Úvod
Elektrické válce jsou běžnými součástmi moderních automatizovaných systémů, zejména těch, které vyžadují lineární pohyb. Tato zařízení nabízejí přesnou a spolehlivou metodu převodu rotačního pohybu na lineární pohyb a jsou široce používána v oblastech, jako je výroba, robotika a doprava. V tomto článku prozkoumáme vnitřní fungování elektrických válců a principy, kterými se řídí jejich provoz.
Základní konstrukce
Na nejzákladnější úrovni se elektrický válec skládá z motoru, převodového systému a lineárního pohonu. Motor generuje rotační pohyb, který je pak prostřednictvím soustavy ozubených kol nebo řemenů přenášen na převodovku. Převodový systém převádí vysokorychlostní vstup motoru s nízkým točivým momentem na výstup s nízkými otáčkami a vysokým točivým momentem, který je vhodný pro pohon lineárního pohonu. Nakonec lineární pohon převádí tento rotační pohyb na lineární pohyb, který se používá k pohybu nákladu.
Lineární aktuátor
Lineární pohon je nejkritičtější součástí elektrického válce a je zodpovědný za přebírání rotačního pohybu z převodovky a jeho převod na lineární pohyb. Existuje několik typů lineárních pohonů, ale nejběžnějšími jsou pohony s kuličkovým šroubem, pohony poháněné řemenem a lineární motory.
Pohony s kuličkovým šroubem*
Pohony s kuličkovým šroubem používají vodicí šroub a kuličková ložiska k převodu rotačního pohybu na lineární pohyb. Vodicí šroub má šroubovitý závit, který mu umožňuje pohybovat se maticí, když se otáčí. Matice obsahuje řadu kuličkových ložisek, která jezdí ve šroubovité drážce vodícího šroubu, a jak se vodicí šroub otáčí, kuličková ložiska jsou tlačena podél hřídele, což způsobuje lineární pohyb matice. Tento typ pohonu je vysoce přesný a může dodávat vysoké síly a rychlosti.
Aktuátory poháněné řemenem*
Pohony poháněné řemenem používají ozubený řemen k přenosu rotačního pohybu z převodovky na lineární pohon. Řemen je obvykle vyroben z vyztužené pryže nebo polymeru a je ovinut kolem dvou kladek. Řemenice na straně motoru je připevněna k hřídeli motoru, zatímco řemenice na straně lineárního pohonu je připevněna k vodícímu šroubu nebo mechanismu hřebene s pastorkem. Jak se motor otáčí, řemen řemenice zabírá, což způsobuje pohyb lineárního pohonu.
Lineární motory*
Lineární motory využívají ke generování lineárního pohybu elektromagnetické pole. Tato zařízení se skládají ze statoru, který obsahuje řadu elektromagnetů, a lineárního pohonu nebo translátoru, který obsahuje řadu permanentních magnetů. Když je na cívky statoru aplikován elektrický proud, vzniká magnetické pole, které tlačí nebo táhne lineární pohyb podél statoru a vytváří lineární pohyb. Lineární motory jsou neuvěřitelně rychlé a přesné a často se používají ve vysokorychlostních výrobních linkách a robotických systémech.
Výběr motoru
Výběr správného motoru pro elektrický válec je rozhodující pro jeho výkon a dlouhou životnost. Při výběru motoru je třeba vzít v úvahu několik faktorů, včetně požadavků na zatížení, rychlost, pracovní cyklus a podmínky prostředí. Některé z nejběžnějších typů motorů používaných v elektrických válcích zahrnují AC indukční motory, kartáčované DC motory, bezkomutátorové DC motory a krokové motory.
AC indukční motory*
Střídavé indukční motory se běžně používají v elektrických válcích pro jejich odolnost a nízkou cenu. Tyto motory fungují tak, že se na cívky statoru přivádí střídavé napětí, které vytváří rotující magnetické pole. Interakce mezi magnetickým polem a rotorem indukuje proud ve vinutí rotoru, který vytváří druhé magnetické pole. Interakce mezi těmito dvěma poli generuje točivý moment, který způsobí roztočení rotoru. AC indukční motory jsou vysoce účinné a jsou ideální pro aplikace s vysokým zatížením, které vyžadují vysoký točivý moment při nízkých otáčkách.
