Actuador lineal eléctrico: 9 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Este Instructable trata sobre la fabricación de un potente actuador lineal con herramientas domésticas típicas del mínimo de componentes de la ferretería, sin fresado ni torneado, ¡pero habrá un poco de corte y perforación! Este Instructable lo guiará a través de los detalles del diseño de un actuador lineal. para adaptarse a sus necesidades mediante el uso de un motor destornillador eléctrico.

Los actuadores lineales de servicio pesado son comprensiblemente costosos, ya que se requiere un diseño mecánico de precisión para un funcionamiento confiable y rara vez pueden justificarse para un proyecto doméstico único.

Se espera que un actuador lineal tire o empuje una carga en un plano (por ejemplo, hacia adentro y hacia afuera o hacia arriba y hacia abajo) por lo que está diseñado para una cierta carga máxima y una distancia, conocida como "lanzamiento".

La principal dificultad en un proyecto como este es la falta de capacidad de mecanizado para hacer acoplamientos confiables al accionamiento y al deslizador. El eje hexagonal del destornillador y un tubo roscado de los herrajes para muebles de D.i.y solucionaron estos problemas.

Paso 1: Aquí hay una imagen de la unidad que hice para abrir y cerrar la ventana doble del invernadero:

Hay dos partes en este Instructable en el sentido de que tenemos una parte eléctrica y una parte mecánica.

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Este dispositivo es capaz de ejercer una gran fuerza y debe utilizarse con extrema precaución.

Se recomienda un control de emergencia "STOP"

y el mecanismo debería estar completamente cerrado si se instala en un lugar accesible.

Paso 2: Las herramientas necesarias para hacer este actuador lineal en este Instructable son:

Una sierra para metales

Un taladro y brocas para adaptarse a los tornillos de fijación, por ejemplo, 2,5 mm y 3 mm

Destornillador para los tornillos de fijación

Dos llaves M6

Una lima plana o papel de lija / vidrio para desbarbar

Paso 3: Las piezas mecánicas necesarias para fabricar el actuador lineal en este Instructable son:

La varilla roscada M6 de 310 milímetros de largo

Un marco guía 2 de 10 x 20 x 1,5 mm de aluminio en ángulo recto no igual (marco de 530 mm tba) 3 de 10 x 20 x 1,5 mm de aluminio en ángulo recto no igual (tirantes cruzados de 50 mm y soporte) 2 de 10 x 20 x 1,5 mm aluminio en ángulo recto desigual (espaciadores de 20 mm) total 1150 mm

La parte móvil: el control deslizante 1 de 10 x 10 de aluminio de sección cuadrada (450 mm de largo) 1 de 10 x 10 de aluminio de sección cuadrada (12 mm de largo) en total 462 mm

Tuercas y arandelas M6 y tornillos de fijación: 1 tubo roscado M6 (x25 mm) 4 tuercas M6 2 arandelas M6 tornillos de fijación en total 14

Un motor, por ejemplo, un destornillador eléctrico.

Paso 4: Las partes eléctricas necesarias para controlar el actuador lineal en este Instructable son:

Fuente de alimentación

interruptor de alimentación

Relé de conmutación

Finales de carrera

Cable de conexión

Un motor eléctrico - reducido

El destornillador eléctrico utilizado aquí es nominalmente de 2,4 voltios y se hizo funcionar con dos celdas recargables de Ni-Cad, por lo que una fuente de alimentación adecuada sería una computadora personal P. S. U que da la opción de potencia de accionamiento de 3,3 voltios y 5 voltios. La corriente (amperaje) puede ser de hasta 6 amperios. por lo que todos los componentes y el cableado deben ser adecuados.

Da la casualidad de que decidí quedarme con las dos celdas recargables de Ni-Cad ya que la operación iba a ser intermitente y eso significaba que podía usar el cargador existente.

