Kể từ khi phát minh ra động cơ điện, các kỹ sư đã tìm cách sử dụng nguyên lý hoạt động của chúng để tạo ra chuyển động thẳng thay vì chuyển động quay, như đã thấy trong thiết bị truyền động quay. Trong khoảng một thế kỷ qua, họ đã nghĩ ra nhiều cách khác nhau để thực hiện điều này.
Phương pháp phổ biến nhất để tạo ra chuyển động tuyến tính là sử dụng vít kích, về bản chất, giống như vít nâng khung xe ô tô khi quay. Vít kích tồn tại trong mọi thứ từ tời thuyền và thang máy cho đến máy in và băng tải.
Nhưng nếu bạn vẫn còn bối rối về định nghĩa của bộ truyền động tuyến tính thì bạn không đơn độc. Đó là lý do tại sao chúng tôi đang giải quyết chủ đề khó hiểu này và giải thích nó cho bạn một lần và mãi mãi. Chúng tôi đã đưa ra một hướng dẫn sẽ cung cấp cho bạn tất cả thông tin một cách đơn giản, dễ hiểu.
Thiết bị truyền động tuyến tính là gì?
Bộ truyền động tuyến tính là thiết bị cơ điện đơn giản biến năng lượng điện thành chuyển động tuyến tính thay vì bộ truyền động quay. Các bộ truyền động tuyến tính có xu hướng nhỏ gọn, chính xác và đáng tin cậy hơn so với các bộ truyền động tuyến tính. thiết bị truyền động quay, khiến chúng trở thành giải pháp lý tưởng cho nhiều ứng dụng liên quan đến chuyển động tuyến tính.
Bộ truyền động tuyến tính cũng có ưu điểm khác biệt là cần ít bánh răng hơn hoặc các bộ phận khác để chuyển đổi chuyển động quay thành lượng chuyển động tuyến tính mong muốn. Ví dụ, một số vít kích cần nhiều bánh răng để tạo ra chuyển động tuyến tính 1 inch. Thiết bị truyền động tuyến tính chỉ cần tối đa hai hoặc ba thành phần.
Bộ truyền động tuyến tính có thể biến một thao tác đẩy hoặc kéo đơn giản thành một vòng cung kéo dài đến mức cánh tay của bạn cho phép. Trên thực tế, tính linh hoạt và đơn giản của bộ truyền động tuyến tính khiến chúng được các chuyên gia trong ngành yêu thích.
Thiết bị truyền động tuyến tính hoạt động như thế nào?
Bộ truyền động tuyến tính là thiết bị cơ điện đơn giản dựa vào động cơ điện và thanh ren. Thanh ren nối với vật chuyển động theo đường thẳng. Đồng thời, động cơ gây ra chuyển động quay bên trong thanh ren. Khi thanh quay, nó di chuyển dọc theo một trục. Đơn giản như thế!
Bộ truyền động tuyến tính bao gồm hai phần chính: phần ống lồng và phần truyền động. Phần kính thiên văn bao gồm hai thanh kim loại (được gọi là "hành động" và "kéo") trượt dọc theo nhau khi được di chuyển bởi động cơ bên trong chúng. Phần truyền động chứa một động cơ và một thanh ren kèm theo. Động cơ quay, dẫn động thanh ren dọc theo bên trong phần ống lồng.
Khi thanh ren di chuyển, nó gây ra chuyển động dẫn động trong các thanh tác động/kéo, di chuyển chúng dọc theo một trục (do đó "thiết bị truyền động tuyến tính"). Tuy nhiên, độ chính xác của bộ truyền động tuyến tính liên quan đến thiết kế thanh hành động/kéo và động cơ nhúng của chúng, vì vậy đây là lúc việc chọn bộ truyền động phù hợp phát huy tác dụng.
Các loại thiết bị truyền động tuyến tính là gì?
Bộ truyền động tuyến tính tồn tại dưới dạng bốn loại chính, tùy theo cách chúng được cấp nguồn. Bốn loại là điện từ, khí nén, thủy lực và áp điện. Các bộ truyền động này có thể chủ động hoặc thụ động, trong đó bộ truyền động dựa vào năng lượng điện và bộ truyền động sau không có nguồn điện.
