Elektrischer Linearantrieb - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

In dieser Anleitung geht es darum, einen leistungsstarken Linearantrieb mit typischen Haushaltswerkzeugen aus einem Minimum an Komponenten aus dem Baumarkt herzustellen - kein Fräsen oder Drehen, aber ein wenig Schneiden und Bohren! Diese Anleitung führt Sie durch die Details der Gestaltung eines Linearantriebs um Ihren Bedürfnissen zu entsprechen, indem Sie einen elektrischen Schraubentauchmotor verwenden.

Hochleistungs-Linearaktuatoren sind verständlicherweise teuer, da eine präzise mechanische Konstruktion für einen zuverlässigen Betrieb erforderlich ist und selten für ein einmaliges Heimprojekt gerechtfertigt werden kann.

Von einem Linearaktuator wird erwartet, dass er eine Last in einer Ebene zieht oder drückt (z.

Die Hauptschwierigkeit bei einem Projekt wie diesem ist die fehlende Bearbeitungsfähigkeit, um zuverlässige Kopplungen an Antrieb und Läufer herzustellen. Der Sechskantschaft des Schraubendrehers und ein Gewinderohr von D.i.y Möbelbeschlägen lösten diese Probleme.

Schritt 1: Hier ist ein Bild der Einheit, die ich zum Öffnen und Schließen des Gewächshaus-Doppelfensters gemacht habe:

Es gibt zwei Teile zu diesem Instructable, da wir einen elektrischen Teil und einen mechanischen Teil haben.

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Dieses Gerät kann hohe Kräfte ausüben und sollte mit äußerster Vorsicht betrieben werden.

Eine Not-Stopp-Steuerung wird empfohlen

und der Mechanismus sollte vollständig geschlossen sein, wenn er an einer zugänglichen Stelle montiert wird.

Schritt 2: Die Werkzeuge, die benötigt werden, um diesen Linearantrieb in dieser Anleitung herzustellen, sind:

Eine Bügelsäge

A Bohrer & Bohrer passend zu den Befestigungsschrauben z. B. 2,5mm & 3mm

Schraubendreher für die Befestigungsschrauben

Zwei M6-Schlüssel

Eine flache Feile oder Sand-/Glaspapier zum Entgraten

Schritt 3: Die mechanischen Teile, die benötigt werden, um den Linearaktuator in dieser Anleitung herzustellen, sind:

Die 310 Millimeter lange BleischraubeM6-Gewindestange

A Führungsrahmen 2 Stück 10 x 20 x 1,5 mm ungleiches rechtwinkliges Aluminium (530 mm Rahmen tba) 3 Stück 10 x 20 x 1,5 mm ungleiches rechtwinkliges Aluminium (50 mm Querstreben und Halterung) 2 Stück 10 x 20 x 1,5 mm ungleich rechtwinkliges Aluminium (20 mm Abstandshalter) gesamt 1150 mm

Das bewegliche Teil - der Schieber 1 Stück 10 x 10 Aluminium mit quadratischem Querschnitt (450 mm lang) 1 Stück 10 x 10 Aluminium mit quadratischem Querschnitt (12 mm lang) insgesamt 462 mm

M6 Muttern und Unterlegscheiben und Befestigungsschrauben: 1 Stück M6 Gewinderohr (x25mm) 4 Stück M6 Muttern 2 Stück M6 Unterlegscheiben Befestigungsschrauben gesamt 14

Ein Motor z. B. Elektroschrauber

Schritt 4: Die elektrischen Teile, die zur Steuerung des Linearantriebs in dieser Anleitung benötigt werden, sind:

Energieversorgung

Stromschalter

Umschaltrelais

Endschalter

Anschlusskabel

Ein Elektromotor - untersetzt

Der hier verwendete elektrische Schraubendreher hat nominell 2,4 Volt und wurde mit zwei wiederaufladbaren Ni-Cad-Zellen betrieben, so dass eine geeignete Stromversorgung ein Personal Computer P. S. U mit der Option von 3,3 Volt und 5 Volt Antriebsleistung wäre. Der Strom (Ampere) kann bis zu 6 Ampere betragen. Daher müssen alle Komponenten und die Verkabelung geeignet sein.

