Attuatore lineare elettrico: 9 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Questo Instructable riguarda la creazione di un potente attuatore lineare con i tipici strumenti domestici dal minimo di componenti del negozio di ferramenta: nessuna fresatura o tornitura, ma ci sarà un po' di taglio e foratura! Questo Instructable ti guiderà attraverso i dettagli della progettazione di un attuatore lineare per soddisfare le vostre esigenze utilizzando un motore avvitatore elettrico.

Gli attuatori lineari per impieghi gravosi sono comprensibilmente costosi poiché è necessaria una progettazione meccanica di precisione per un funzionamento affidabile e raramente può essere giustificata per un progetto domestico una tantum.

Ci si aspetta che un attuatore lineare tiri o spinga un carico su un piano (ad esempio dentro e fuori o su e giù) quindi è progettato per un certo carico massimo e una distanza, nota come "lancio".

La principale difficoltà in un progetto come questo è la mancanza di capacità di lavorazione per realizzare accoppiamenti affidabili all'azionamento e al cursore. L'asta esagonale del cacciavite e un tubo filettato della ferramenta per mobili D.i.y hanno risolto questi problemi.

Passaggio 1: ecco un'immagine dell'unità che ho realizzato per aprire e chiudere la doppia finestra della serra:

Ci sono due parti in questo Instructable in quanto abbiamo una parte elettrica e una parte meccanica.

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Questo dispositivo è in grado di esercitare una forza elevata e deve essere utilizzato con estrema cautela.

Si consiglia un comando di emergenza "STOP"

e il meccanismo dovrebbe essere completamente chiuso se montato in una posizione accessibile.

Passaggio 2: gli strumenti necessari per realizzare questo attuatore lineare in questo Instructable sono:

un seghetto

Un trapano e punte da trapano adatte alle viti di fissaggio, ad es. 2,5 mm e 3 mm

Cacciavite per le viti di fissaggio

Due chiavi M6

Una lima piatta o carta abrasiva/vetro per sbavare

Passaggio 3: le parti meccaniche necessarie per realizzare l'attuatore lineare in questo istruibile sono:

La vite-asta filettata M6 di 310 millimetri di lunghezza

Un telaio di guida 2 pezzi 10 x 20 x 1,5 mm disuguali in alluminio ad angolo retto (telaio 530 mm tba) 3 pezzi 10 x 20 x 1,5 mm disuguali in alluminio ad angolo retto (traverse da 50 mm e staffa) 2 pezzi 10 x 20 x 1,5 mm disuguale angolo retto alluminio (distanziali 20 mm) totale 1150 mm

La parte mobile - il cursore 1 parte 10 x 10 in alluminio a sezione quadrata (lunghezza 450 mm) 1 parte 10 x 10 in alluminio a sezione quadrata (lunghezza 12 mm) totale 462 mm

Dadi e rondelle M6 e viti di fissaggio: 1 tubo filettato M6 (x25mm) 4 dadi M6 2 rondelle M6 viti di fissaggio totale 14

Un motore, ad esempio un cacciavite elettrico

Passaggio 4: le parti elettriche necessarie per controllare l'attuatore lineare in questo Instructable sono:

Alimentazione elettrica

interruttore di alimentazione

Relè in scambio

Interruttore d'arresto

Cavo di collegamento

Un motore elettrico - ridotto

Il cacciavite elettrico utilizzato qui è nominalmente 2,4 volt ed è stato eseguito su due celle ricaricabili Ni-Cad quindi un alimentatore adatto sarebbe un Personal Computer P. S. U che offre l'opzione di 3,3 volt e 5 volt di alimentazione. La corrente (Amperaggio) potrebbe arrivare fino a 6 Ampere. quindi tutti i componenti e il cablaggio devono essere idonei.

Si dà il caso che ho deciso di rimanere con le due celle ricaricabili Ni-Cad poiché l'operazione sarebbe stata intermittente e ciò significava che avrei potuto utilizzare il caricabatterie esistente!

Passaggio 5: questa sezione è il processo di progettazione con la costruzione che segue nella sezione successiva

Il telaio fissa tutto l'uno rispetto all'altro e sopporta lo sforzo del carico; la parte mobile scorre nel telaio ed è mossa da una chiocciola "trascinante" sulla madrevite azionata da un motore elettrico. La madrevite è fissata all'estremità del motore e il dado "trascinante" è fissato alla parte mobile in modo che quando la vite viene girata costringa la parte mobile a seguire il movimento. Sto usando le parti rimaste dall'attuatore della serra che sono:

Barra filettata M6 di 310 millimetri di lunghezza

10 x 20 x 1,5 mm in alluminio ad angolo retto disuguale (lunghezza 1,2 metri)

10 x 10 in alluminio a sezione quadrata (lunghezza 1,0 metri)

Un motore elettrico - ridotto

Le dimensioni delle parti richieste sono tutte relative al "getto", ovvero quanto può spostarsi il dado "trascinante". ci sono tre sezioni di una madrevite, cioè ciascuna estremità e il dado "trascinante".