Lúc đầu, bạn có thể nghĩ rằng đó là một điều tiêu cực. Bộ truyền động không được khái quát hóa hơn về chức năng của chúng. Nhưng thực tế là có quá nhiều loại sẽ chỉ có lợi cho bạn về lâu dài. Vì các ngành công nghiệp khác nhau đã gặp phải nhiều vấn đề khác nhau. Họ đã nghĩ ra các giải pháp của riêng mình bằng cách sử dụng các loại bộ truyền động tuyến tính mới để xử lý tốt hơn những thách thức riêng của mình.
Kết quả là tạo ra một loạt các loại thiết bị truyền động khác nhau phù hợp với các nhu cầu và vấn đề cụ thể. Bản thân điều này đã mang lại lợi ích to lớn vì nó cho phép mỗi loại thiết bị truyền động tuyến tính phục vụ mục đích riêng và hoạt động tốt hơn. Dưới đây là thông tin chi tiết về cách hoạt động của từng loại thiết bị truyền động và mục tiêu mà chúng đặt ra.
Thiết bị truyền động điện từ
Bộ truyền động điện từ sử dụng dòng điện để hoạt động. Nguyên lý đằng sau bộ truyền động điện từ giống như nguyên lý của điện từ, động cơ dẫn động hoặc cuộn dây điện từ. Dòng điện truyền động một sợi dây quấn quanh vật liệu sắt từ như thép, vật liệu này xoắn và đẩy vào các thanh kéo.
Khi có dòng điện xuất hiện, nó tạo ra một từ trường hút các vật liệu sắt từ khác như sắt. Khi dòng điện ngừng chạy, từ trường yếu đi và lõi sắt bay ra khỏi hình trụ. Nguyên lý này cho phép nam châm điện hút các vật kim loại, do đó chuyển động tuyến tính của bộ truyền động điện từ thay đổi bằng cách chuyển hướng.
Để nó hoạt động phải có cơ cấu lò xo giữ lực căng trên dây để “tung” lõi và đưa nó về vị trí ban đầu. Như bạn có thể tưởng tượng, đây là lúc khả năng phục hồi của bộ truyền động tuyến tính phát huy tác dụng. Chúng bền hơn nhiều so với bạn nghĩ.
Bộ truyền động khí nén
Thiết bị truyền động khí nén có chung chức năng như các công cụ khí nén. Chúng có hình dạng và chức năng giống như các loại ống, xi lanh và van khác nhau. Bộ truyền động khí nén hoạt động bằng cách sử dụng khí nén hoặc chất lỏng để cung cấp năng lượng cho những thứ như piston. Khi không khí hoặc chất lỏng được đưa vào xi lanh, nó sẽ đẩy một pít-tông làm cho nó chuyển động.
Điều quan trọng cần nhớ là bộ truyền động khí nén thường đơn giản và nhỏ gọn hơn bộ truyền động thủy lực, khiến chúng trở thành một lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng tại nhà. Tuy nhiên, chúng thường bị giới hạn bởi áp suất lớn nhất của khí hoặc chất lỏng để dẫn động pít-tông. Ngoài ra, chúng cần được bảo trì và chăm sóc nhiều hơn các loại thiết bị truyền động tuyến tính khác.
Để sử dụng bộ truyền động khí nén, bạn chỉ cần khởi động luồng không khí hoặc chất lỏng qua xi lanh làm việc. Hãy nhớ rằng các bộ truyền động tuyến tính chạy bằng không khí hầu như luôn được ghép nối với một máy bơm điện để cung cấp nguồn không khí khi cần thiết.
Thiết bị truyền động thủy lực
Thiết bị truyền động thủy lực là loại ram có thể được sử dụng cho các nhiệm vụ như nâng hoặc di chuyển vật nặng. Chúng bao gồm một xi lanh và piston chìm trong dầu, tạo ra lực cản do độ nhớt của chúng.
Khi dòng điện đi qua sẽ sinh ra nhiệt và làm giảm độ nhớt của dầu xung quanh. Kết quả là lực cản giảm làm cho việc đẩy piston xuống dễ dàng hơn so với lực cản của dầu.
