Lineární pohon - Převod rotace na posunutí

Lineární pohon převádí rotační pohyby na lineární pohyby a naopak. Lineární regulátory jsou klíčovými součástmi řízení pohybu v mnoha mechanických systémech a strojírenství. Tato konverze je často nutná k převodu výkonu a pohybu generovaného motory a jinými rotačními zařízeními na posunutí (lineární pohyb). Pohon je průmyslově realizován pomocí motorů nebo také ručně. Článek představuje často používané a běžné koncepty a uvádí kritéria návrhu. Nakonec budeme diskutovat o příkladech pro strojírenské aplikace.

Lineární pohon - převod rotačního pohybu na lineární pohyb

Mechanické inženýrství spoléhá na různé koncepty převodu rotačního pohybu na lineární pohyb. Účinnost motorů v průmyslovém prostředí je vysoká a lze ji přeměnit na lineární pohyby různými mechanismy. Rotace motoru může být použita rotačně i translačním způsobem.

Mezi nejčastější principy patří:

• Klikový mechanismus
• Pohon vodicího šroubu
• Kolo vačkové hřídele
• Excentrický mechanismus

Klikový mechanismus se skládá z poháněné kliky, spojky (také nazývané ojnice) pro přenos výkonu a lineárně vedeného jezdce. Pohon je poháněn rotačním pohybem, který otáčí klikovým hřídelem a tím i klikou. Spojovací tyč má na obou koncích otočné táhlo. Posuvník lze posouvat pouze translačním způsobem. Omezený pohyb kliky a posuvníku vytváří převodovku, která generuje posun otáčení.

• 1 Vodicí šroub
• 2 Matice s kuličkovým šroubem s přírubou
• 3 Ložisko
• 4 Nosič
• 5 Motor s převodovkou
• 6 Lichoběžníkový vodicí šroub
• 7 Matice vodicího šroubu (příčný řez)

Pohon vodicího šroubu je šroubový převod sestávající z rotačního vodicího šroubu a lineárně naváděného jezdce. Vodicí šroub je poháněn motorem a stoupání vodicího šroubu způsobuje, že se jezdec pohybuje translačním způsobem - způsobuje posunutí. Řízený pohyb a definované, jednotné posunutí umožňují velmi přesný a snadno ovladatelný pohyb.

Pohony vodicího šroubu a další šneková ozubená kola jsou často poháněna ručně pro seřízení předmětů.

Kola vačkové hřídele jsou nerovnoměrné převodovky. Rotační pohyb je převáděn pomocí poháněnou geometrií definující přechod (např. vačkový kotouč) a skeneru. Skener je naváděn lineárně.

Kola vačkové hřídele jsou mimo jiné klasifikována metodou uzamčení. Rozlišují se na zajišťovací třením a blokovací.

• Výroba převodovek zajišťovaných třením je jednodušší a levnější, ale není tak efektivní a může být zničena rezonancí.
• Blokovací technická řešení jsou dražší díky dodatečnému povrchu a přesnosti vodítka. Tyto převodovky proto obvykle vyžadují více místa.

Excentrický mechanismus se skládá z ovládacího disku konstruovaného s excentricitou (posun vůči ose otáčení) a spojovací tyče. Excentrický mechanismus je spojovacím kolem a chová se jako posuvná klika. Ovládací kotouč je klika. Konstrukce často umožňuje menší instalační prostor a má hladší provozní vlastnosti díky větším hmotám.

Další metody převodu rotace na posunutí

Pohony s rotačními pohyby se mohou řídit i dalšími principy. V zásadě pásové dopravníky a trakční pohony také mění rotaci na posunutí. Tyto implementace však nejsou vhodné pro převod do rotace, a proto nejsou dále zvažovány.

Kritéria návrhu lineárního pohonu

Konstrukce lineárních regulátorů se liší podle použitých mechanismů. V zásadě jsou lineární regulátory převody, které převádějí převodový poměr z rotačního pohybu na převod.

• Posuv: Kromě pohonu je translační rozsah pohybu hlavní funkcí lineárního pohonu. Posuv je výsledkem geometrie převodového poměru. Rychlost posunu a jednotnost pohybu závisí na geometrii a rychlosti otáčení měniče. Syntéza lineárního pohonu je také ovlivněna hmotností a setrvačností, protože lineární pohyby obvykle fungují se změnami směru na konci zdvihu.
• Pohon: Pohon je poháněn otáčením, které je obvykle iniciováno ve strojírenství elektromotorem a které poskytuje krouticí moment a rychlost otáčení. Tento provozní bod lze změnit pomocí převodovky nebo ovladače rychlosti otáčení. Při výběru pohonu je také nutné poznamenat, zda určité okolnosti nebo princip určují, že měnič musí být schopen změnit směr otáčení. Změny rychlosti otáčení v důsledku různých operačních bodů nebo nerovnoměrné pohyby během syntézy je také nutné pozorovat při zohlednění hmotnostní setrvačnosti systému.
• Hraniční podmínky: Při výběru lineárních regulátorů je třeba vzít v úvahu také podmínky prostředí. Instalační prostor je určen prostředím a periferií a může vyloučit určité principy. V tomto okamžiku může hrát klíčovou roli také hmotnost.

Příklady použití lineárních pohonů ve strojírenství

Aplikace lineárních regulátorů ve strojírenství je rozmanitá a často lze implementovat více provedení pro jednu aplikaci. Příklady lineárního pohybu ve strojírenství jsou:

• Systémy třídění: Tahová klika se pohybuje kolmo k dopravníkovému pásu a tlačí součásti dolů z dopravníkového pásu na stranu.
• 3D tiskárny: Průmyslové 3D tiskárny používají pro polohování uživatelské lineární regulátory.
• Fréza: Systém řízení pohybu stroje s řízením CNC je tvořen jedním vodicím šroubem na osu.
• Označení: Vačkové převody nebo klikové mechanismy označují lahve v lékařském inženýrství nebo obecném obalovém inženýrství.
• Robotika: Roboti v průmyslovém prostředí používají kuličkové šrouby k dosažení přesného pohybu s nízkým třením s velkými působícími silami.
• Úprava: Šroubové převody, jako jsou pohony vodicího šroubu, se používají k uzamknutí součástí do upínacích prvků.

Při syntetizaci lineárního pohonu, jako je klika, nabízí obchod MISUMI ty správné konektory, jako jsou závěsové šrouby a ložiskové bloky závěsu, pro podporu rotačních pohybů, stejně jako kloubová ramena, ojnice a sférická ložiska pro návrh převodového poměru.

Komponenty, které nelze nahradit standardizovanými díly a zakoupenými díly, lze objednat na meviy. Stránka meviy je formulář smluvní výroby, kde můžete pomocí CAD modelů zadat objednávku – to vše bez odvození výkresu. Stránka zjistí z nahraného modelu, zda se jedná o plechový obrobek, soustružený obrobek nebo frézovaný obrobek, a vypočítá vaši cenu a dodací dobu.