Contents
What types of Screw Jacks are there?
Basics
Are you looking for precise, high-performance solutions for lifting and positioning movements? If so, Screw Jacks are the ideal choice for you. However, there are different types of Screw Jacks, each addressing specific needs. Discover below a comprehensive overview of all Screw Jacks.
1. What are Screw Jacks?
Screw Jacks are true all-rounders in drive technology. We've been manufacturing Screw Jacks since 1945. The basic principle is simple and brilliant at the same time: a rotary motion is easily converted into an axial motion – and that in the smallest of spaces.
Here's how it works: an electric motor drives a worm shaft, which sets a worm wheel in rotary motion. The worm wheel is equipped with a Threaded Spindle (standard: trapezoidal thread; special version: ball screw) – and the Screw Jack is complete.
2. You have the choice: 4 types of gearboxes are available
Which type of Screw Jack is right for your application depends on various factors: the required load capacity, the load case, and the available space. Each Screw Jack is generally available in two versions:
Basic Version
The lifting spindle performs the linear movement.
Traveling Nut Version
The traveling nut carries out the linear movement.
We cover this wide load range with our proven Screw Jacks: 0.5 kN to 2,000 kN.
3. An overview of Screw Jack types
Cubic Screw Jack - from 2.5 kN to 500 kN
The housing shape is already in the name: it's cubic, like a cube. All surfaces of this design offer many mounting options for various constructions. We can achieve load capacities from 2.5 kN to 500 kN and offer many customization options.
The Cubic Screw Jacks are designated MJ or BJ. In total, 11 standard sizes are available.
Classic Screw Jacks - from 0.5 kN to 2,000 kN
The housing shape of these Screw Jacks is already in the name: classic. Unlike the cubic design, the Screw Jacks in this series can handle higher loads up to 2,000 kN. Due to their design, you can't attach construction elements to the housing.
The Classic Screw Jacks are designated MC. There are 14 sizes available, with each size also offered in traveling nut and basic versions.
High-Performance Screw Jacks HMC - from 5 kN to 1,000 kN
The name already indicates what’s inside the gear. These High-Performance Screw Jacks are tailored for special dynamic and demanding applications, for which standard Screw Jacks are unsuitable due to their simple structural design.
The result: we can achieve higher speeds and loads. The High-Performance Screw Jacks are designated HMC. They can lift loads from 5 kN to 1,000 kN.
High-Speed Screw Jacks KH - from 15 kN to 90 kN
The GROB High-Speed Screw Jacks complement our Screw Jack program by extending the range of applications. Unlike standard Screw Jacks, bevel gear transmissions are used.
The range includes three sizes with gear ratios of 1:1, 2:1, and 3:1. Thanks to the favorable efficiency of the bevel gear sets, the overall efficiency of the GROB High-Speed Screw Jacks is approximately 75% with Ball Screw Spindles and around 40% with Trapezoidal Screw Spindles.
This is what a Screw Jack looks like inside
GROB GmbH Antriebstechnik
4. Pros and Cons
Cons
✘ Speed Limitation: In many cases, Screw Jacks are slower than other motion systems, which can be problematic in high-speed applications.
✘ Complexity: The design and installation of Screw Jacks can be complex and often require specialized knowledge.
✘ Maintenance Requirements: Screw Jacks require regular maintenance to ensure optimal performance and longevity.
✘ Costs: High-quality Screw Jacks can be expensive, especially if they're customized.
Pros
✔ Precise Motion Control: Screw Jacks allow for precise control of linear movement, which is crucial in applications where accuracy is important.
✔ High Load Capacity: Screw Jacks can lift or move heavy loads, making them ideal for high-load applications.
✔ Energy Efficiency: They can manage energy transfer efficiently, resulting in energy savings and lower operating costs.
✔ Versatility: Various types of Screw Jacks, such as Spindle Screw Jacks, Worm Gear Jacks, and High-Speed Screw Jacks, are suitable for different applications.
