В классической физике выделяют четыре основных типа движения: линейное, вращательное, возвратно-поступательное и колебательное. При применении к механическим устройствам это естественное физическое поведение преобразует движение в силу. Эта сила или мощность затем используется для создания некоторого выходного движения, которое приводит в движение оборудование или механизмы. В промышленной автоматизации мы используем широкий спектр оборудования, в котором применяются эти различные типы систем движения, обычно вращательные или линейные, но иногда и их комбинация.

Линейное движение

Линейное движение — это простейшая и наиболее фундаментальная форма движения, характеризующаяся изменением положения в одном направлении. Представьте себе человека, идущего, плавающего или бегущего по прямой линии, или механический объект, например, транспортное средство, движущееся по прямой дороге. Система линейного движения основана на некотором механизме, перемещающем груз вдоль одной оси. В пневматике грузы приводятся в движение по прямой линии с помощью таких устройств, как линейные двигатели, направляющие или приводы, или шариковинтовые передачи. Этот тип систем движения чаще всего встречается в таких областях применения, как погрузочно-разгрузочные работы, обработка на станках с ЧПУ, упаковка, паллетирование и робототехника.

Типы линейных приводов

В различных технологиях привода используется линейное перемещение, каждая из которых имеет свои преимущества.

1. Линейные двигателиОни обеспечивают прямолинейное перемещение. Они способны быстро разгоняться до высоких скоростей и не требуют механического преобразования. Они очень хорошо подходят для операций захвата и перемещения.

2. Линейные направляющиеТакие направляющие, как роликовые или рельсовые, обеспечивают плавное линейное перемещение с низким коэффициентом трения. Они часто используются в системах автоматизации и станках для поддержки тяжелых грузов.

3. Шариковые винтыОни преобразуют вращательные движения в линейные. Они чрезвычайно точны и эффективны и широко используются в робототехнике и таких областях, как станки с ЧПУ.

4. Реечные системыОни обеспечивают высокую грузоподъемность и большой ход, используя зубчатые передачи для преобразования вращательного движения в линейное. Такие приводы используются в портальных системах и крупногабаритной технике.

Вращательное движение

Простейшей формой вращательного движения является колесо, когда объект вращается вокруг центральной оси или точки опоры в любом направлении. Движение может быть самопроизвольным, как, например, торнадо или вращение Земли, но в системах автоматизации оно создается вращательными приводами, системами с зубчатой ​​передачей или поворотными столами.

Вращательный привод генерирует энергию в радиусе, который может представлять собой часть угла окружности или полный, непрерывный оборот. Системы вращательного движения применяются в таких областях, как турбины для выработки энергии из ветра, воды или пара, шпиндели станков, сверлильные или шлифовальные инструменты, шарниры роботов и поворотные столы.

Типы роторных приводов

Вращающиеся устройства классифицируются по источнику энергии, включая ручные, электрические или гидравлические (или пневматические).

1. Ручные приводыВращательное движение создается с помощью зубчатой ​​передачи, обычно это колесо с ручным приводом, которое передает энергию вращения через зубчатую передачу к приводному элементу. Механический крутящий момент уменьшает усилие, необходимое для перемещения большого груза.

2. Электрические роторные приводыОбычно они работают от двигателя, управляющего системой шестерен. Как правило, они реверсивны и могут создавать угловое вращение или колебания. Электрический контроллер регулирует входной ток двигателя, поэтому он может изменять ускорение и скорость.

3. Гидравлические роторные приводыДля создания движения используется сжатый воздух или жидкость. Существует множество способов сделать это, включая использование реечной передачи, давления на лопатку или диафрагму, а также поршневой и вращающейся муфтовой системы, называемой «скотчевым ярмом».

Комбинированные системы движения

Более сложные задачи требуют создания системы, сочетающей различные типы движения, чаще всего линейные и вращательные. Они применяются в таких областях, как операции захвата и перемещения, а также в робототехнике, где используются различные типы роботов и некоторые роботизированные манипуляторы. Кроме того, можно увидеть технологические достижения в решениях для управления многоосевым движением и сложного электронного программирования.

Комбинированные приводы движения

Для обеспечения точного перемещения с помощью комбинированных приводов основными решениями являются зубчатые передачи, ременные передачи и ходовые винты. Каждое решение имеет свои сильные и слабые стороны, включая повторяемость, скорость позиционирования, точность и стоимость.

1. ШестерниЭто механические устройства, передающие крутящий момент путем соединения зубьев. Зубья зубчатого механизма зацепляются с соответствующими зубчатыми деталями в другой шестерне или приводе, создавая вращательную силу. Шестерни обычно имеют круглую форму с зубчатой ​​окружностью, но также возможно размещение зубьев на внутреннем диаметре зубчатого колеса. Такие конструкции обычно используются в областях применения, где важны габариты и вес, и обеспечивают высокую степень контроля крутящего момента и скорости. Две или более зацепляющихся шестерни также могут работать последовательно в качестве зубчатой ​​передачи для передачи вращательного движения, обычно приводимого в движение двигателем или мотором.

2. Ременные приводыОбычно они состоят из гибкой круглой ленты или ремня, соединяющего пару шкивов. Они приводятся в движение двигателем, и их циклическое движение передает вращательную силу из одного места в другое. Они очень полезны в приложениях, где необходимо перемещаться на большие расстояния, поскольку они легче, тише, дешевле и эффективнее в работе, чем зубчатые передачи. Наиболее распространенное применение ременных передач — в конвейерных системах и кулачковых ремнях двигателей.

3. Как шариковый винт,Ходовые винты, или силовые винты, преобразуют вращательное движение винта или гайки в линейное. Ходовые винты и гайки используют винтовую резьбу для поступательного движения, поэтому их также часто называют трансляционными винтами. Они выпускаются в широком диапазоне размеров и значений, что позволяет определить величину перемещения за один оборот винта. Это делает их подходящими как для приводов, требующих высокой точности и скорости, например, для головок дисковода, так и для приводов, требующих низкой скорости и высокого крутящего момента, например, для тисков. Ходовые винты также хорошо подходят для применений, требующих высокой передачи нагрузки или точного перемещения, и широко используются в любительской технике и робототехнике.

Какой тип движения вам следует выбрать?

Выбор типа системы перемещения во многом зависит от вашей задачи и рабочей среды. Сколько места у вас есть или какое расстояние нужно преодолеть? Другие факторы, которые следует учитывать, включают требуемую точность и скорость, а также необходимую силу для выполнения задачи. Выбор линейных, вращательных или комбинированных систем перемещения может потребовать сложных расчетов. Если у вас возникли сомнения или вам нужна помощь, не стесняйтесь обращаться к нашим экспертам в FUYU Motion.