Ciascuna estremità fissa dell'asta filettata ha una sezione che riduce la filettatura disponibile; la lunghezza utile della filettatura diventa 310mm -25 (asta) -40 (dadi e cuscinetto = 245mm che è la corsa effettiva.

La parte mobile ha tre sezioni; la connessione al dado "da viaggio", il "getto" e l'estensione: Il "throw" è la corsa della madrevite e l'estensione è la lunghezza necessaria per la stabilità più la portata all'oggetto da guidare.

Uso metà della distanza di "getto" nel telaio per stabilità, quindi 245/2 = 122,5 quindi aggiungo la lunghezza della vite di comando per dare 122,5 + 310 = 432,5 mm meno la distanza di fine corsa di circa 24 mm, quindi circa 405 mm è il minimo e lo arrotonderò fino a 450 mm, il che dà l'extra per effettuare l'attacco. (310/2 = 160 *3 = 465 mm)

Il telaio deve racchiudere la madrevite, la lunghezza del supporto e fornire un supporto per il motore elettrico.

Sto usando ritagli di 10 x 20 x 1,5 mm per le traverse e tengo il cursore nel telaio di guida.

Sto usando ritagli di alluminio a sezione quadrata 10 x 10 per localizzare la relazione tra la madrevite e la parte mobile in alluminio a sezione quadrata 10 x 10.

Passaggio 6: parti meccaniche:

Quindi, le parti necessarie diventano: 1 barra filettata M6 lunga 310 millimetri 5 dadi M6 2 rondelle M6

2 pezzi 10 x 20 x 1,5 mm disuguali in alluminio ad angolo retto (telaio 450 mm t.b.a)

3 pezzi 10 x 20 x 1,5 mm disuguali in alluminio ad angolo retto (traverse e staffa da 50 mm)

totale 1260mm

1 pezzo di alluminio a sezione quadrata 10 x 10 (lunghezza 450 mm)

1 pezzo di alluminio a sezione quadrata 10 x 10 (lunghezza 12 mm)

totale 462mm

viti di fissaggio totale 14

Un motore elettrico - ridotto

Il motore elettrico deve essere allineato e fissato al telaio e questo viene fatto con due aste di supporto: in questo caso il diametro del motore è di 40 mm, il che significa che il centro è a 20 mm che deve allinearsi con la filettatura della madrevite. Le due aste di supporto sono avvitate al telaio e "cullano" il motore elettrico in modo da essere distanziate per abbassare la mezzeria.

2 pezzi 10 x 10 in alluminio a sezione quadrata, lunghi quanto basta per sostenere il motore elettrico.

La madrevite scorre centralmente nel canale da 10 mm del telaio e le aste di supporto sono montate sul lato inferiore del telaio: A little Math. usando triangoli rettangoli si ottiene un lato adiacente di 5 mm e un'ipotenue di 40/2 = 20 mm quindi 20 al quadrato = 400 meno 5 al quadrato (25) = 375 di cui la radice quadrata è 19,365; la larghezza della "culla" per il diametro di 40 mm è il doppio di questa a 38,7, il che farà cadere la linea centrale del motore elettrico proprio così, ma attenzione che una tolleranza di soli +/- 0,5 mm = da 4 a 6 mm di differenza!

Passaggio 7: preparazione delle parti

L'asta filettata ha bisogno di un taglio a fessura per cacciavite e la prima immagine qui mostra come sono riuscito a tenerla sicura per il taglio con il seghetto.

una piccola fessura per le viti di posizionamento è realizzata su ciascuna estremità dell'asta filettata come mostrato nella seconda immagine qui e quindi montata all'estremità dell'asta del cursore come mostrato nella terza immagine qui.

I profilati in alluminio vengono tagliati a misura:

1 pezzo di alluminio a sezione quadrata 10 x 10 (lunghezza 450 mm)

più una piccola guida

1 pezzo di alluminio a sezione quadrata 10 x 10 (lunghezza 12 mm)

che viene utilizzato per l'estremità fissa.

2 pezzi in alluminio ad angolo retto disuguale da 10 x 20 x 1,5 mm (telaio da 450 mm t.b.a) 2 pezzi in alluminio ad angolo retto disuguale da 10 x 20 x 1,5 mm (traverse da 50 mm)

Compreso

2 pezzi 10 x 20 x 1,5 mm disuguali in alluminio ad angolo retto (distanziali da 20 mm)

perché i dadi M6 dovranno ruotare con la madrevite, quindi i distanziali vengono utilizzati per allargare il canale del cursore come parte della controventatura.