Zufälligerweise entschied ich mich, bei den beiden wiederaufladbaren Ni-Cad-Zellen zu bleiben, da der Betrieb intermittierend sein würde und ich das vorhandene Ladegerät verwenden konnte!

Schritt 5: Dieser Abschnitt ist der Entwurfsprozess mit der Konstruktion, die im nächsten Abschnitt folgt

Der Frame sichert alles relativ zueinander und nimmt die Belastung auf; das bewegliche Teil gleitet im Rahmen und wird durch eine "mitlaufende" Mutter auf der von einem Elektromotor angetriebenen Leitspindel bewegt. Die Leitspindel ist motorseitig befestigt und die "mitlaufende" Mutter ist am beweglichen Teil befestigt, so dass beim Drehen der Schraube das bewegliche Teil gezwungen wird, der Bewegung zu folgen. Ich verwende die Teile, die vom Treibhausantrieb übrig geblieben sind:

310 Millimeter lange Gewindestange M6

10 x 20 x 1,5 mm ungleiches rechtwinkliges Aluminium (1,2 Meter lang)

10 x 10 Aluminium mit quadratischem Querschnitt (1,0 Meter lang)

Ein Elektromotor - untersetzt

Die Abmessungen der benötigten Teile beziehen sich alle auf den „Wurf“, also wie weit sich die „mitfahrende“Mutter bewegen kann. Es gibt drei Abschnitte einer Bleischraube, dh jedes Ende und die "mitlaufende" Mutter.

Jedes feste Ende der Gewindestange hat einen Abschnitt, der das verfügbare Schraubengewinde reduziert; die nutzbare Gewindelänge beträgt 310 mm -25 (Stange) -40 (Muttern und Lager = 245 mm, was der effektive Verfahrweg ist.

Der bewegliche Teil hat drei Abschnitte; der Anschluss an die „mitfahrende“Mutter, der „Wurf“und die Verlängerung: Der „Wurf“ist der Spindelhub und die Verlängerung ist die für die Stabilität erforderliche Länge plus Reichweite zum anzutreibenden Objekt.

Ich verwende die Hälfte des "Wurf" -Abstands im Rahmen für Stabilität, also 245 / 2 = 122,5, dann addiere ich die Leitspindellänge, um 122,5 + 310 = 432,5 mm minus den Endanschlagsabstand von etwa 24 mm zu ergeben, also etwa 405 mm Minimum und ich werde es auf 450 mm aufrunden, was das Extra für die Befestigung gibt. (310/2 = 160 * 3 = 465 mm)

Der Rahmen muss die Gewindespindel, die Stützlänge umschließen und eine Aufnahme für den Elektromotor bieten.

Ich verwende 10 x 20 x 1,5 mm Reststücke für Querstreben und halte den Schieber im Führungsrahmen.

Ich verwende 10 x 10 Aluminium-Abschnitte mit quadratischem Querschnitt, um die Beziehung der Bleischraube zum beweglichen Aluminiumteil mit 10 x 10 quadratischem Querschnitt zu ermitteln.

Schritt 6: Mechanische Teile:

Die benötigten Teile werden also: 1 Stück M6 Gewindestange von 310 mm Länge 5 Stück M6 Muttern 2 Stück M6 Unterlegscheiben

2 Stück 10 x 20 x 1,5 mm ungleiches rechtwinkliges Aluminium (450 mm Rahmen t.b.a)

3 Stück 10 x 20 x 1,5 mm ungleiches rechtwinkliges Aluminium (50 mm Querstreben und Halterung)

insgesamt 1260 mm

1 Stück 10 x 10 Aluminium mit quadratischem Querschnitt (450 mm lang)

1 Stück 10 x 10 Aluminium mit quadratischem Querschnitt (12 mm lang)

insgesamt 462 mm

Befestigungsschrauben gesamt 14

Ein Elektromotor - untersetzt

Der Elektromotor muss ausgerichtet und am Rahmen befestigt werden und dies geschieht mit zwei Stützstangen: In diesem Fall beträgt der Motordurchmesser 40 mm, dh die Mitte liegt bei 20 mm, die mit dem Gewinde der Leitspindel ausgerichtet werden muss. Die beiden Stützstangen sind mit dem Rahmen verschraubt und "tragen" den Elektromotor, so dass sie beabstandet sind, um die Mittellinie abzusenken.