✔ Long Service Life: Well-maintained Screw Jacks can have a long service life, making them cost-effective.
FAQs about Screw Jacks
Un elevador de husillo es la combinación de un husillo con una tuerca (engranaje helicoidal o tuerca móvil), que mediante un engranaje helicoidal convierte un movimiento de giro en un movimiento lineal.
Versión básica: El husillo realiza él mismo el movimiento axial.
Versión traslación tuerca: El husillo permanece fijo en el espacio y gira; sobre él, la tuerca se desplaza hacia arriba y hacia abajo.
- Cúbico y Clásico: solo diferencias externas. Cuestión de preferencia; los datos de rendimiento son prácticamente idénticos.
- HMC: estándar hasta 3,000 1/min en la entrada, con llenado de aceite y aletas de enfriamiento; capacidad dinámica significativamente mayor.
- KH: alta dinámica explícita; la capacidad de carga se reduce a un máximo de 90 kN.
Los codificadores pueden montarse en el motor o en el eje motriz para una supervisión permanente.
Si solo se trata de las posiciones finales, los finales de carrera pueden detectar las posiciones deseadas.
En los cilindros de elevación, también usamos frecuentemente potenciómetros, que devuelven un valor de resistencia que el controlador puede leer.
Evita cualquier movimiento de giro del husillo. Si un husillo de traslación realizara un movimiento de rotación, ya no sería posible un movimiento lineal.
Del lado del cliente: el cliente guía la carga, evitando que ésta gire. Si el husillo se fija directamente a la carga, tampoco podrá girar.
Del lado del reductor (el producto cuenta con anti-rotación): utilizamos ya sea una ranura a lo largo de todo el husillo con una chaveta como contraparte, o, alternativamente, se puede atornillar un bloque cuadrado en la parte trasera del husillo y el tubo protección se fabrica como tubo cuadrado.
La confusión a veces surge porque en ambos casos hay un elemento adicional en la parte trasera del husillo.
- El seguro contra giro es simplemente un anillo en la rosca que evita que el husillo se salga.
- El seguro contra torsión además impide que el husillo gire sobre su eje.
La indicación "20% de ciclo de trabajo por hora" siempre debe considerarse en relación con una determinada potencia de entrada en la caja de engranajes. Si se utiliza por debajo del valor de potencia permitido, se genera menos calor y la caja de engranajes necesita menos tiempo para enfriarse. De esta manera, es posible superar el 20% de ciclo de trabajo.
Sí, los elevadores de husillo pueden fabricarse completamente en acero inoxidable y equiparse con grasa apta para alimentos según la certificación H1.
La carcasa es de fundición a presión de aluminio o de hierro gris; el husillo, el tubo protección y el eje motriz son de acero; la rueda dentada o la tuerca portante son de una aleación de bronce. Además, existen muchas variantes.
Sí, mediante bridas para motor se pueden montar de manera flexible motores o motores con reductor. Usted decide si proporciona el motor o si GROB se encarga de ello.
Sí. Un elevador de husillo se puede accionar con cualquier actuador rotativo, ya sea eléctrico, mecánico o manual.
En cargas de compresión, el factor limitante suele ser el pandeo. En cargas de tracción, depende de la disponibilidad del material en bruto (barras comercialmente disponibles hasta 6 m) o de la velocidad crítica de pandeo (en la versión traslación tuerca). Si se requieren carreras mayores, el husillo también puede fabricarse en varias secciones.
En aplicaciones con altos requisitos de seguridad, a veces se requieren dos mecanismos de retención que actúen de manera independiente. Esto puede ser la auto-retención dinámica + freno del motor, o un freno doble independiente en el motor trifásico.
Sí. Los tipos de voltaje más comunes son 24 VDC / 230 VAC / 400 VAC. Otros voltajes en corriente continua y corriente alterna están disponibles bajo solicitud.
Un motor trifásico gira en función de la frecuencia de la red. A mayor frecuencia, mayor velocidad de giro.