Un dispositivo professionale avrebbe un cursore coassiale e una madrevite:

il tubo filettato M6 è montato all'interno del cursore 1 del tubo filettato M6 (x25mm)

1 barra filettata M6 di 310 millimetri di lunghezza

4 dadi M6

2 rondelle M6.

Vengono aggiunti due supporti per montare il motore elettrico in alluminio a sezione quadrata 10 x 10.

Passaggio 8: assemblaggio del meccanismo

In queste immagini potete vedere la costruzione dell'estremità fissa della madrevite.

La vite di comando viene avvitata nel cursore e fatta scorrere nel canale in modo che circa 100 mm di filo passi attraverso la guida fissa per il fissaggio come descritto di seguito

La guida piccola viene fissata nel canale completa dei distanziali in quanto i dadi M6 dovranno ruotare con la madrevite. La piccola guida impedisce al filetto della vite di tagliare sulla zona del cuscinetto e ho utilizzato un comodo pezzo di alluminio a sezione quadrata 8 x 8 all'interno della guida piccola come cuscinetto.

1 pezzo di alluminio a sezione quadrata 10 x 10 (lunghezza 12 mm)

La tecnica utilizzata qui consiste nel fissare la madrevite in posizione con una coppia di controdadi.

Se un dado viene fissato a una vite e un altro viene fatto scorrere accanto ad essa, i due possono essere fatti rimanere in posizione serrando l'uno contro l'altro.

La sequenza sulla madrevite è 2 x M6 dadi, 1 x M6 rondella, la guida fissa, 1 x M6 rondella, 2 x M6 dadi.

Il trucco qui è far scorrere i primi due dadi e la rondella oltre la guida fissa, quindi aggiungere la rondella successiva e posizionare gli altri due dadi all'estremità della madrevite, bloccati in posizione: Per finire, vengono eseguiti i due dadi più lontani torna a toccare la guida fissa quindi si tiene il dado più lontano mentre il dado interno è bloccato verso di esso lasciando un po' di gioco assiale in modo che la madrevite possa ruotare liberamente.

I pezzi della "culla" del motore vengono avvitati in posizione secondo i calcoli in base al diametro del corpo del cacciavite e la punta del cacciavite viene allineata nell'asola della madrevite.

Ci sono due suggerimenti che devo offrire per rendere l'unità affidabile:

1). Ci sarà inevitabilmente qualche piccolo disallineamento, quindi ho scoperto che è meglio inserire una sorta di manicotto sull'incontro tra la madrevite e la punta del cacciavite; l'altro manicotto di un cavo di alimentazione o di un tubo di plastica sarà sufficiente.

2). Una molla nell'esagono di montaggio del cacciavite tiene la punta in posizione contro l'estremità della vite di comando; una molla adatta potrebbe essere trovata in un distributore di sapone usa e getta.

Al cursore è infine avvitata una traversa che serve a trattenere il cursore nel canale ed aziona convenientemente i finecorsa.

Passaggio 9: l'impianto elettrico

Nessun attuatore lineare sarebbe completo senza dispositivi di limitazione per l'arresto della corsa alle due estremità del "thow" e con un motore elettrico è facile montare microinterruttori, che hanno il vantaggio di contatti sia normalmente aperti che normalmente chiusi.

La prima immagine mostra i microinterruttori pronti per il cablaggio. Nota: i microinterruttori mostrati sono i finecorsa massimi, quindi sono necessari interruttori aggiuntivi per arrestare automaticamente il motore in una posizione diversa.

L'immagine sopra mostra il classico cablaggio dell'interruttore bipolare / doppia mandata per l'inversione di un motore elettrico in c.c., ovvero due serie di contatti di scambio indipendenti.

Il motore elettrico è collegato ai contatti comuni, qui indicati come Nero e Rosso, mentre l'alimentazione è fornita ad una coppia di contatti, qui indicata come Blu e Marrone, che vengono poi interconnessi all'altra coppia di contatti, il Giallo e fili blu.

In questo caso il cablaggio incrociato viene sostituito con i contatti normalmente chiusi del microinterruttore per evitare il sovraccarico ed eventuali finecorsa aggiuntivi vengono semplicemente cablati in serie: Su questo interruttore il filo Marrone viene spostato per contrastare il Blu.

Durante il test, assicurati di controllare che il motore giri nella giusta direzione e che gli interruttori funzionino nel senso giusto!