Автоматизация машин — важнейшая часть промышленной автоматизации. Автоматизация машин охватывает процессы, которые подразумевают выполнение реальных производственных операций в короткие сроки и с высокой точностью, например, машины для розлива в бутылки, упаковочные машины, этикетировочные машины и т. д. Процессы, связанные с фактическим подсчётом продукции, называются процессами автоматизации машин.

Таким образом, управление движением является важной частью автоматизации машин, поскольку, управляя движением, вы непосредственно и непрерывно управляете движением механических частей. Управление механическими частями обеспечивает точное получение желаемых результатов. Управление движением в основном делится на две категории: линейное и вращательное.

Что такое линейное движение?

Как следует из названия, линейное движение — это процесс, при котором механическая часть движется по прямой линии. Например, рассмотрим режущий станок. Предположим, на вашей фабрике производят шоколадные торты. На производственной линии вам необходимо регулярно нарезать торты для получения более мелких деталей. Резак будет непрерывно управляться для резки в вертикальном направлении. Это линейное движение.

Другие популярные области применения — линейные двигатели, направляющие, подшипники и актуаторы. Давайте рассмотрим различные типы устройств, используемых в системах линейного перемещения, чтобы лучше понять концепцию.

Устройства линейного перемещения

Актуатор — это пневматическое устройство, которое при подаче электричества использует входящий воздух для своего перемещения и выполнения задачи. При отключении электричества он перекрывает подачу воздуха и возвращается в исходное положение. Это самое простое определение актуатора.

Линейный привод

Линейный привод, как следует из названия, движется по прямой линии и выполняет требуемое действие при срабатывании. При движении по прямой необходимо учитывать движение по оси XY. Привод может двигаться как по оси X, так и по оси Y. Поэтому при проектировании и использовании линейного привода необходимо учитывать этот фактор. Помимо этих двух, линейный привод также может двигаться по оси Z.

При программировании линейного привода необходимо знать, требуется ли его перемещение в одном направлении или в нескольких одновременно. Это важно для определения механической прочности, надежности и точности привода. Линейные приводы обычно перемещаются по каретке или рельсу. Поэтому это также необходимо учитывать в зависимости от области применения.

Шарико-винтовые приводы

Шарико-винтовые приводы работают на механических винтах через рециркуляционные шарикоподшипники. Винт непрерывно вращается благодаря рециркуляции, что обеспечивает его быстрое и эффективное прямолинейное вращение.

Весь узел перемещается по резьбовому валу и преобразует вращательное движение в поступательное. Они обеспечивают высокий крутящий момент и работают с низким трением. Это сокращает время простоя и уменьшает тепловыделение при движении.

Ременные приводные приводы

Ремённые приводы — ещё одно новшество в технологии линейного перемещения. Они работают по принципу ленточного конвейера, посредством зубчатого ремня, соединённого двумя круглыми шкивами.

Если посмотреть на конвейерную ленту, линейно перемещающуюся между двумя позициями, то эта технология работает аналогично и в приводе с ременным приводом. Ременной привод заключён в алюминиевый корпус, а грузоподъёмная каретка движется сверху по рельсам.

Факторы, которые следует учитывать при линейном движении. Некоторые важные факторы обсуждаются ниже.

Сила

Как обсуждалось ранее, линейное движение может осуществляться как по одной, так и по нескольким осям. Объект может либо нести нагрузку, либо свободно перемещаться, выполняя другую задачу.

В любом случае, сила — очень важный фактор при выборе подходящего устройства. В зависимости от веса груза (если он есть) или того, насколько быстро он должен достичь места назначения, сила играет здесь очень важную роль. Сила также может помочь определить, какое трение необходимо для выполнения этой задачи.

Скорость

Время играет очень важную роль в автоматизации машин. Поскольку вы что-то производите, то при низкой скорости производства машина становится бесполезной. Таким образом, скорость в сочетании с силой показывает, сколько энергии потребуется устройству для работы. Если устройство способно выдерживать большой вес, но при этом работает медленно, это серьёзно затрудняет производственный процесс.

Кроме того, принимая во внимание скорость, необходимо учитывать два параметра: время разгона и время торможения. Если требуется быстрое замедление, то устройство должно иметь возможность быстро снижать скорость без рывков и потерь на трение. То же самое относится и к времени разгона.

По сути, необходимо позаботиться о том, чтобы устройство не давало сбоев в течение любого установленного времени (хотя у каждой машины есть свои ограничения по установленному времени, она должна, по крайней мере, исправно работать в заданном диапазоне).

Длина хода

При работе с линейными приводами необходимо знать, на какое расстояние они могут перемещаться. Каждый тип линейного привода имеет свой собственный набор длин хода. Чем больше длина хода, тем больше гибкости вы получаете для управления механизмом.

Это объясняется тем, что вы получаете лучший доступ к конечному продукту, и вы можете рассмотреть возможность размещения машины на некотором расстоянии, чтобы появилось больше места для размещения чего-то еще.

Рабочий цикл

При непрерывной работе линейного устройства с перерывами он также имеет определенный ресурс прочности и надежности. Количество циклов работы машины в день или в год без сбоев определяет ее рабочий цикл. По сути, это частота работы машины.