ตัวกระตุ้นสกรูลูกกลิ้ง: การออกแบบและการใช้งาน

ตัวกระตุ้นไฟฟ้าเครื่องกลมีหลายประเภท โดยมีกลไกขับเคลื่อนทั่วไปสกรูลีดบอลสกรู และสกรูโรลเลอร์ เมื่อนักออกแบบหรือผู้ใช้ต้องการเปลี่ยนจากระบบไฮดรอลิกหรือนิวแมติกส์ไปเป็นระบบกลไกไฟฟ้า แอคชูเอเตอร์แบบโรลเลอร์สกรูมักเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด เนื่องจากให้ประสิทธิภาพที่เทียบเท่ากับระบบไฮดรอลิกส์ (แรงสูง) และนิวแมติกส์ (ความเร็วสูง) ในระบบที่ซับซ้อนน้อยกว่า

A สกรูลูกกลิ้งแทนที่ลูกบอลหมุนเวียนด้วยลูกกลิ้งแบบมีเกลียว น็อตมีเกลียวภายในที่ตรงกับเกลียวสกรู ลูกกลิ้งถูกจัดเรียงใน การกำหนดค่าแบบดาวเคราะห์และทั้งสองหมุนบนแกนและโคจรรอบน็อต ปลายลูกกลิ้งมีฟันเพื่อเข้าคู่กับแหวนเฟืองที่ปลายแต่ละด้านของน็อต เพื่อให้แน่ใจว่าลูกกลิ้งยังคงอยู่ในแนวที่สมบูรณ์แบบ ขนานกับแกนของสกรูและน็อต

สกรูลูกกลิ้ง (Roller Screw) คือระบบขับเคลื่อนแบบสกรูชนิดหนึ่งที่แทนที่ลูกบอลหมุนเวียนด้วยลูกกลิ้งแบบเกลียว ปลายของลูกกลิ้งมีฟันเฟืองเพื่อให้สอดประสานกับวงแหวนเฟืองที่ปลายน็อตแต่ละด้าน ลูกกลิ้งทั้งสองหมุนบนแกนและโคจรรอบน็อตในลักษณะดาวเคราะห์ (Planetary) (นี่คือเหตุผลที่สกรูลูกกลิ้งจึงถูกเรียกว่าสกรูลูกกลิ้งแบบดาวเคราะห์)

รูปทรงเรขาคณิตของสกรูลูกกลิ้งมีจุดสัมผัสมากกว่าที่เป็นไปได้อย่างมากบอลสกรูซึ่งหมายความว่าโดยทั่วไปแล้วสกรูแบบลูกกลิ้งจะมีความสามารถในการรับน้ำหนักแบบไดนามิกและความแข็งแกร่งสูงกว่าสกรูแบบบอลที่มีขนาดใกล้เคียงกัน และเกลียวละเอียด (ระยะพิทช์) ก็มีข้อได้เปรียบทางกลที่สูงกว่า ซึ่งหมายความว่าต้องใช้แรงบิดอินพุตน้อยลงสำหรับภาระที่กำหนด

ข้อได้เปรียบในการออกแบบหลักของสกรูลูกกลิ้ง (ด้านล่าง) เมื่อเทียบกับสกรูบอล (ด้านบน) คือความสามารถในการรองรับจุดสัมผัสได้มากขึ้นในพื้นที่เดียวกัน

เนื่องจากลูกกลิ้งรับน้ำหนักไม่สัมผัสกัน สกรูลูกกลิ้งจึงสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่าสกรูบอล ซึ่งต้องรับมือกับแรงและความร้อนที่เกิดจากการชนกันของลูกบอลและฝาปิดปลายหมุนเวียน

สกรูลูกกลิ้งคว่ำ

การออกแบบแบบกลับหัวทำงานบนหลักการเดียวกันกับสกรูลูกกลิ้งมาตรฐาน แต่โดยพื้นฐานแล้วน็อตจะถูกหมุนกลับด้านในออกด้านนอก ดังนั้นจึงเรียกว่า "สกรูลูกกลิ้งแบบกลับหัว" ซึ่งหมายความว่าลูกกลิ้งจะหมุนรอบสกรู (แทนที่จะเป็นน็อต) และสกรูจะถูกเกลียวเฉพาะในบริเวณที่ลูกกลิ้งโคจร ดังนั้น น็อตจึงกลายเป็นกลไกกำหนดความยาว ดังนั้นจึงมักจะยาวกว่าน็อตบนสกรูลูกกลิ้งมาตรฐานมาก สามารถใช้สกรูหรือน็อตสำหรับแกนผลักได้ แต่ตัวกระตุ้นส่วนใหญ่มักใช้สกรูเพื่อจุดประสงค์นี้

การผลิตสกรูลูกกลิ้งแบบกลับหัวมีความท้าทายในการสร้างเกลียวภายในที่แม่นยำสูงสำหรับน็อตที่มีความยาวค่อนข้างยาว ซึ่งหมายความว่าต้องใช้วิธีการตัดเฉือนหลายแบบผสมผสานกัน ผลลัพธ์ที่ได้คือเกลียวมีความอ่อนตัวกว่า และด้วยเหตุนี้ การรับน้ำหนักของสกรูลูกกลิ้งแบบกลับหัวจึงต่ำกว่าสกรูลูกกลิ้งมาตรฐาน อย่างไรก็ตาม ข้อดีของสกรูแบบกลับหัวคือมีขนาดกะทัดรัดกว่ามาก