Kartáčované stejnosměrné motory*
Kartáčované stejnosměrné motory používají komutátor a kartáče k poskytování elektrické energie vinutí kotvy. Když je na kartáč přivedeno napětí, proud teče do kotvy a způsobuje její otáčení. Jak se kotva otáčí, kartáče se dostávají do kontaktu s různými segmenty komutátoru, mění směr proudu a způsobují, že motor udržuje rotaci. Kartáčované stejnosměrné motory jsou jednoduché, spolehlivé a účinné, ale mají omezenou životnost kvůli opotřebení kartáčů.
Bezkomutátorové DC motory*
Bezkomutátorové DC motory jsou podobné kartáčovaným DC motorům, ale místo mechanických kartáčů používají elektronickou komutaci. Skládají se ze statoru s více vinutími a rotoru s permanentními magnety. Senzory s Hallovým efektem se používají k detekci rotace rotoru a elektronický ovladač se používá k buzení statorových vinutí ve správném pořadí, aby se rotor stále otáčel. Bezkomutátorové DC motory jsou vysoce účinné a mají delší životnost než kartáčované DC motory.
Krokové motory*
Krokové motory jsou jedinečné motory, které se pohybují v diskrétních krocích, díky čemuž jsou vysoce přesné. Skládají se z rotoru s více zuby a statoru s více elektromagnety. Elektronický ovladač zapíná elektromagnety v určitém pořadí, aby vytvořil magnetické pole, které táhne zuby rotoru ve směru nebo proti směru hodinových ručiček. Krokové motory jsou ideální pro aplikace, které vyžadují přesnou kontrolu nad polohou a rychlostí motoru.
Přenosové systémy
Převodové systémy se používají v elektrických válcích ke snížení rychlosti motoru a zvýšení jeho točivého momentu na lineárním pohonu. Existuje několik typů převodových systémů, včetně systémů planetových převodů, systémů s čelním ozubením a systémů rozvodových řemenů.
Planetární převodové systémy*
Planetové převodové systémy se skládají z centrálního centrálního kola, planetových kol a vnějšího věnce. Planetová kola jsou namontována na společném nosiči, který se otáčí kolem centrálního centrálního kola. Když se planetová kola otáčí, zabírají s vnějším věncovým kolem, což způsobuje jeho otáčení. Systémy planetových převodů jsou vysoce účinné a mohou poskytnout vysoký převodový poměr v kompaktním balení.
Systémy čelních ozubených kol*
Systémy čelních ozubených kol se skládají ze sady ozubených kol se zuby, které do sebe zabírají za účelem přenosu točivého momentu a rotačního pohybu. Systémy čelních ozubených kol mohou poskytovat široký rozsah redukčních poměrů a často se používají v aplikacích, které vyžadují vysoký výstupní točivý moment.
Systémy rozvodového řemene*
Systémy rozvodového řemene používají rozvodový řemen k přenosu rotačního pohybu z motoru na převodový systém. Ozubené řemeny jsou vysoce přesné a spolehlivé a mohou poskytnout vysoký převodový poměr bez potřeby velkých ozubených kol. Nejsou však vhodné pro aplikace s vysokým točivým momentem.
Závěr
Elektrické válce jsou všestranná zařízení používaná v široké řadě průmyslových a komerčních aplikací. Mohou poskytovat přesný a spolehlivý lineární pohyb, díky čemuž jsou ideální pro úkoly vyžadující automatizaci a robotiku. Pochopením základních principů, kterými se řídí jejich provoz, včetně výběru motoru a převodových systémů a typu použitého lineárního pohonu, si můžete vybrat správný elektrický válec pro vaše specifické potřeby.