Khi bạn sử dụng bộ truyền động tuyến tính thủy lực, một chất lỏng (thường là dầu hoặc nước) được bơm vào xi lanh, buộc nó phải giãn nở. Quá trình này được điều khiển bởi một van và làm cho một vật gắn liền chuyển động so với mặt đất.
Thiết bị truyền động áp điện
Bộ truyền động áp điện hoạt động theo nguyên tắc áp điện, đó là điện tích tích tụ trong một số vật liệu nhất định khi chúng chịu áp lực hoặc áp suất cơ học. Ví dụ, nếu bạn vò nát một số lá nhôm, nó sẽ tạo ra điện tích và bạn sẽ tạo ra tia lửa nếu chạm vào nó.
Hoá ra quá trình này còn có thể tạo ra chuyển động tuyến tính thay vì tạo ra điện tích. Cách thức hoạt động là các tinh thể được gắn vào cả hai mặt của vật liệu, sau đó điện áp được đặt lên chúng. Một trong những tinh thể hoạt động như một điện cực và làm cho các electron chạy theo một hướng trong vật liệu. Ngược lại, tinh thể kia lại khiến chúng chuyển động theo hướng ngược lại.
Bộ truyền động áp điện thường được tìm thấy trong các ứng dụng như máy in li-tô lập thể và máy in, trong đó việc định vị và độ chính xác chính xác là điều tối quan trọng để thành công.
Thiết bị truyền động tuyến tính được sử dụng để làm gì?
Bộ truyền động tuyến tính được sử dụng rộng rãi trong một số ứng dụng, nhưng chúng đều có một điểm chung. Nghe có vẻ hiển nhiên nhưng chúng có thể làm cho một vật thể chuyển động tuyến tính.
Điều đó có vẻ không phải là một vấn đề lớn. Tuy nhiên, khi bạn xem xét có bao nhiêu thứ cần chuyển động tuyến tính để có hiệu quả, thì điều hợp lý là nhu cầu về loại thiết bị này rất phổ biến ở khắp mọi nơi. Bạn có thể thấy các ví dụ về bộ truyền động tuyến tính ở mọi nơi trong cuộc sống hàng ngày, từ trong nhà đến các nhà kho và cơ sở sản xuất khổng lồ nhất thế giới.
Thiết bị truyền động tuyến tính trong nhà
Ứng dụng điển hình của bộ truyền động tuyến tính trong gia đình bao gồm cửa gara, cổng và rèm trong phòng khách của bạn. Các cơ chế này đủ nhẹ và nhỏ gọn để phù hợp thuận tiện với gia đình của người tiêu dùng thuộc khu vực phi sản xuất. Bộ truyền động tuyến tính cũng thường được tìm thấy trong cửa sổ lái xe qua cửa sổ và tại cửa sổ giao dịch viên ngân hàng.
Hầu hết mọi người không nhận ra rằng họ được bao gồm như một phần của vật dụng hàng ngày chẳng hạn như cửa ra vào, cửa gara và cửa sổ. Tuy nhiên, những thiết bị này rất phổ biến trong những loại vật liệu xây dựng cao cấp do tính linh hoạt của chúng.
Cuối cùng, chúng phục vụ cùng một mục đích, chỉ dựa trên quy mô kinh tế khác nhau. Dưới đây là một số chi tiết hơn về cách các bộ truyền động tuyến tính này hoạt động xung quanh ngôi nhà của bạn.
Cửa gara và cổng sắt
Bộ truyền động tuyến tính là một bộ phận nhỏ nhưng cần thiết trong những cỗ máy to lớn đóng mở cửa gara. Bộ truyền động tuyến tính được sử dụng để đẩy một dụng cụ mở cửa lớn, nặng qua lại để mở cửa gara.
Giả sử bạn đã mở cửa gara bằng tay và nhìn vào bên trong tất cả các bộ phận. Trong trường hợp đó, bạn có thể đã thấy động cơ điện được nối bằng dây xích với hệ thống ròng rọc để mở cửa.
