Dall'invenzione del motore elettrico, gli ingegneri hanno cercato modi per utilizzare il loro principio di funzionamento per generare movimento lineare anziché il movimento rotante, come si vede in Attuatori rotanti. Nel secolo scorso circa, hanno ideato una serie di modi per farlo accadere.
Il metodo più comune per creare un movimento lineare è l'uso di viti, che, in sostanza, simili a quelli che sollevano il telaio di un'auto quando sono stati girati. I jackscrews esistono in tutto, dagli argani e gli ascensori della barca alle presse e alle cinture del trasportatore.
Ma se sei ancora confuso su ciò che definisce gli attuatori lineari, non sei solo. Ecco perché stiamo affrontando questo argomento confuso e ti spieghiamo una volta per tutte. Abbiamo escogitato una guida che ti fornirà tutte le informazioni in modo semplice e facile da capire.
Cos'è un attuatore lineare?
Gli attuatori lineari sono semplici dispositivi elettromeccanici che trasformano l'energia elettrica in movimento lineare invece di attuatori di rotazione. Gli attuatori lineari tendono ad essere più compatti, accurati e affidabili di Attuatori rotanti, rendendoli la soluzione ideale per molte applicazioni che coinvolgono il movimento lineare.
Gli attuatori lineari hanno anche il netto vantaggio di richiedere meno marcia o altri componenti per convertire il movimento rotante nella quantità desiderata di movimento lineare. Ad esempio, alcuni martinetti hanno bisogno di diversi ingranaggi per generare un pollice di movimento lineare. Attuatori lineari Hai bisogno di solo due o tre componenti al massimo.
Gli attuatori lineari possono trasformare una semplice spinta o tirare in un arco che si estenderà per quanto il braccio consentirà. In effetti, la versatilità e la semplicità degli attuatori lineari li rendono i preferiti tra i professionisti del settore.
Come funzionano gli attuatori lineari?
Gli attuatori lineari sono semplici dispositivi elettromeccanici che si basano su un motore elettrico e un'asta filettata. L'asta filettata si collega all'oggetto che si muove in una linea. Allo stesso tempo, il motore provoca movimento rotante all'interno dell'asta filettata. Mentre l'asta gira, si muove lungo un asse. Semplice come quella!
Gli attuatori lineari sono costituiti da due sezioni primarie: una sezione telescopica e una sezione di azionamento. La sezione telescopica è costituita da due barre di metallo (chiamate "azione" e "trascina") che scivolano l'una sull'altra quando spostate dal motore al suo interno. La sezione dell'unità contiene un motore e un'asta filettata collegata. Il motore gira, guidando l'asta filettata lungo la sezione telescopica.
Mentre l'asta filettata si muove, provoca il movimento attivo nelle barre di azione/resistenza, spostandole lungo un asse (quindi "attuatore lineare"). Tuttavia, la precisione degli attuatori lineari si riferisce al design dell'azione/drag bar e dei loro motori incorporati, quindi è qui che entra in gioco l'attuatore giusto.
Quali sono i tipi di attuatori lineari?
Gli attuatori lineari esistono come quattro tipi principali, in base al modo in cui sono alimentati. I quattro tipi sono elettromagnetici, pneumatici, idraulici e piezoelettrici. Questi attuatori possono essere attivi o passivi, con il primo che si basa sulla potenza elettrica e il secondo non ha una fonte di alimentazione.
All'inizio, potresti pensare che sia una cosa negativa che gli attuatori non siano più generalizzati nella loro funzione. Ma il fatto che ci siano così tanti tipi ti andranno a lungo a lungo termine. Come settori diversi hanno riscontrato vari problemi. Hanno ideato le proprie soluzioni utilizzando nuovi tipi di attuatori lineari per gestire meglio le loro sfide uniche.
Il risultato è un sacco di diversi tipi di attuatori che soddisfano esigenze e problemi specifici. Questo di per sé è un enorme vantaggio poiché consente a ogni tipo di attuatore lineare di servire il proprio scopo e farlo meglio. Ecco una ripartizione di come funziona ogni tipo di attuatore e di ciò che hanno deciso di raggiungere.
