如今，線性致動(dòng)器在廣泛的先進(jìn)自動(dòng)化應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。從制造環(huán)境中原材料的簡單移動(dòng)到機(jī)床精確定位的高級(jí)機(jī)器人系統(tǒng)，線性致動(dòng)器為各種任務(wù)提供快速、高效和可重復(fù)的運(yùn)動(dòng)。兩種最廣泛使用的線性致動(dòng)器類型是皮帶傳動(dòng)和滾珠絲杠傳動(dòng)。這兩種類型都用于類似的應(yīng)用，但它們在功能上有很大不同，尤其是在驅(qū)動(dòng)機(jī)制方面。選擇線性致動(dòng)器時(shí)，必須仔細(xì)考慮每種類型的優(yōu)缺點(diǎn)，以便為特定的線性運(yùn)動(dòng)應(yīng)用提供最佳結(jié)果。

　　皮帶傳動(dòng)滑臺(tái)

　　由皮帶驅(qū)動(dòng)的滑臺(tái)通過連接在驅(qū)動(dòng)裝置兩端的兩個(gè)滑輪之間的同步帶將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)。同步帶通常由纖維增強(qiáng)彈性體制成，用于輕型應(yīng)用，或者由鋼增強(qiáng)聚氨酯帶制成，用于更嚴(yán)格的要求。皮帶包括與皮帶輪嚙合的齒，能有效傳遞扭矩，防止打滑。皮帶傳動(dòng)裝置封裝在鋁制車體中，車架沿軌道安裝在頂部。與滾珠絲杠致動(dòng)器不同，驅(qū)動(dòng)軸垂直于致動(dòng)器的側(cè)面。

　　滾珠絲杠滑臺(tái)

　　在滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)中，滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)滾珠螺母和安裝支架，以實(shí)現(xiàn)所需的線性運(yùn)動(dòng)。螺桿有一個(gè)螺旋槽，它被精確地研磨或軋制成內(nèi)環(huán)。螺母有一個(gè)用作外環(huán)的內(nèi)槽。硬化鋼球回路在螺桿和螺母之間的凹槽中循環(huán)。與皮帶驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)類似，滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)部分封裝在鋁制殼體中，支架在頂部移動(dòng)。與帶傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比，傳動(dòng)軸的接口與滾珠絲杠成一條直線，位于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的末端。

　　以下六個(gè)因素突出了皮帶傳動(dòng)和滾珠絲杠致動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)：

　　1、沖程長度(行程)

　　也許皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)最廣為人知的是它們長距離行駛的能力。通常，與使用類似長度的滾珠絲杠來驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器相比，使用帶傳動(dòng)可以更經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)更長的行程距離。然而，盡管這些系統(tǒng)通常用于需要10至12米行程長度的應(yīng)用，但是當(dāng)它們達(dá)到更長的長度時(shí)，皮帶下垂的問題開始出現(xiàn)，因?yàn)椴豢赡茉谡麄€(gè)系統(tǒng)長度上保持張力。

　　從歷史上看，螺旋驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的問題是難以實(shí)現(xiàn)更長的沖程長度。隨著螺桿長度的增加，允許的速度會(huì)降低，因?yàn)槁輻U在自重的作用下會(huì)下垂和晃動(dòng)。雖然滾珠絲杠致動(dòng)器的長度通常為1000 mm或更小，但它可以提供高達(dá)5.5或6米的長度，使用一對(duì)軸承座來支撐絲杠，并在更高的轉(zhuǎn)速下停止任何抖動(dòng)效應(yīng)。

　　2、負(fù)載能力

      就承載能力而言，滾珠絲杠系統(tǒng)勝出，提供最大的輸出力。滾珠絲杠致動(dòng)器可以提供高達(dá)13100N的輸出力，而皮帶驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力通常高達(dá)約2，000N。皮帶傳動(dòng)致動(dòng)器需要更厚的皮帶來處理更高的負(fù)載/推力要求。皮帶也容易受到?jīng)_擊載荷的影響，盡管這種擔(dān)心可以通過仔細(xì)選擇皮帶材料來減輕，這些材料可以犧牲彈性來增加強(qiáng)度。