Giá treo và giá đỡ TV
Giá treo và giá đỡ TV có lẽ không phải là điều đầu tiên bạn nghĩ đến khi nghĩ về bộ truyền động tuyến tính, nhưng chúng đang thực hiện một công việc thiết yếu. Những thứ này được sử dụng để điều chỉnh góc tivi của bạn với nỗ lực tối thiểu. Chúng thường được sử dụng nhiều nhất trong các khách sạn để giúp nhân viên dọn phòng dễ dàng dọn dẹp và thay đổi kênh TV của khách sạn hơn. Tuy nhiên, bạn cũng sẽ tìm thấy chúng ở một số giá đỡ gia dụng.
Phụ tùng ô tô
Một ví dụ khác về điều này là trong ô tô của bạn. Ô tô sử dụng bộ truyền động tuyến tính như một phần của hệ thống phanh. Bàn đạp phanh của người lái được nối với một thanh đẩy chạy xuống xi lanh chính. Đây là nơi chất lỏng thủy lực đẩy vào các pít-tông bên trong xi-lanh, khiến các guốc trên mỗi bánh xe giãn ra.
Thiết bị truyền động tuyến tính trong công nghiệp
Bộ truyền động tuyến tính có nhiều ứng dụng trong môi trường công nghiệp trong các nhà máy sản xuất. Ví dụ, trong sản xuất, bộ truyền động tuyến tính đóng vai trò là buồng áp suất. Sau đó, chúng tạo ra các tia nước áp suất cao để cắt, tạo hình hoặc khoan các vật liệu như đá, nhôm, thép và bê tông.
Nhưng chúng thường được sử dụng để nâng và vận chuyển. Trong nhà kho, chúng được sử dụng để nâng các vật nặng như pallet hoặc container từ nơi này sang nơi khác. Chúng cũng có thể được tìm thấy trong các cài đặt loại phân phối khác. Trong những cài đặt này, chúng nâng lên, hạ xuống và đẩy khối lượng lớn qua nhà máy hoặc từ bến này sang bến khác.
Bộ truyền động tuyến tính cũng có thể được tìm thấy trong ứng dụng của dây chuyền lắp ráp, nơi chúng có nhiệm vụ di chuyển từng phần riêng lẻ của dây chuyền lắp ráp dọc theo chu trình của nó. Dưới đây là một số trường hợp sử dụng cụ thể hơn của bộ truyền động tuyến tính trong dây chuyền lắp ráp.
Hệ thống băng tải
Hệ thống băng tải sử dụng bộ truyền động tuyến tính để vận chuyển vật liệu. Có nhiều hệ thống băng tải thực hiện nhiều chức năng khác nhau. Băng tải đai sử dụng một loạt ròng rọc hoặc con lăn để di chuyển vật phẩm theo chiều ngang. Động cơ điện cung cấp năng lượng cho thiết bị con lăn di chuyển dọc theo đường ray để phân phối vật phẩm.
Máy đóng đai
Máy đóng đai sử dụng bộ truyền động tuyến tính để bó các vật phẩm lại với nhau thông qua băng keo. Máy này bao gồm các kẹp, đầu truyền động và bộ phận tác động cuối để tạo kết nối cuối cùng. Cơ quan tác động cuối cũng giúp bạn có thể gắn các đầu của băng buộc vào mặt tương ứng.
Robot chọn và đặt
Những robot này được thiết kế để nhặt đồ vật từ kệ và đặt chúng vào một thùng chứa khác. Đây là nhiệm vụ quan trọng hỗ trợ con người trong công việc hàng ngày. Có hai loại robot được sử dụng trong ứng dụng này. Loại đầu tiên được thiết kế để xử lý các vật cứng như hộp. Ngược lại, loại thứ hai (máy vi thao tác) xử lý các món đồ dễ vỡ như bánh mì sandwich hoặc bánh mì kẹp thịt.
Thiết bị truyền động tuyến tính được sử dụng cho tự động hóa
Một trong những ngành công nghiệp chéo lớn nhất dành cho bộ truyền động tuyến tính là tự động hóa, cho dù là công nghiệp hay vì mục đích kỹ thuật và khoa học. Ví dụ, cánh tay robot thường cần một bộ truyền động tuyến tính để thực hiện các chuyển động chính xác của cánh tay. Trong trường hợp này, các thiết bị được sử dụng để nâng và hạ đồ vật một cách có kiểm soát.