Attuatori elettromagnetici
Gli attuatori elettromagnetici utilizzano una corrente elettrica per il loro funzionamento. I principi dietro gli attuatori elettromagnetici sono come quelli per elettromagnetismo, motori di guida o solenoidi. La corrente guida un filo avvolto attorno a un materiale ferromagnetico come l'acciaio, che gira e spinge contro le barre di trascinamento.
Quando si verifica una corrente, genera un campo magnetico che attira altri materiali ferromagnetici come il ferro. Una volta che la corrente smette di fluire, il campo magnetico si indebolisce e il nucleo di ferro vola fuori dal cilindro. Questo principio consente agli elettromagneti di raccogliere oggetti metallici, quindi cambiamenti lineari di attuatori elettromagnetici cambiando la direzione.
Per funzionare, ci deve essere un meccanismo a molla che mantiene la tensione sul filo per "lanciare" il nucleo e restituirlo nella sua posizione originale. Come puoi immaginare, è qui che entra in gioco la resilienza degli attuatori lineari. Sono molto più resistenti di quanto si possa pensare.
Attuatori pneumatici
Gli attuatori pneumatici condividono le stesse funzionalità degli strumenti pneumatici. Questi servono la stessa forma e funziona come vari tipi di tubi, cilindri e valvole. Attuatori pneumatici Lavora usando aria compressa o fluidi per alimentare cose come i pistoni. Quando l'aria o il liquido vengono introdotti nel cilindro, spinge su un pistone che fa muoversi.
È importante ricordare che gli attuatori pneumatici sono generalmente più semplici e più compatti di quelli idraulici, rendendoli un'opzione eccellente per le applicazioni a casa. Tuttavia, in genere sono limitati dalla pressione o dal fluido più ampia del gas per guidare il pistone. Inoltre, hanno bisogno di più manutenzione e cure rispetto ad altri tipi di attuatori lineari.
Per utilizzare un attuatore pneumatico, è semplicemente necessario avviare il flusso d'aria o del fluido attraverso il cilindro di lavoro. Ricorda che gli attuatori lineari alimentati ad aria sono quasi sempre abbinati a una pompa elettrica per fornire un alimentatore d'aria quando necessario.
Attuatori idraulici
Gli attuatori idraulici sono RAM che possono essere utilizzati per compiti come gli oggetti pesanti di sollevamento o spostamento. Sono costituiti da un cilindro e un pistone sommerso nell'olio, che fornisce resistenza a causa della loro viscosità.
Quando la corrente passa, il calore viene generato e riduce la viscosità dell'olio circostante. La conseguente riduzione della resistenza rende più facile spingere il pistone contro la resistenza del petrolio.
Quando si utilizza un attuatore lineare idraulico, un fluido (generalmente olio o acqua) viene pompato nel cilindro, costringendolo ad espandersi. Questo processo è controllato da una valvola e fa muovere un oggetto collegato rispetto al suolo.
Attuatori piezoelettrici
Gli attuatori piezoelettrici lavorano sul principio della piezoelettricità, che è la carica elettrica che si accumula in determinati materiali quando vengono messi sotto stress meccanico o pressione. Ad esempio, se ti accartoni di un foglio di alluminio, genererà una carica elettrica e creerai una scintilla se la tocchi.
Si scopre che questo processo può produrre movimenti lineari anziché cariche elettriche. Il modo in cui funziona è che i cristalli sono attaccati a entrambi i lati del materiale, quindi la tensione viene applicata su di essi. Uno dei cristalli funge da elettrodo e fa scorrere gli elettroni in una direzione attraverso il materiale. Al contrario, l'altro cristallo li fa muovere nella direzione opposta.
Gli attuatori piezoelettrici si trovano in genere in applicazioni come macchine e stampanti stereolitografici, in cui il posizionamento esatto e la precisione sono fondamentali per il successo.
A cosa sono usati gli attuatori lineari?
