Linjär drivenhet – konvertera rotation till translation

En linjär enhet omvandlar rotationsrörelser till linjära rörelser och vice versa. Linjära ställdon är viktiga komponenter för rörelsestyrning i många mekaniska system och maskinteknik. Ofta behövs denna omvandling för att omvandla kraft och rörelse som genereras av motorer och annan roterande utrustning till translation (linjär rörelse). Drivenheten är industriellt realiserad med motorer eller också för hand. Artikeln introducerar ofta använda och gemensamma begrepp och listar designkriterierna. Slutligen kommer vi att diskutera exempel på maskintekniska tillämpningar.

Linjär drivenhet – konvertera roterande rörelse till linjär rörelse

Maskinteknik bygger på olika koncept för att konvertera en rotationsrörelse till en linjär rörelse. Motorernas effektivitet i industrimiljöer är hög och kan omvandlas till linjära rörelser med olika mekanismer. Motorns rotation kan användas både rotationsmässigt och translationellt.

De vanligaste principerna är:

• Vevmekanism för glidreglage
• Drivenhet för avledningsskruv
• Kamdrev
• Excentrisk mekanism

Skjutreglagets vevmekanism består av en driven vev, en koppling (även kallad vevstake) för kraftöverföring och ett linjärt styrt glidreglage. Drivenheten drivs av en rotationsrörelse som roterar vevaxeln och därmed vevpartiet. Anslutningsstången har en roterande länk i båda ändar. Skjutreglaget kan endast flyttas på ett translationellt sätt. Vevarmens och skjutreglagets begränsade rörelse skapar en transmission som genererar translation från rotation.

• 1 Ledskruv
• 2 Kulskruvmutter med fläns
• 3 Lager
• 4 Vagn
• 5 Motor med växellåda
• 6 Trapetsformad ledskruv
• 7 Ledningsskruv (tvärsnitt)

Ledskruvsdrivning en är ett skruvdrev som består av en roterande ledskruv och en linjärt styrd vagn. Ledskruven drivs av en motor och stigningen av ledskruven gör att vagnen rör sig translationellt. Den styrda rörelsen och den definierade, enhetliga translationen tillåter mycket exakt och lättkontrollerad rörelse.

Ledskruvsdrivenheter och andra skruvväxlar drivs ofta för hand för att justera föremål.

Kamväxlar är icke-enhetliga transmissioner. Den roterande rörelsen omvandlas av en motordriven, definierande transmissionsgeometri (t.ex. en kamskiva) och en skanner. Skannern styrs linjärt.

Kamväxlar klassificeras bland annat genom låsmetod. De särskiljs till friktionslåsning och förregling.

• Friktionslåsande transmissioner är enklare och billigare att tillverka, men är inte lika effektiva att använda och kan förstöras av resonanser.
• Förregling av konstruerade lösningar är dyrare att tillverka på grund av den extra styrytan och noggrannheten. Dessa överföringar kräver därför vanligtvis mer utrymme.

Den excentriska mekanismen består av en styrskiva konstruerad med en excentricitet (offset till rotationsaxeln) och en vevstake. Den excentriska mekanismen är en kopplingsväxel och fungerar som glidveven. Styrskivan är vevpartiet. Designen möjliggör ofta ett mindre installationsutrymme och har jämnare driftsegenskaper på grund av högre massor.

Andra metoder för att konvertera rotation till translation

Drivenheter med roterande rörelser kan också följa andra principer. I princip omvandlar även bandtransportörer och drivsystem rotation till översättning. Dessa implementeringar lämpar sig dock inte för omsättning till rotation och övervägs därför inte vidare.

Designkriterier för linjär drivenhet

Utformningen av linjära ställdon skiljer sig åt genom de använda mekanismerna. I princip är linjära ställdon växlar som omvandlar ett utväxlingsförhållande från en roterande rörelse till en översättning.

• Slag: Förutom drivenheten är det translationella rörelseomfånget huvuddragen i en linjär enhet. Slaget är resultatet av utväxlingens geometri. Translationshastigheten och rörelsens enhetlighet beror på drivenhetens geometri och rotationshastighet. Syntesen av den linjära drivenheten påverkas också av vikt och tröghet, eftersom linjära rörelser vanligtvis arbetar med riktningsförändringar i slutet av slaget.
• Körning: Körning drivs av en rotation, vanligtvis initierad i maskinteknik av en elektrisk motor, som ger vridmoment och rotationshastighet. Denna driftpunkt kan ändras med en transmission eller en rotationshastighetskontroll. Vid val av enhet ska även noteras om vissa omständigheter eller principen dikterar att drivenheten ska kunna ändra rotationsriktning. Förändringar i rotationshastigheten på grund av olika driftpunkter eller ojämna rörelser under syntesen måste också observeras genom att ta hänsyn till systemets masströghet.
• Gränsförhållanden: Miljöförhållanden bör också beaktas vid val av linjära ställdon. Installationsutrymmet bestäms av miljön och periferin och kan utesluta vissa principer. Vikt kan också spela en viktig roll vid denna tidpunkt.

Exempel på tillämpningar för linjära drivenheter inom maskinteknik

Tillämpningen av linjära ställdon i maskinteknik är olika och flera utföringsformer kan ofta implementeras för en applikation. Exempel på linjär rörelse inom maskinteknik är:

• Sorteringssystem: En dragvev rör sig vinkelrätt mot ett transportband och skjuter ner komponenter från transportbandet till sidan.
• 3D-skrivare: Industriella 3D-skrivare använder linjära ställdon för positionering.
• Fräs: Rörelsekontrollsystemet i en CNC-maskin bildas av en ledskruv per axel.
• Märkning: Kamväxlar eller skjutreglage vevmekanismer etikett flaskor inom medicinsk teknik eller allmän förpackningsteknik.
• Robotik: Robotar i industriella miljöer använder kulskruvar för att uppnå exakt och lågfriktionsrörelse med stora verkande krafter.
• Justering: Skruvtransmissioner, såsom ledskruvsdrivenheter, används för att låsa komponenter i fixturer.

Vid syntetisering av en linjär enhet, såsom en glidvev, har MISUMI-verkstaden rätt kontakter, såsom gångjärnsbultar och gångjärnslagerblock, för att stödja rotationsrörelser, såväl som ledade armar, vevstakar och sfäriska lager för att utforma utväxlingen.

Komponenter som inte kan bytas ut mot standardiserade delar och inköpta delar kan beställas på meviy. Meviy-sidan är ett kontraktstillverkningsformulär där du kan använda CAD-modeller för att göra en beställning - allt utan att rita härledning. Sidan kommer att upptäcka från den uppladdade modellen om det är en plåtdel, vänd del eller fräst del och kommer att beräkna ditt pris och ledtid.