510ES Tipos y características Husillos de bolas Características del husillo de bolas Par de torsión motriz igual a un tercio del tornillo deslizante Con el husillo de bolas, las bolas giran entre el eje de husillo para poder lograr una alta eficiencia. Su par de torsión motriz requerido equivale solamente a un tercio del husillo deslizante convencional. (Consulte Fig.1 y Fig.2.) Como resultado, no sólo puede convertir el movimiento de rotación en un movimiento recto, sino que también puede convertir el movimiento recto en movimiento de rotación. μ =0 5 ,00 0 μ= 90 μ=0,01 80 Husillo de bolas Eficiencia inversa η2 (%) Eficiencia positiva η1 (%) 80 100 ,003 70 60 50 40 1 0, μ= 30 0,2 μ= Husillo deslizante 20 40 30 Husillo deslizante 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ángulo de paso (grado) Ángulo de paso (grado) Fig.2 Eficiencia inversa (lineal a rotación) Ph π • dP : Ángulo de paso : Diámetro de bola centro a centro : Paso del husillo de alimentación B15-6 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [Cálculo del ángulo de paso] dP Ph 60 10 Fig.1 Eficiencia positiva (rotación a lineal) tanβ = Husillo de bolas 70 20 10 ,003 5 ,00 μ =0,01 μ =0 μ =0 0,1 90 μ= 100 () (mm) (mm) 510ES Tipos y características Características del husillo de bolas [Relación entre el empuje y el par de torsión] El par de torsión o el empuje generados tras aplicarlos se obtiene de las ecuaciones (1) a (3). Par de torsión motriz requerido para ganar empuje T= Fa • Ph 2π • η 1 ……… (1) Fa: Resistencia de fricción T : Par de torsión motriz (N-mm) Fa : Resistencia causada por fricción en la superficie de la guía (N) Fa=×mg : Coeficiente de fricción de la superficie de la guía g : Aceleración gravitacional (9,8 m/s2) m: Masa del objeto transferido (kg) Ph : Paso del husillo de alimentación (mm) 1 : Eficiencia positiva del husillo de alimentación (consulte Fig.1 en B15-6) m: Masa T: Par de torsión motriz Husillo de alimentación Superficie de la guía Empuje generado cuando se aplica el par de torsión Fa = ………(2) Husillos de bolas Fa T Ph 1 2π • η 1 • T Ph : Empuje generado (N) : Par de torsión motriz (N-mm) : Paso del husillo de alimentación (mm) : Eficiencia positiva del husillo de alimentación (consulte Fig.1 en B15-6) Par de torsión generado cuando se aplica el empuje T= T Fa Ph 2 Ph• Fa 2π• η 2 ……… (3) : Par de torsión generado (N-m) : Empuje generado (N) : Paso del husillo de alimentación (mm) : Eficiencia inversa del husillo de alimentación (consulte Fig.2 en B15-6) B15-7 510ES Ejemplos de cálculo del par de torsión motriz Al mover un objeto con una masa de 500 kg usando un husillo con un diámetro efectivo de 33 mm y una longitud de paso de 10 mm (ángulo de paso: 530’), se obtiene el par de torsión requerido de la siguiente manera. Guía basculante (= 0,003) Husillo de bolas (desde = 0,003, = 0,96) Fa: Resistencia de fricción (14,7 N) m: Masa (500 kg) T: Par de torsión motriz (24 N•mm) Husillo de alimentación (Eficiencia del husillo de bolas η = 96%) Superficie de la guía (Coeficiente de fricción giratoria μ= 0,003) Resistencia causada por fricción en la superficie de la guía Fa=0,003×500×9,8=14,7 N Par de torsión motriz T= 14,7 × 10 2π × 0,96 = 24 N • mm Guía basculante (= 0,003) Husillo de bolas (desde = 0,2, = 0,32) Fa: Resistencia de fricción (14,7 N) T: Par de torsión motriz (73 N•mm) m: Masa (500 kg) Husillo de alimentación (Eficiencia del husillo deslizante η = 32%) Superficie de la guía (Coeficiente de fricción giratoria μ = 0,003) Resistencia causada por fricción en la superficie de la guía Fa=0,003×500×9,8=14,7 N B15-8 Par de torsión motriz T= 14,7 × 10 2π × 0,32 = 73 N • mm 510ES Tipos y características Características del husillo de bolas Garantía de alta precisión El husillo de bolas es rectificado con medios y equipos de la más alta calidad en fábrica bajo un estricto control de temperatura. Se garantiza la precisión mediante un riguroso sistema de