Crear un actuador lineal rápido y uniforme

La mayoría de los actuadores lineales que he visto son no uniformes y / o lentos. Aquellos que usan una leva o mecanismo similar al cigüeñal (y casi cualquier cosa hidráulica / neumática) no se pueden mover a una velocidad constante sin alguna programación. Los que usan un mecanismo de tornillo son uniformes, pero lentos.

Además de una cremallera y un piñón / cuerda enrollados alrededor de un palo, ¿qué otros actuadores lineales rápidos y uniformes existen? Por uniforme, quiero decir que la velocidad es uniforme (o la distancia recorrida depende linealmente del ángulo girado por el motor)

actuator

— Manishearth
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¿Solenoide? Si tengo un actuador neumático / hidráulico / solenoide en el que pongo un resorte (la activación comprime el resorte, la desactivación permite que el resorte se relaje), y diseño el resorte para cambiar el diámetro a medida que cambia la longitud, ¿no lograría esto su objetivo? Permitiría cambios rápidos, y tener un diámetro de cambio de resorte en relación con la longitud debería linealizar su cambio de fuerza (eliminando el problema de resistencia más corto / mayor).

— Everett

@Everett: Hmm, interesante, aunque diseñar un resorte así puede no ser tan fácil ...

— Manishearth

¿Podrías definir qué quieres decir con rápido? ¿Cuál es la aplicación? He visto actuadores lineales rápidos basados en unidades de tornillo.

— Jakob

@Jakob: Bueno, con una unidad de tornillo, generalmente se requieren motores de altas rpm para obtener una velocidad decente, a diferencia de un piñón y cremallera. Básicamente, debe ser tan rápido como un piñón y cremallera con el mismo motor. Todavía no he visto un actuador lineal a tornillo tan rápido, pero tienes razón, existen :). Mi mal ...

— Manishearth

Respuestas:

Sería más fácil dar una respuesta si supiéramos para qué quiere usar esto. Eso daría una idea de sus requisitos en términos de velocidad, costo y requisitos de espacio.

Como lo ha señalado Rocketmagnet, puede usar una transmisión por correa o un tornillo de paso largo. Y ya ha mencionado un sistema de piñón y cremallera. Todos estos incluyen un motor convencional (CC) junto con un sistema mecánico para convertir el movimiento angular en movimiento lineal:

cinturón de conducir
tornillo
cremallera y piñón
actuador de cadena rígida (esto también es genial, se puede plegar en un espacio pequeño)

Otros métodos incluyen:

Motor lineal : esto es bastante bueno, involucra una línea de polos magnéticos, que aceleran el rotor en una dirección lineal. ¡Estos pueden ser muy rápidos y precisos! Esto también se puede controlar en bucle abierto (como un motor paso a paso).

Arriba hay una sección transversal de un motor lineal.
Cilindro neumático: la velocidad se puede controlar usando una válvula de control, los actuadores neumáticos también son muy populares para aplicaciones de robótica debido a su cumplimiento.
Cilindro hidráulico

¡Wikipedia tiene un artículo sobre actuadores lineales , y también una tabla de comparación con ventajas y desventajas!

— ronalchn
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Principalmente quería usarlo para la retracción rápida y precisa de un brazo. El motor lineal es bastante interesante, lo investigaré. ¡Gracias!

— Manishearth

No todos los motores lineales se pueden usar en bucle abierto. De hecho, creo que el tipo que ha mostrado aquí requiere no solo un control de bucle cerrado para la posición, sino también un controlador de motor similar a un motor BLDC.

— Rocketmagnet

Un motor BLDC puede controlarse en circuito abierto como un motor paso a paso si lo desea. Solo requiere que conozca su posición inicial y que deje cada fase el tiempo suficiente para estar seguro de que ha alcanzado el siguiente paso. Si no conoce la posición inicial, puede recorrer todos los estados de fase una vez.

— ronalchn

No sé si esto califica como un piñón y cremallera, o una cuerda enrollada alrededor de un palo, pero un simple actuador de transmisión por correa es muy rápido y suave. Estoy usando uno para una máquina SMD pick and place donde necesito muy buena velocidad y suavidad de movimiento.

Actuador de transmisión por correa

Los actuadores lineales basados en tornillos no necesitan ser lentos, solo depende de la inclinación del tornillo que use. Use un tornillo de paso largo y obtendrá mucho más recorrido por revolución del motor.

Tornillo de bola de paso largo

— Rocketmagnet
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