La velocidad nominal a 50 Hz es:
- Motor de 2 polos: 3000 rpm
- Motor de 4 polos: 1500 rpm
- Motor de 6 polos: 1000 rpm
- Motor de 8 polos: 750 rpm
Grasa lubricante de clase NLGI 1 o 2, adecuada para cojinetes deslizantes y de rodamiento sometidos a altas cargas. Se debe tener en cuenta la compatibilidad con el lubricante existente, considerando si la grasa es de base mineral o sintética.
Depende del ciclo de operación y de las condiciones de uso. Por lo general, se recomienda cada 500 carreras dobles.
La cantidad de lubricante depende del tamaño de construcción y del tipo de elevador de husillo. Los datos correspondientes se encuentran en nuestro catálogo completo. Aquí como ejemplo, para nuestros elevadores de husillo cúbico: Catálogo completo (grob-antriebstechnik.de)
0 – 6,000 mm en el rango estándar. También son posibles longitudes superiores a 6 m para aplicaciones especiales, pero con un husillo de varias piezas. Las graduaciones pueden realizarse en el rango de milímetros.
Lubricación con grasa en la caja de engranajes: hasta 1500 rpm; >1500 rpm hasta 3000 rpm, lubricación con grasa fluida o aceite.
Se pueden montar finales de carrera mecánicos, magnéticos o inductivos. También es posible preparar el equipo para sensores propios. Tenga en cuenta que no es posible implementar un corte de posición final en elevadores de husillo en versión traslación tuerca.
Para esto, hay un resumen detallado al inicio de cada capítulo de elevadores de husillo en nuestro catálogo. Aquí como ejemplo, los elevadores de husillo cúbico: Catálogo completo (grob-antriebstechnik.de)
En los elevadores de husillo lubricados con grasa, la posición de montaje se puede elegir libremente. En los elevadores lubricados con aceite, se debe tener en cuenta la orientación del respiradero.
No se debe superar la carga nominal indicada por el fabricante. Sin embargo, los elevadores de husillo cuentan con factores de seguridad de 1,5 a 2,5 sobre la carga nominal.
Es posible a corto plazo; sin embargo, esto provoca una reducción de la vida útil por encima del promedio.
Sí, para elevadores de husillo con husillo de bolas o husillos de rodillos se puede calcular la vida útil. En los husillos trapezoidales, no es posible realizar un cálculo de la vida útil.
La potencia necesaria depende de la carga y de la velocidad de elevación. Para el accionamiento se recomienda un margen del 30 % sobre la potencia requerida. El elevador de husillo debe operarse dentro de los parámetros máximos indicados, que dependen de la versión y del tamaño. Como ejemplo, aquí encontrará los límites de potencia para los elevadores de husillo cúbico: Catálogo completo (grob-antriebstechnik.de)
La medida de seguridad puede ampliarse o reducirse. En caso de reducción, es imprescindible asegurarse durante el funcionamiento de la instalación que en ningún caso se produzca un recorrido en bloqueo.
El término bloqueo de carrera describe el movimiento del elevador hasta un tope fijo. En este caso, el elemento de elevación queda “bloqueado” por la pieza fija de contraparte.
El elemento de accionamiento, normalmente un motor trifásico, no se detiene automáticamente, sino que debe recibir una señal para apagarse. Esta señal puede generarse mediante interruptores de fin de carrera, codificadores, potenciómetros u otros componentes de supervisión de posición.
Los accionamientos mecánicos son muy sensibles a movimientos contra topes fijos. Dependiendo de la fuerza del motor, un recorrido en bloqueo generalmente provoca daños en el sistema husillo-tuerca.
Los husillos de bolas son recomendables cuando:
- La potencia requerida es demasiado alta en combinación con husillos trapezoidales
- Se desea una mayor velocidad de elevación
- Se requiere una mayor precisión
El juego axial de un husillo trapezoidal suele estar entre 0,1 y 0,3 mm. Cuando el juego axial alcanza 1/4 del perfil trapezoidal, se recomienda reemplazar la tuerca trapezoidal.