Gli attuatori lineari sono ampiamente utilizzati in diverse applicazioni, ma hanno tutti una cosa in comune. Può sembrare ovvio, ma possono far muovere un oggetto linearmente.
Potrebbe non sembrare un grosso problema. Tuttavia, se si considera quante cose hanno bisogno di un movimento lineare per essere efficaci, ha senso che la necessità di questo tipo di dispositivo sia così diffusa ovunque. Puoi vedere esempi di attuatori lineari ovunque nella vita di tutti i giorni, dall'interno della casa ai magazzini più giganti del mondo e agli impianti di produzione.
Attuatori lineari in casa
Un tipico usi familiari per gli attuatori lineari includono porte del garage, cancelli e tende nel tuo salotto. I meccanismi sono abbastanza leggeri e compatti da adattarsi comodamente alle case dei consumatori del settore non produttore. Gli attuatori lineari si trovano anche comunemente nelle finestre drive-thru e alle finestre dei cassieri bancari.
La maggior parte delle persone non si rende conto di essere inclusi come Parte degli articoli di tutti i giorni come porte, porte del garage e finestre. Tuttavia, questi dispositivi sono all'ordine del giorno in quelli che potresti considerare materiali da costruzione di fascia alta a causa della loro versatilità.
Servono allo stesso scopo alla fine della giornata, solo su diverse economie di scala. Ecco alcuni dettagli su come questi attuatori lineari funzionano in casa.
Porte da garage e porte di ferro
Gli attuatori lineari sono un elemento piccolo ma essenziale nelle grandi macchine che aprono e chiudono le porte del garage. Gli attuatori lineari sono usati per spingere un grande e pesante apri della porta avanti e indietro per aprire la porta del garage.
Supponiamo di aver aperto manualmente la porta del garage e di aver guardato dentro tutte le parti. In tal caso, potresti aver visto il motore elettrico collegato da una catena a un sistema di puleggia che apre la porta.
TV monti e stand
I supporti TV e gli stand probabilmente non sono la prima cosa che viene in mente quando pensi agli attuatori lineari, ma stanno facendo un lavoro essenziale. Questi sono abituati Regola il tuo angolo televisivo con uno sforzo minimo. Sono in genere utilizzati negli hotel per rendere più facile per le pulizie per pulire e cambiare i canali dei televisori dell'hotel. Tuttavia, li troverai anche in alcuni supporti per la casa.
Parti automobilistiche
Un altro esempio di questo è nella tua macchina. Le auto usano attuatori lineari come parte del loro sistema di frenata. Il pedale del freno del conducente è collegato a un'asta di spinta che corre sul cilindro principale. È qui che il fluido idraulico spinge contro i pistoni all'interno del cilindro, che fa espandere le scarpe su ciascuna ruota.
Attuatori lineari nell'industria
Gli attuatori lineari sono dotati di molte applicazioni in contesti industriali all'interno degli impianti di produzione. Ad esempio, nella produzione, gli attuatori lineari fungono da camere di pressione. Questi generano quindi getti d'acqua ad alta pressione per tagliare, forma o materiali di perforazione come pietra, alluminio, acciaio e cemento.
Ma sono generalmente usati per il sollevamento e il trasporto. In un magazzino, vengono utilizzati per sollevare oggetti pesanti come pallet o contenitori da un luogo all'altro. Possono anche essere trovati in altre impostazioni di tipo distribuzione. In queste impostazioni, si alzano, si abbassano e spingono grandi attraverso la pianta o da un molo all'altro.
Gli attuatori lineari possono anche essere trovati nell'applicazione delle linee di montaggio, dove hanno il compito di spostare singoli pezzi della catena di montaggio lungo il suo ciclo. Di seguito sono riportati alcuni casi d'uso più specifici di attuatori lineari dalla catena di montaggio.