2 Stück 10 x 10 Aluminium mit quadratischem Querschnitt, lang genug, um den Elektromotor zu tragen.

Die Bleischraube läuft mittig im 10mm Kanal des Rahmens und die Stützstangen sind an der Unterseite des Rahmens angebracht: A little Math. die Verwendung von rechtwinkligen Dreiecken ergibt eine angrenzende Seite von 5 mm und eine Hypotenue von 40/2 = 20 mm, also 20 zum Quadrat = 400 minus 5 zum Quadrat (25) = 375, von denen die Quadratwurzel 19,365 ist; die "Wiegen"-Breite für 40 mm Durchmesser ist mit 38,7 doppelt so groß, was die Mittellinie des Elektromotors gerade so senkt, aber beachten Sie, dass eine Toleranz von nur +/- 0,5 mm = 4 bis 6 mm Unterschied!

Schritt 7: Vorbereiten der Teile

Die Gewindestange braucht einen Schraubendreherschlitzschnitt und das erste Bild hier zeigt, wie ich es geschafft habe, sie zum Schneiden mit der Bügelsäge sicher zu halten.

An jedem Ende der Gewindestange wird ein kleiner Schlitz für die Fixierschrauben angebracht, wie im zweiten Bild hier gezeigt und dann in das Ende der Schieberstange montiert, wie im dritten Bild hier gezeigt.

Die Aluminiumprofile werden auf Länge geschnitten:

1 Stück 10 x 10 Aluminium mit quadratischem Querschnitt (450 mm lang)

plus eine kleine Anleitung

1 Stück 10 x 10 Aluminium mit quadratischem Querschnitt (12 mm lang)

die für das feste Ende verwendet wird.

2 Stück 10 x 20 x 1,5 mm ungleiches rechtwinkliges Aluminium (450 mm Rahmen t.b.a)2 Stück 10 x 20 x 1,5 mm ungleiches rechtwinkliges Aluminium (50 mm Querstreben)

einschließlich

2 Stück 10 x 20 x 1,5 mm ungleiches rechtwinkliges Aluminium (20 mm Abstandshalter)

Da sich die M6-Muttern mit der Leitschraube drehen müssen, werden Abstandshalter verwendet, um den Schieberkanal als Teil der Querverstrebung zu verbreitern.

Ein professionelles Gerät hätte einen koaxialen Schieber und eine Leitspindel:

das M6-Gewinderohr wird in den Schieber eingesetzt 1 Stück M6-Gewinderohr (x25mm)

1 Stück M6 Gewindestange 310 Millimeter lang

4 von M6 Muttern

2 Stück M6 Unterlegscheiben.

Zwei Halterungen werden hinzugefügt, um den Elektromotor aus Aluminium mit quadratischem Querschnitt 10 x 10 zu montieren.

Schritt 8: Zusammenbau des Mechanismus

Auf diesen Bildern sehen Sie den Aufbau des Festendes der Leitspindel.

Die Leitschraube wird in den Schieber eingeschraubt und in den Kanal geschoben, so dass ca. 100mm Gewinde durch die feste Führung zur Befestigung wie unten beschrieben geführt wird

Die kleine Führung wird komplett mit den Distanzstücken im Kanal befestigt, da sich die M6-Muttern mit der Leitspindel drehen müssen. Die kleine Führung verhindert, dass das Schraubengewinde an der Lagerfläche einschneidet und ich habe ein praktisches Stück 8 x 8 Vierkant-Aluminium in der kleinen Führung als Lager verwendet.