Paso 5: Esta sección es el proceso de diseño con la construcción a continuación en la siguiente sección

El marco asegura todo en relación entre sí y soporta la tensión de carga; la parte móvil se desliza en el marco y es movida por una tuerca "viajera" en el tornillo de avance accionada por un motor eléctrico. El tornillo de avance está asegurado en el extremo del motor y la tuerca de "desplazamiento" está asegurada a la parte móvil de modo que cuando se gira el tornillo, fuerza a la parte móvil a seguir el movimiento. Estoy usando las partes sobrantes del actuador grean-house que son:

Varilla roscada M6 de 310 milímetros de largo

Aluminio de ángulo recto desigual de 10 x 20 x 1,5 mm (1,2 metros de largo)

Aluminio de sección cuadrada de 10 x 10 (1,0 metros de largo)

Un motor eléctrico - reducido

Las dimensiones de las piezas requeridas están todas relacionadas con el "tiro", es decir, qué tan lejos puede moverse la tuerca "viajera". Hay tres secciones de un tornillo de avance, es decir, cada extremo y la tuerca "viajera".

Cada extremo fijo de la varilla roscada tiene una sección que reduce la rosca disponible; la longitud útil de la rosca se convierte en 310 mm -25 (varilla) -40 (tuercas y cojinete = 245 mm, que es la distancia de recorrido efectiva.

La parte móvil tiene tres secciones; la conexión a la tuerca "viajera", el "tiro" y la extensión: El "tiro" es el recorrido del tornillo guía y la extensión es la longitud requerida para la estabilidad más el alcance del objeto que se conduce.

Utilizo la mitad de la distancia de "tiro" en el marco para la estabilidad, por lo que 245/2 = 122,5 y luego agrego la longitud del tornillo de avance para dar 122.5 + 310 = 432.5 mm menos la distancia del tope de aproximadamente 24 mm, por lo que aproximadamente 405 mm es el mínimo y lo voy a redondear a 450 mm lo que da el extra para hacer el adjunto. (310/2 = 160 * 3 = 465 mm)

El marco debe encerrar el tornillo de avance, la longitud del soporte y proporcionar un montaje para el motor eléctrico.

Estoy usando recortes de 10 x 20 x 1,5 mm para los tirantes transversales y sostengo el control deslizante en el marco de la guía.

Estoy usando recortes de aluminio de sección cuadrada de 10 x 10 para ubicar la relación del tornillo de avance con la parte móvil de aluminio de sección cuadrada de 10 x 10.

Paso 6: Piezas mecánicas:

Por lo tanto, las piezas necesarias se convierten en: 1 varilla roscada M6 de 310 milímetros de largo 5 tuercas M6 2 arandelas M6

2 de aluminio de ángulo recto desigual de 10 x 20 x 1,5 mm (marco de 450 mm t.b.a)

3 de 10 x 20 x 1,5 mm de aluminio en ángulo recto desigual (tirantes cruzados de 50 mm y soporte)

total 1260mm

1 pieza de aluminio de sección cuadrada de 10 x 10 (450 mm de largo)

1 pieza de aluminio de sección cuadrada de 10 x 10 (12 mm de largo)

total 462 mm

tornillos de fijación en total 14

Un motor eléctrico - reducido

El motor eléctrico debe estar alineado y asegurado al marco y esto se hace con dos varillas de soporte: en este caso, el diámetro del motor es de 40 mm, lo que significa que el centro está a 20 mm y debe alinearse con la rosca del tornillo de avance. Las dos varillas de soporte están atornilladas al marco y "sostienen" el motor eléctrico de manera que estén espaciadas para bajar la línea central.

2 unidades de aluminio de sección cuadrada de 10 x 10, lo suficientemente largas para soportar el motor eléctrico.

El tornillo de avance corre centrado en el canal de 10 mm del marco y las varillas de soporte se colocan en la parte inferior del marco: Un poco de matemáticas. el uso de triángulos rectángulos da un lado adyacente de 5 mm y una hipotensión de 40/2 = 20 mm, por lo que 20 al cuadrado = 400 menos 5 al cuadrado (25) = 375 de los cuales la raíz cuadrada es 19,365; el ancho de la "cuna" para un diámetro de 40 mm es el doble de esto a 38,7, lo que reducirá la línea central del motor eléctrico, pero tenga en cuenta que una tolerancia de solo +/- 0,5 mm = 4 a 6 mm de diferencia.

Paso 7: preparación de las piezas

La varilla roscada necesita un corte de ranura para destornillador y la primera imagen aquí muestra cómo logré mantenerla segura para cortar con la sierra para metales.

Se hace una pequeña ranura para colocar los tornillos en cada extremo de la varilla roscada como se muestra en la segunda imagen aquí y luego se monta en el extremo de la varilla deslizante como se muestra en la tercera imagen aquí.