Sistemi di trasporto
I sistemi di trasporto utilizzano attuatori lineari per trasportare materiali. Esistono una varietà di sistemi di trasporto che svolgono una varietà di funzioni. Un trasportatore a cinghia utilizza una serie di pulegge o rulli per spostare gli oggetti orizzontalmente. Il motore elettrico alimenta il dispositivo a rullo, che si sposta lungo la pista per consegnare gli articoli.
Macchine a retà
Macchine a retà Usa attuatori lineari per raggruppare gli oggetti insieme tramite nastro adesivo. Questa macchina è composta da morsetti, una testa di unità e un effettore finale che fa la connessione finale. L'effettore finale consente inoltre di collegare le estremità del nastro di reggiseno sul lato corrispondente.
Scegli e posiziona robot
Questi robot sono progettati per raccogliere oggetti da uno scaffale e metterli in un altro contenitore. Questo è un compito importante che assiste gli umani con i loro lavori quotidiani. Esistono due tipi di robot utilizzati in questa applicazione. Il primo tipo è progettato per gestire oggetti rigidi come le scatole. Al contrario, il secondo tipo (micromanipolatori) si occupa di oggetti delicati come sandwich o hamburger.
Attuatori lineari utilizzati per l'automazione
Uno dei più grandi industrie crossover per gli attuatori lineari è l'automazione, industriale o per scopi tecnici e scientifici. Ad esempio, i bracci robotici hanno spesso bisogno di un attuatore lineare per movimenti precisi del braccio. In questo caso, i dispositivi vengono utilizzati per sollevare e abbassare gli oggetti in modo controllato.
La differenza principale è che gli attuatori lineari devono resistere ad alte quantità di usura dall'uso quotidiano nel mondo dell'automazione. Un attuatore lineare motorizzato deve essere in grado di lavorare più e più volte senza rompersi. Questi dispositivi devono spesso sollevare anche oggetti pesanti, che possono pesare verso l'alto di 1.000 libbre!
Poiché queste macchine sono spesso coinvolte nel processo di produzione e nella ricerca specialistica, è fondamentale che non si scontrano con altri frammenti di macchinari o con persone che potrebbero essere nelle vicinanze. Questo è ciò che rende questa tecnica così adatta, in quanto può fornire i movimenti esatti richiesti.
Veicoli guidati automatizzati (AGV)
Gli AGV sono essenziali per il sistema di magazzino perché aiutano a spostare pacchetti più grandi intorno alla struttura. Un AGV è un piccolo veicolo utilizzato in ambienti in cui i lavoratori devono portare le cose da un posto all'altro. Come puoi immaginare, questi veicoli sono fondamentali in contesti industriali in cui i lavoratori devono trasportare carichi pesanti per lunghe distanze.
L'AGV si muove lungo una pista costituita da cinture di trasportatore e sensori usati per determinare se il percorso è esatto o se c'è un ostacolo davanti a essa, come un carrello elevatore. Utilizza la tecnologia stop-and-go e viene utilizzato principalmente per la consegna di articoli. Tuttavia, può anche essere usato per trasportare grandi bidoni dal magazzino secondo necessità.
Quando gli AGV vengono gestiti da un operatore, vengono spesso definiti "cavalcate e guida". Quando sono completamente automatizzati, vengono indicati come "passerella in movimento" o "trasportatore robot". La grande differenza è che una volta raggiunta la sua destinazione nella passerella in movimento, deve essere in grado di rilevare la posizione e impedirsi di scivolare via.
Tabella di posizionamento lineare
I sistemi di tabella lineare utilizzano attuatori lineari per controllare la posizione di una tabella supportata da ruote o rulli. L'attuatore lineare fornirà la forza richiesta per il posizionamento dall'alto verso il basso (cioè spostando l'oggetto nel suo punto di partenza). Questi sistemi sono disponibili in configurazioni a 2 assi e a 3 assi.
I sistemi a 2 assi sposteranno il tavolo in modo avanti e indietro, mentre i sistemi a 3 assi possono spostare il tavolo verso l'alto, verso il basso e sinistra e destra.