Sự khác biệt chính là các bộ truyền động tuyến tính phải chịu được mức độ hao mòn cao do sử dụng hàng ngày trong thế giới tự động hóa. Một bộ truyền động tuyến tính có động cơ phải có khả năng hoạt động lặp đi lặp lại mà không bị hỏng. Những thiết bị này thường phải nâng vật nặng, có thể nặng tới 1.000 pound!
Vì những máy này thường tham gia vào quá trình sản xuất và nghiên cứu chuyên môn nên điều quan trọng là chúng không va chạm với các bộ phận khác của máy hoặc với những người có thể ở gần. Đó là điều làm cho kỹ thuật này trở nên phù hợp vì nó có thể cung cấp các chuyển động chính xác cần thiết.
Xe có hướng dẫn tự động (AGV)
AGV rất cần thiết cho hệ thống kho vì chúng giúp di chuyển các gói hàng lớn hơn xung quanh cơ sở. AGV là một phương tiện nhỏ được sử dụng trong môi trường mà công nhân cần vận chuyển đồ đạc từ nơi này đến nơi khác. Như bạn có thể tưởng tượng, những phương tiện này rất quan trọng trong môi trường công nghiệp, nơi công nhân cần vận chuyển tải nặng trên quãng đường dài.
AGV di chuyển dọc theo đường ray được tạo thành từ các băng tải và sử dụng các cảm biến để xác định xem tuyến đường có chính xác hay không hoặc có chướng ngại vật phía trước hay không, chẳng hạn như xe nâng. Nó sử dụng công nghệ dừng và đi và được sử dụng chủ yếu để phân phối các mặt hàng. Tuy nhiên, nó cũng có thể được sử dụng để vận chuyển các thùng lớn ra khỏi kho khi cần thiết.
Khi AGV được vận hành bởi người vận hành, chúng thường được gọi là "đi xe và lái xe". Khi chúng hoàn toàn tự động, chúng được gọi là "lối đi di chuyển" hoặc "băng tải robot". Sự khác biệt lớn nhất là khi đã đến đích trên lối đi di chuyển, nó phải có khả năng phát hiện vị trí và ngăn mình trượt đi.
Bảng định vị tuyến tính
Hệ thống bàn tuyến tính sử dụng bộ truyền động tuyến tính để điều khiển vị trí của bàn được hỗ trợ bởi bánh xe hoặc con lăn. Bộ truyền động tuyến tính sẽ cung cấp lực cần thiết cho việc định vị từ trên xuống (tức là di chuyển vật thể đến điểm bắt đầu). Các hệ thống này có sẵn ở cấu hình 2 trục và 3 trục.
Hệ thống 2 trục sẽ di chuyển bàn theo kiểu qua lại, trong khi hệ thống 3 trục có thể di chuyển bàn lên xuống, trái và phải.
Một trong những công dụng chính của những chiếc bàn này là để đặt các vật phẩm lên một đế, đòi hỏi bộ truyền động tuyến tính nâng lên khi rút lại và hạ xuống khi tiến lên. Nó cũng phải cung cấp lực rút cần thiết để giữ vật ở đúng vị trí, đó là lý do tại sao việc chọn bộ truyền động tuyến tính phù hợp là điều cần thiết.
Người dùng cũng có thể kiểm soát cách bảng định vị tuyến tính di chuyển bằng cách kiểm soát mức độ áp dụng lực bằng bảng điều khiển hoặc máy tính. Bằng cách thực hiện những điều chỉnh nhỏ, người dùng có thể đảm bảo rằng đồ vật của họ ở đúng vị trí mà họ mong muốn mà không lãng phí thời gian.
Máy in và máy CNC
Bộ truyền động tuyến tính được sử dụng rộng rãi trong các máy in nơi chúng thường được gọi là động cơ servo. Chúng được sử dụng cho các nhiệm vụ tự động hóa của máy in, bao gồm di chuyển dây đai, nâng đầu in và di chuyển xe ngựa trên máy CNC.
