplo WTF3060 (Diâmetro do eixo: 30 mm; avanço: 60 mm) 2m/s (Velocidade de rotação do fuso de esferas: 2.000 min -1 ) Guia linear modelo SR25W Velocidade (m/s) 2 0 Duração (ms) 2.000 ms Fig.7 Diagrama da velocidade B
B