1 Stück 10 x 10 Aluminium mit quadratischem Querschnitt (12 mm lang)

Die hier verwendete Technik besteht darin, die Leitspindel mit einem Paar Kontermuttern zu fixieren.

Wenn eine Mutter auf eine Schraube aufgesetzt und eine andere daneben aufgezogen wird, können die beiden durch Anziehen gegeneinander in Position gehalten werden.

Die Reihenfolge auf der Leitspindel ist 2 x M6 Muttern, 1 x M6 Unterlegscheibe, die feste Führung, 1 x M6 Unterlegscheibe, 2 x M6 Muttern.

Der Trick besteht darin, die ersten beiden Muttern und die Unterlegscheibe an der festen Führung vorbeizuführen, dann die nächste Unterlegscheibe hinzuzufügen und die anderen beiden Muttern am Ende der Leitspindel festzustecken: Zum Abschluss werden die beiden am weitesten entfernten Muttern gefahren zurück, um die feste Führung zu berühren, dann wird die am weitesten entfernte Mutter gehalten, während die innere Mutter gegen sie verriegelt wird, sodass ein wenig Endspiel bleibt, damit sich die Leitspindel frei drehen kann.

Die Motor-"Wiege"-Stücke werden entsprechend den Berechnungen basierend auf dem Durchmesser des Schraubendreherkörpers eingeschraubt und der Schraubendrehereinsatz wird in den Schlitz der Leitschraube ausgerichtet.

Es gibt zwei Tipps, die ich anbieten muss, um das Gerät zuverlässig zu machen:

1). Es wird unweigerlich eine kleine Fehlausrichtung geben, daher habe ich festgestellt, dass es am besten ist, eine Art Hülse über dem Zusammentreffen der Leitspindel und des Schraubendrehereinsatzes zu befestigen; die andere Hülse eines Stromkabels oder eines Kunststoffschlauchs reicht aus.

2). Eine Feder im Sechskant des Schraubendrehers hält den Bit gegen das Schraubenende; eine passende Feder könnte in einem Wegwerfseifenspender gefunden werden.

Schließlich wird am Schieber ein Querträger angeschraubt, der zum Halten des Schiebers in der Rinne dient und bequem die Endschalter betätigt.

Schritt 9: Die Elektrik

Kein Linearaktuator wäre vollständig ohne Begrenzungsvorrichtungen, die das Überfahren beider Enden des "Thows" stoppen, und mit einem Elektromotor können Mikroschalter leicht montiert werden, die sowohl den Vorteil von normalerweise offenen als auch von normalerweise geschlossenen Kontakten haben.

Das erste Bild zeigt die verdrahtungsfertigen Mikroschalter. Hinweis: Die gezeigten Mikroschalter sind die maximalen Endschalter, daher sind zusätzliche Schalter erforderlich, um den Motor automatisch an einer anderen Position zu stoppen.

Das Bild oben zeigt die klassische Verdrahtung des Doppelpol- / Doppelhubschalters zum Reversieren eines Gleichstrom-Elektromotors, d. h. zwei Sätze unabhängiger Wechselkontakte.

Der Elektromotor wird an die gemeinsamen Kontakte angeschlossen, hier als Schwarz & Rot dargestellt, während die Energie an ein Kontaktpaar geliefert wird, hier als Blau & Braun dargestellt, die dann über Kreuz mit dem anderen Kontaktpaar, dem Gelb, verbunden werden und blaue Drähte.

In diesem Fall wird die Überkreuzungsverdrahtung durch die Öffnerkontakte des Mikroschalters ersetzt, um ein Überfahren zu verhindern, und alle zusätzlichen Endschalter werden einfach in Reihe geschaltet: Bei diesem Schalter wird der braune Draht gegen den blauen verschoben.

Achten Sie beim Testen darauf, dass der Motor in die richtige Richtung läuft und die Schalter richtig funktionieren!