Автоматизация машин является очень важной частью промышленной автоматизации. Автоматизация машин занимается процессами, которые означают реальную производственную деятельность в кратчайшие сроки, например, машины для розлива в бутылки, упаковочные машины, этикетировочные машины и т. д. Процессы, которые связаны с фактическим подсчетом продукции, называются процессами автоматизации машин.

Управление движением, таким образом, является важной частью автоматизации машин, поскольку при управлении движением вы напрямую контролируете непрерывное перемещение механических частей. Управление механическими частями приводит к точному производству желаемых результатов. Управление движением в основном делится на две категории – линейное и вращательное.

Что такое линейное движение?

Как следует из названия, прямолинейное движение — это движение механической части по прямой линии. Например, рассмотрим станок для нарезки. Допустим, у вас на фабрике есть шоколадные торты. На производственной линии вам нужно регулярно нарезать торты для получения более мелких кусочков. Станок для нарезки будет непрерывно управляться таким образом, чтобы нарезать в вертикальном направлении. Это прямолинейное движение.

Среди других популярных применений — линейные двигатели, направляющие, подшипники и исполнительные механизмы. Давайте рассмотрим различные типы реальных изделий, используемых в линейном перемещении, что поможет вам лучше понять эту концепцию.

Устройства линейного перемещения

Исполнительный механизм — это пневматическое устройство, которое при подаче электрического тока использует поступающий воздух для самопроизвольного движения и выполнения задачи. При отключении электричества подача воздуха прекращается, и устройство возвращается в исходное положение. Это самое базовое определение исполнительного механизма.

Линейный актуатор

Линейный актуатор, как следует из названия, перемещается по прямой линии и выполняет требуемое действие при срабатывании. При движении по прямой линии необходимо учитывать движение по осям XY. Актуатор может перемещаться как по оси X, так и по оси Y. Поэтому при проектировании и использовании линейного актуатора необходимо учитывать этот фактор. Помимо этих двух направлений, линейный актуатор также может перемещаться по оси Z.

При программировании линейного актуатора необходимо знать, нужно ли его перемещать в одном направлении или одновременно в нескольких. Это важно для определения механической прочности, надежности и точности актуатора. Линейные актуаторы в основном перемещаются по каретке или направляющей. Поэтому это также необходимо учитывать в зависимости от области применения.

Шариковинтовые приводы

Шариковинтовые приводы работают на основе механических винтов через шарикоподшипники с рециркуляцией шариков. Винт непрерывно перемещается за счет рециркуляции, что позволяет ему быстро и эффективно вращаться в прямолинейном направлении.

Вся конструкция перемещается по резьбовому валу и преобразует вращательное движение в линейное. Она обеспечивает высокий крутящий момент и работает при низком трении. Это сокращает время простоя и уменьшает тепловыделение в процессе движения.

Приводы с ременной передачей

Ременные приводы — еще одно новшество в технологии линейного перемещения. Они работают так же, как конвейерная лента, посредством зубчатого ремня, соединенного между двумя круглыми шкивами.

Если вы видите конвейерную ленту, движущуюся линейно между двумя положениями, то эта технология работает аналогично и в приводе с ременной передачей. Ременная передача заключена в алюминиевый корпус, а несущая каретка перемещается сверху по направляющим.

Факторы, которые следует учитывать при линейном движении – некоторые из важных факторов обсуждаются ниже.

Сила

Как обсуждалось ранее, линейное движение может происходить как по одной, так и по нескольким осям. Объект может либо нести груз, либо свободно перемещаться для выполнения другой задачи.

В любом случае, сила является очень важным фактором при выборе подходящего устройства. В зависимости от веса груза (если он есть) или скорости, с которой необходимо достичь пункта назначения, сила играет здесь очень важную роль. Сила также может помочь определить, какое трение необходимо преодолеть для выполнения данной задачи.

Скорость

Время играет очень важную роль в автоматизации машин. Поскольку вы производите продукцию, если скорость производства низкая, то машина бесполезна. Таким образом, скорость в сочетании с усилием показывает, сколько энергии потребуется устройству для работы. Если оно способно поднимать большой вес, но при этом работает медленно, это серьезно затруднит производственный процесс.

Кроме того, при рассмотрении скорости необходимо учитывать два временных параметра – время разгона и время замедления. Если, допустим, требуется быстрое замедление, то устройство должно быстро снижать скорость без рывков или потерь на трение. То же самое относится и ко времени разгона.

В принципе, необходимо следить за тем, чтобы устройство не выходило из строя в течение заданного времени (хотя у каждой машины есть свои ограничения по времени, она должна, по крайней мере, исправно работать в заданном диапазоне).

Длина хода

При работе с линейными актуаторами необходимо знать их максимальное перемещение. Каждый тип линейного привода имеет свой набор значений длины хода. Чем больше длина хода, тем больше возможностей для работы с устройством.

Это объясняется тем, что вы получаете более широкий охват конечного продукта и можете рассмотреть возможность размещения оборудования на некотором расстоянии, что позволяет освободить больше места для размещения других устройств.

Рабочий цикл

При непрерывной работе линейного механизма, включаемого и выключаемого, у него тоже есть определенный срок службы, необходимый для обеспечения долговечности и надежности. Количество циклов работы механизма в день или в год без сбоев определяет его рабочий цикл. По сути, это частота работы механизма.