Aunque las fuerzas laterales reducen considerablemente la vida útil de los elevadores de husillo, dentro de ciertos límites es posible soportarlas. Encontrará una base correspondiente aquí: Catálogo completo (grob-antriebstechnik.de)
Screw Drives: Trapezoidal Screw vs. Ball Screw - GROB GmbH chevron_rightEl husillo fijo genera el movimiento relativo mediante la rueda dentada giratoria, mientras que el husillo giratorio genera el movimiento relativo para la tuerca móvil. Las ventajas y desventajas dependen de las limitaciones de espacio de su sistema de elevación.
Sí, cada tamaño de construcción (independientemente del tipo de elevador de husillo) proporciona 2 etapas de reducción (→ Normal y Lento). La excepción son los elevadores de husillo con engranaje cónico, donde las relaciones de transmisión posibles son 1:1, 2:1 y 3:1.
La extensión del husillo define una medida que, en estado retraído, proporciona una longitud adicional respecto al estándar.
Ejemplo: necesita un movimiento de elevación efectivo de solo 100 mm, pero hay que cubrir 400 mm entre el inicio del movimiento y la caja de engranajes. Entonces se alarga el husillo 400 mm, y al extenderlo, se alcanza un total de 500 mm.
Sí, la protección adecuada se puede lograr mediante pintura o materiales resistentes a la corrosión.
Sí, la función de "elevar" y "mover" se puede realizar con cualquier elemento de elevación mecánico.
Esta versión utiliza un tubo adicional para proteger el husillo, que se monta sobre la tuerca portante. La versión con tubo de empuje describe así un cilindro de elevación basado en un elevador de husillo modificado.
Los siguientes casos requieren necesariamente una versión con aceite:
- Uso en áreas con riesgo de explosión por gas. Se exige obligatoriamente un cuestionario ATEX.
- Velocidad de entrada en el eje motriz de 1,500 a 3,000 1/min.
La tuerca de seguridad normalmente se desplaza sin carga junto con la tuerca portante. Si la tuerca portante se rompe, la tuerca de seguridad soporta la carga. Esto permite realizar un último desplazamiento para poner fuera de servicio la instalación. Además, la tuerca de seguridad también se utiliza como tuerca de referencia para medir el desgaste.
El husillo se puede proteger mediante fuelle o resorte helicoidal.
- Puente electrónico: Si cada elemento de elevación de la instalación se acciona con un motor, se puede crear un puente electrónico mediante codificadores.
- Elementos de conexión mecánicos: Más seguros y económicos son los ejes de conexión y los reenvíos a ángulo, que pueden conectar todos los elementos de elevación de una instalación entre sí.
Un seguro de giro (AS) evita que el husillo de elevación se salga accidentalmente en la versión básica. No está diseñado como tope mecánico.
Sí, los elevadores de husillo y los cilindros eléctricos MINI pueden utilizarse dentro de ciertos límites en zonas ATEX.
Para el extremo del husillo, el programa estándar ofrece las siguientes opciones:
- Extremo roscado
- Cabeza articulada
- Cabeza de rótula
- Placa de brida
- Placa de brida con cojinete
- Pivote
Las dimensiones correspondientes se pueden consultar en el Catálogo completo (grob-antriebstechnik.de)
- Los reductores estándar con husillo trapezoidal estándar alcanzan entre 25% y 35% de eficiencia.
- Si se aumenta el paso, la rosca resbala más fácilmente, lo que incrementa la eficiencia.
- La combinación con husillo de bolas puede alcanzar hasta un 50% de eficiencia.
- La mejor combinación: elevador de husillo con engranaje cónico y husillo de bolas, alcanzando más del 80%.
En la versión traslación tuerca, solo cambian las dimensiones de conexión de la tuerca. En la versión básica con husillo de bolas, puede ocurrir que la tapa del cojinete se diseñe más alta para alojar la tuerca de bolas dentro del husillo.
Sí, los husillos roscados también pueden fabricarse en acero inoxidable.
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