　　3、速度和加速度

　　滾珠絲杠傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是高加速度、高推力的首選，因?yàn)樵谶@樣的反復(fù)要求下，皮帶傳動(dòng)滑輪很容易在轉(zhuǎn)子處打滑。然而，在速度方面，系統(tǒng)的攪拌特性將它們的速度限制在大約2.5 m/s。如上所述，軸承座可以通過減少螺桿的無支撐長度來提供額外的剛性，從而允許滾珠螺桿致動(dòng)器在更長的長度上達(dá)到更高的速度。

　　相反，皮帶傳動(dòng)將不會(huì)受到鞭效應(yīng)的阻礙，因此它們可以達(dá)到比滾珠絲杠致動(dòng)器更高的速度。大多數(shù)皮帶傳動(dòng)裝置的速度范圍為4至15米/秒，加速度范圍為10至50米/秒2。

　　4、準(zhǔn)確性和可重復(fù)性

　　由于其剛性，預(yù)緊滾珠絲杠比皮帶傳動(dòng)具有更好的定位精度。因此，對(duì)于高定位精度，滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)通常是首選。在預(yù)載螺母的幫助下，精密研磨滾珠絲杠提供無間隙運(yùn)動(dòng)，并可以長時(shí)間實(shí)現(xiàn)非常高的定位精度和可重復(fù)性，約為515 m。

　　皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是皮帶會(huì)拉伸。即使是大部分系統(tǒng)廠家使用的鋼帶，最終也會(huì)有一定的伸長，降低重復(fù)性和行程精度。也就是說，據(jù)說帶傳動(dòng)仍然可以達(dá)到0.001英寸/英尺的線性精度。

　　5、安裝方向

　　在某些情況下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝方向?qū)Q定哪種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是最好的。皮帶和滾珠絲杠傳動(dòng)都適合水平安裝，但需要垂直安裝的應(yīng)用需要更仔細(xì)地評(píng)估。

　　雖然垂直移動(dòng)負(fù)載的每個(gè)系統(tǒng)都需要內(nèi)置的安全機(jī)制，但滾珠絲杠傳動(dòng)通常被認(rèn)為比皮帶傳動(dòng)更安全，可以承載垂直負(fù)載。這是因?yàn)闈L珠絲杠的設(shè)計(jì)可以在剎車失靈或系統(tǒng)損壞時(shí)，從本質(zhì)上防止反向驅(qū)動(dòng)。當(dāng)垂直應(yīng)用中需要皮帶驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器時(shí)，應(yīng)增加外部制動(dòng)系統(tǒng)以緩解安全問題。

　　6、維護(hù)

　　滾珠絲杠和皮帶傳動(dòng)致動(dòng)器都需要定期潤滑導(dǎo)向系統(tǒng)。然而，螺絲刀具有額外的部件，并且必須監(jiān)控螺桿和螺母的適當(dāng)潤滑，以確保長壽命和平穩(wěn)操作。皮帶傳動(dòng)致動(dòng)器運(yùn)行效率高、可靠性好，運(yùn)動(dòng)部件少，從而減少了勞動(dòng)密集型維護(hù)。然而，為了確保正確的扭矩傳輸，足夠的皮帶張力是必不可少的，并且在定期維護(hù)期間通常需要重新張緊皮帶。

　　結(jié)論

　　皮帶傳動(dòng)和滾珠絲杠傳動(dòng)都有性能優(yōu)勢。對(duì)于低負(fù)載應(yīng)用，尤其是那些需要更高速度和更長行程的應(yīng)用，同步帶模組仍然是更好的選擇。在需要高負(fù)載和/或推力以及高精度定位的應(yīng)用中，滾珠絲杠模組是更好的選擇。