Uno di questi usi principali di questi tavoli è quello di picchettare gli articoli su un substrato, che richiede l'attuatore lineare di sollevare durante la ritirata e abbassando quando si avanza. Deve inoltre fornire la forza di ritiro necessaria per mantenere l'oggetto in atto, motivo per cui è essenziale scegliere l'attuatore lineare giusto.
Gli utenti possono anche controllare come si muove una tabella di posizionamento lineare controllando quanta forza applica utilizzando un pannello di controllo o un computer. Effettuando piccoli aggiustamenti, gli utenti possono garantire che i loro oggetti siano nella posizione esatta che vogliono che siano senza perdere tempo.
Macchine da stampa e macchine a CNC
Gli attuatori lineari sono ampiamente utilizzati nelle macchine da stampa in cui sono generalmente chiamati servos. Vengono utilizzati per le attività automatizzate della macchina da stampa, comprese le cinture in movimento, il sollevamento di teste di stampa e spostando la carrozza su una macchina CNC.
Le macchine a CNC utilizzano attuatori lineari per posizionare il bit ovunque debba essere per la fresatura o il taglio. Questi devono essere impostati ad angoli esatti. Altrimenti, possono causare danni ad altre parti della macchina. In effetti, molte stampanti utilizzano diversi servi per ottenere movimenti più intricati a fini di stampa.
Gli attuatori lineari vengono anche utilizzati per spostare la testa di stampa rispetto al letto in movimento durante il processo di stampa. E, sebbene questo possa sembrare un compito semplice, in realtà non lo è, come devono essere considerati molti fattori.
La velocità con cui avanzi o ritiri dipende dalla velocità con cui vuoi stampare e quanto peso è sul letto. Inoltre, è necessario considerare la velocità con cui si stanno muovendo qualsiasi altra parte dell'assemblaggio.
Quando non utilizzare un attuatore lineare idraulico
Supponiamo che ti ritrovi a cercare un modo per spostare un oggetto pesante o qualcosa di dimensioni moderate. Tuttavia, non vuoi gli effetti di accelerazione e decelerazione. In tal caso, un attuatore lineare probabilmente non è la soluzione ideale. Questo perché gli attuatori lineari si basano principalmente sulla pressione idraulica e possono applicare la forza solo a un oggetto se c'è abbastanza tempo per generare pressione.
Gli hobbisti hanno anche visto questi limiti. Gli utenti hobby della robotica li trovano troppo lento per alimentare i motori principali per le gambe o le braccia di un robot. Invece, sono più adatti come attuatori più piccoli che controllano i giunti o svolgono altri compiti in cui la velocità non è così critica. L'hobbista userà spesso un servo motore in combinazione con l'attuatore lineare per cambiare direzione e/o velocità.
Pertanto, l'attuazione lineare è eccellente per movimenti precisi e controllati in cui sono necessarie estrema precisione e coerenza. Ma non è l'ideale per rapidi cambiamenti nella direzione o applicazioni di sollevamento pesanti. Questo svantaggio è qualcosa che tutti gli attuatori lineari hanno in comune e dovresti considerarli quando li valuti.
Gli attuatori lineari sono ovunque
Gli usi per gli attuatori lineari sono quasi infiniti. Si verificano ovunque, dalle linee di produzione di centri di spedizione e produzione alle auto che guidiamo durante la nostra vita quotidiana.
Non importa dove guardi, scoprirai che c'è una qualche forma di attuatore lineare in uso. Queste macchine sono il cuore pesante di innumerevoli pezzi di macchinari su cui tutti facciamo affidamento per fare le cose ogni giorno.
Il modo migliore per usare un attuatore lineare è abbinarlo alla tua applicazione. Prendi in considerazione quali compiti dovranno fare e quale tipo di forza esercita su di esso. Questo ti aiuterà a capire il peso del sollevamento, quanto velocemente deve muoversi e se è abbastanza forte per le tue esigenze.
Se stai lavorando a un prodotto che sai ha bisogno di un attuatore, che tu sappia quale tipo o no, Mettiti in contatto Oggi per una citazione e vediamo come possiamo sollevare il tuo progetto a nuove altezze!