control de calidad que comprende desde el montaje hasta la inspección. Máquina automática de medición de paso que usa láser Desviación del paso (μ m) +MAX a = 0,9 10 Longitud (mm) 0 0 100 200 300 400 500 – MAX a = – 0,8 –10 PASO ACUMULADO –20 Fig.3 Medición de la precisión de paso [Condiciones] Modelo: BIF3205-10RRG0+903LC2 Tabla1 Medición de la precisión de paso Unidad: mm Artículo Punto meta de dirección Error de distancia de recorrido representativa Fluctuación Valor estándar Medición real 0 — 0,011 ‒0,0012 0,008 0,0017 B15-9 Husillos de bolas 20 510ES Capaz de lograr microalimentación Distancia de recorrido (μ m) El husillo de bolas requiere un par de torsión de arranque mínimo debido a su movimiento basculante, y no causa deslizamiento alguno, algo que es inevitable con un movimiento deslizante. Por lo tanto, es capaz de lograr una microalimentación precisa. Fig.4 muestra una distancia de recorrido del husillo de bolas en un impulso, alimentación de 0,1-m. (Se usa una guía LM para la superficie de la guía.) 0,2μm Tiempo (s) Fig.4 Datos sobre recorrido en alimentación de 0,1-m B15-10 510ES Tipos y características Características del husillo de bolas Alta rigidez sin retroceso Ya que el husillo de bolas es capaz de recibir una precarga, el juego axial puede reducirse por debajo de cero y se logra una alta rigidez debido a la precarga. En Fig.5, cuando se aplica una carga axial en la dirección positiva (+), la tabla se desplaza en la misma dirección (+). Cuando se coloca una carga axial en la dirección inversa (-), la tabla se desplaza en la misma dirección (-). Fig.6 muestra la relación entre la carga axial y el desplazamiento axial. Tal como se indica en Fig.6, en la medida en que la dirección de la carga axial cambie, el juego axial ocurre en forma de desplazamiento. Además, cuando se aplica una precarga en el husillo de bolas, éste obtiene una mayor rigidez y un menor desplazamiento axial respecto de un juego igual a cero en la dirección axial. Desplazamiento axial ー ( ) (+) Carga axial (+) Husillos de bolas ー ( ) ー ( ) Desplazamiento axial Fig.5 (+) g Jue o ax ial: 0,02 0 xial: ) go a ,1 × Ca Jue a d a (0 a aplic rg a c re P (+) Carga axial ー ( ) Fig.6 Desplazamiento axial en relación con la carga axial B15-11 510ES Capaz de lograr una alimentación rápida Debido a que el husillo de bolas presenta una alta eficiencia y genera poco calor, es capaz de lograr una alimentación rápida. [Ejemplo de alta velocidad] Fig.7 muestra un diagrama de velocidad para un husillo de bolas laminado de paso largo que se acciona a 2 m/s. [Condiciones] Descripción Muestra Husillo de bolas laminado de paso largo WTF3060 (Diámetro de eje: 30 mm; paso: 60 mm) Velocidad máxima 2m/s (Velocidad de rotación del husillo de bolas: 2.000 min-1) Superficie de la guía Modelo SR25W de guía LM Velocidad (m/s) Artículo 2 0 2000 ms Tiempo (ms) Fig.7 Diagrama de velocidad B15-12 510ES Tipos y características Características del husillo de bolas [Ejemplo de generación de calor] Fig.8 muestra datos sobre la generación de calor a partir del eje del husillo, cuando se usa un husillo de bolas en un patrón de accionamiento que se indica en Fig.9 [Condiciones] Artículo Descripción Muestra Husillo de bolas de precisión con tuerca doble BIF4010-5 (Diámetro de eje: 40 mm; paso: 10 mm; precarga aplicada: 2.700 N) Velocidad máxima 0,217 m/s (13 m/min) (Velocidad de rotación del husillo de bolas: 1300 min-1) Velocidad baja 0,0042 m/s (0,25 m/min) (Velocidad de rotación del husillo de bolas: 25 min-1) Superficie de la guía Modelo HSR35CA de guía LM Lubricante Grasa a base de litio (N.° 2) (1) (2) Tiempo (s) t1 t2 = 1,4 1,9 t3 0,1 15,9 t = 19,6 × 3 ciclos t1 t2 = 1,3 t3 Fig.8 Patrón de accionamiento 30 Temperatura (° C) Velocidad (m/s) (1) 0,0042m/s 25 20 0 30 60 90 120 150 180 Tiempo (min) Fig.9 Datos de generación de calor del husillo de bolas B15-13 Husillos de bolas t1 = 0,2 t2 = 1,4, 1,3 t3 = 0,2 0,217m/s