Máy CNC sử dụng bộ truyền động tuyến tính để định vị mũi khoan ở bất kỳ vị trí nào cần thiết để phay hoặc cắt. Chúng phải được đặt ở các góc chính xác. Nếu không, chúng có thể gây hư hỏng các bộ phận khác của máy. Trên thực tế, nhiều máy in sử dụng nhiều động cơ servo để đạt được những chuyển động phức tạp hơn cho mục đích in ấn.
Bộ truyền động tuyến tính cũng được sử dụng để di chuyển đầu in so với bàn di chuyển trong quá trình in. Và mặc dù đây có vẻ là một nhiệm vụ đơn giản nhưng thực tế lại không phải vậy vì có nhiều yếu tố cần được xem xét.
Tốc độ bạn tiến lên hoặc rút lại tùy thuộc vào tốc độ bạn muốn in và trọng lượng của giường. Ngoài ra, bạn phải xem xét tốc độ di chuyển của bất kỳ bộ phận nào khác của tổ hợp.
Khi nào không nên sử dụng bộ truyền động tuyến tính thủy lực
Giả sử bạn đang tìm cách di chuyển một vật nặng hoặc vật gì đó có kích thước vừa phải. Tuy nhiên, bạn không muốn có hiệu ứng tăng tốc và giảm tốc. Trong trường hợp đó, bộ truyền động tuyến tính có lẽ không phải là giải pháp lý tưởng. Điều này là do bộ truyền động tuyến tính chủ yếu dựa vào áp suất thủy lực và chỉ có thể tác dụng lực lên một vật nếu có đủ thời gian để vật đó tạo ra áp suất.
Những người có sở thích cũng đã nhìn thấy những hạn chế này. Người sử dụng robot có sở thích tìm thấy chúng quá chậm để cung cấp năng lượng cho động cơ chính cho chân hoặc cánh tay của robot. Thay vào đó, chúng phù hợp nhất làm bộ truyền động nhỏ hơn để điều khiển các khớp hoặc thực hiện các nhiệm vụ khác mà tốc độ không quá quan trọng. Người có sở thích thường sử dụng động cơ servo kết hợp với bộ truyền động tuyến tính để thay đổi hướng và/hoặc tốc độ.
Do đó, truyền động tuyến tính rất lý tưởng cho các chuyển động chính xác, có kiểm soát, trong đó cần có độ chính xác và tính nhất quán cực cao. Nhưng nó không lý tưởng cho những thay đổi nhanh chóng về hướng hoặc các ứng dụng nâng vật nặng. Hạn chế này là điểm chung của tất cả các bộ truyền động tuyến tính và bạn nên cân nhắc những điều này khi đánh giá chúng.
Thiết bị truyền động tuyến tính ở khắp mọi nơi
Việc sử dụng bộ truyền động tuyến tính gần như là vô tận. Chúng xảy ra ở khắp mọi nơi, từ dây chuyền sản xuất của các trung tâm vận chuyển và sản xuất đến những chiếc ô tô chúng ta lái trong suốt cuộc sống hàng ngày.
Bất kể bạn nhìn ở đâu, bạn sẽ thấy rằng có một số dạng bộ truyền động tuyến tính đang được sử dụng. Những chiếc máy này là trái tim đang đập của vô số bộ phận máy móc mà tất cả chúng ta đều dựa vào để hoàn thành công việc hàng ngày.
Cách tốt nhất bạn có thể sử dụng bộ truyền động tuyến tính là kết hợp nó với ứng dụng của bạn. Hãy tính đến những nhiệm vụ mà nó sẽ phải làm và loại lực nào tác động lên nó. Điều này sẽ giúp bạn tính toán trọng lượng nâng, tốc độ di chuyển của nó và liệu nó có đủ mạnh cho nhu cầu của bạn hay không.
Nếu bạn đang làm việc trên một sản phẩm mà bạn biết cần có bộ truyền động, cho dù bạn có biết loại nào hay không, liên lạc ngay hôm nay để nhận báo giá và hãy xem cách chúng tôi có thể nâng dự án của bạn lên một tầm cao mới!
