В классической физике выделяют четыре основных типа движения: линейное, вращательное, возвратно-поступательное и колебательное. При применении этих типов движения к механическим устройствам это естественное физическое явление преобразует движение в силу. Эта сила или мощность затем используется для создания выходного движения, приводящего в движение оборудование или машины. В промышленной автоматизации используется широкий спектр оборудования, использующего эти различные типы систем движения, обычно вращательного или линейного, а иногда и их комбинации.

Линейное движение

Линейное движение — простейшая и наиболее фундаментальная форма движения, характеризующаяся изменением положения тела в одном направлении. Представьте себе человека, идущего, плывущего или бегущего по прямой, или механический объект, например, транспортное средство, движущееся по прямой. Система линейного движения основана на механизме, который перемещает груз вдоль одной оси. В пневматике грузы перемещаются по прямой с помощью таких устройств, как линейные двигатели, направляющие, приводы или шарико-винтовые передачи. Этот тип систем движения чаще всего встречается в таких областях, как погрузка-разгрузка материалов, обработка на станках с ЧПУ, упаковка, паллетирование и робототехника.

Типы линейных приводов

Различные технологии привода используют линейное движение, каждое из которых имеет свои преимущества.

1. Линейные двигателиОни обеспечивают прямое линейное движение. Они могут быстро разгоняться до высоких скоростей и не требуют механического преобразования. Они отлично подходят для подъемно-транспортных операций.

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

3. Шариковые винтовые передачиПреобразуют вращательное движение в линейное. Они чрезвычайно точны и эффективны и широко используются в робототехнике и других областях применения, например, в станках с ЧПУ.

4. Реечные и шестеренчатые системыОбеспечивают высокую грузоподъёмность и большие расстояния перемещения, используя зубчатые передачи для преобразования вращательного движения в линейное. Этот тип привода используется в портальных системах и крупногабаритном оборудовании.

Вращательное движение

Простейшей формой вращательного движения является колесо, вращающееся или вращающееся в любом направлении вокруг центральной оси или точки опоры. Движение может быть самогенерирующимся, как торнадо или вращение Земли, но в системах автоматизации оно создаётся вращательными приводами, зубчатыми передачами или поворотными столами.

Поворотный привод генерирует энергию в радиусе, который может быть частью окружности или полным непрерывным оборотом. Системы вращательного движения применяются в турбинах для получения энергии из ветра, воды или пара, шпинделях станков, сверлильных и шлифовальных инструментах, сочленениях роботов и индексных столах.

Типы вращательного привода

Поворотные устройства классифицируются по источнику питания или энергии: ручные, электрические или гидравлические (гидравлические или пневматические).

1. Ручные приводыСоздают вращательное движение с помощью зубчатой ​​передачи, обычно ручного колеса, которое передает энергию вращения через зубчатую передачу исполнительному элементу. Механический крутящий момент снижает усилие, необходимое для перемещения большого груза.

2. Электроприводы вращенияОбычно они работают от двигателя, управляющего системой зубчатых передач. Они, как правило, реверсивны и могут генерировать угловое вращение или колебания. Электрический контроллер регулирует входной ток двигателя, что позволяет изменять ускорение и скорость.

3. Гидравлические роторные приводыИспользование сжатого воздуха или жидкости для создания движения. Существует множество способов добиться этого, включая реечную передачу, давление на лопасти или диафрагму, а также систему поршня и вращающейся муфты, называемую кулисным механизмом.

Комбинированные системы движения

Более сложные задачи создают систему, сочетающую различные типы движения, чаще всего линейные и вращательные. Они встречаются в таких приложениях, как операции по перекладке и робототехника, где они используются для различных типов роботов и некоторых роботизированных рук. Вы также увидите технологические достижения в решениях для управления многоосевым движением и сложного электронного программирования.

Комбинированные приводы движения

Для достижения 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. Шестерни— это механические устройства, передающие крутящий момент посредством зубчатого зацепления. Зубья зубчатой ​​передачи входят в зацепление с зубьями другой шестерни или привода, создавая вращательное усилие. Зубчатые передачи обычно имеют круглую форму, с зубчатой ​​окружностью, но зубья также могут располагаться на внутреннем диаметре зубчатого колеса. Такие конструкции обычно используются в приложениях, где важны компактность и масса, и обеспечивают высокий уровень контроля крутящего момента и скорости. Две или более взаимозацепляющихся шестерни также могут работать последовательно, образуя зубчатую передачу для передачи вращательного движения, обычно приводимую в действие электродвигателем.

2. Ременные передачиОбычно они состоят из гибкой круглой ленты или ремня, соединяющего пару шкивов. Они приводятся в движение двигателем, и их циклическое движение передает вращательный момент из одной точки в другую. Они очень полезны в приложениях, требующих перемещения на большие расстояния, поскольку они легче, тише, дешевле и эффективнее зубчатых передач. Наиболее распространенное применение ременных передач — конвейерные системы и кулачковые ремни двигателей.

3. Как шариковый винт,Ходовые винты преобразуют вращательное движение винта или гайки в поступательное. Ходовые винты и гайки используют винтовую резьбу для передачи 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 пригодными как для приводов, требующих высокой точности и скорости, например, для головок считывания дисков, так и для приводов, требующих низкой скорости и высокого крутящего момента, например, для верстачных тисков. Ходовые винты также подходят для применений, требующих высокой передачи нагрузки или точного перемещения, и широко используются в любительском машиностроении и робототехнике.

Какой тип движения выбрать?

Выбор типа системы перемещения во многом зависит от области применения и рабочей среды. Сколько у вас свободного пространства и какое расстояние необходимо преодолеть? Также следует учитывать требуемые точность и скорость, а также необходимое усилие для выполнения задачи. Выбор линейной, вращательной или комбинированной системы перемещения может потребовать сложных расчётов. Если у вас возникли сомнения или вам нужна помощь, обращайтесь к нашим специалистам FUYU Motion.