Las secciones de aluminio se cortan a medida:

1 pieza de aluminio de sección cuadrada de 10 x 10 (450 mm de largo)

más una pequeña guía

1 pieza de aluminio de sección cuadrada de 10 x 10 (12 mm de largo)

que se utiliza para el extremo fijo.

2 de aluminio de ángulo recto desigual de 10 x 20 x 1,5 mm (marco de 450 mm t.b.a) 2 de aluminio de ángulo recto desigual de 10 x 20 x 1,5 mm (tirantes transversales de 50 mm)

incluso

2 de 10 x 20 x 1,5 mm de aluminio en ángulo recto desigual (espaciadores de 20 mm)

porque las tuercas M6 necesitarán girar con el tornillo de avance, por lo que se utilizan espaciadores para ensanchar el canal deslizante como parte del refuerzo transversal.

Un dispositivo profesional tendría un deslizador coaxial y un tornillo de avance:

el tubo roscado M6 se coloca dentro del deslizador 1 de tubo roscado M6 (x25 mm)

1 varilla roscada M6 de 310 milímetros de largo

4 tuercas M6

2 arandelas M6.

Se añaden dos soportes para montar el motor eléctrico de aluminio de sección cuadrada 10 x 10.

Paso 8: Montaje del mecanismo

En estas imágenes puede ver la construcción del extremo fijo del husillo.

El tornillo de avance se atornilla en el control deslizante y se desliza en el canal de modo que se pase una rosca de 100 mm a través de la guía fija para asegurar como se describe a continuación.

La pequeña guía se fija en el canal junto con las piezas espaciadoras, ya que las tuercas M6 deberán girar con el tornillo de avance. La guía pequeña evita que la rosca del tornillo se corte en el área del cojinete y utilicé una pieza conveniente de aluminio de sección cuadrada de 8 x 8 dentro de la guía pequeña como cojinete.

1 pieza de aluminio de sección cuadrada de 10 x 10 (12 mm de largo)

La técnica utilizada aquí es fijar el tornillo de avance en su lugar con un par de contratuercas.

Si se coloca una tuerca en un tornillo y se coloca otra junto a él, se puede hacer que las dos permanezcan en su lugar apretando una contra la otra.

La secuencia en el tornillo de avance es 2 x tuercas M6, 1 x arandela M6, la guía fija, 1 x arandela M6, 2 x tuercas M6.

El truco aquí es pasar las dos primeras tuercas y la arandela más allá de la guía fija, luego agregar la siguiente arandela y colocar las otras dos tuercas en el extremo del tornillo de avance, bloqueadas en su lugar: para terminar, se ejecutan las dos tuercas más lejanas hacia atrás para tocar la guía fija, luego se sujeta la tuerca más alejada mientras la tuerca interior está bloqueada hacia ella, dejando un poco de juego libre para que el tornillo de avance pueda girar libremente.

Las piezas del "soporte" del motor se atornillan en su lugar de acuerdo con los cálculos basados en el diámetro del cuerpo del destornillador y la punta del destornillador se alinea en la ranura del tornillo de avance.

Hay dos consejos que tengo que ofrecer para ayudar a que la unidad sea confiable:

1). Inevitablemente habrá una pequeña desalineación, así que he descubierto que es mejor colocar algún tipo de manguito sobre la unión del tornillo de avance y la broca del destornillador; el otro manguito de algún cable de alimentación o cualquier tubo de plástico será suficiente.

2). Un resorte en el hexágono de ajuste del destornillador mantiene la broca en su lugar contra el extremo del tornillo de avance; se puede encontrar un resorte adecuado en un dispensador de jabón desechable.

Finalmente, se atornilla un travesaño a la corredera que sirve para sujetar la corredera en el canal y activa convenientemente los finales de carrera.

Paso 9: La electricidad

Ningún actuador lineal estaría completo sin dispositivos limitadores para detener el funcionamiento en cualquier extremo del "thow" y con un motor eléctrico es fácil instalar microinterruptores, que tienen la ventaja de tener contactos normalmente abiertos y normalmente cerrados.

La primera imagen muestra los microinterruptores listos para el cableado. Nota: los microinterruptores que se muestran son los interruptores de límite máximo, por lo que se requieren interruptores adicionales para detener el motor automáticamente en una posición diferente.

La imagen de arriba muestra el cableado clásico del interruptor de doble polo / doble tiro para invertir un motor eléctrico de CC, es decir, dos juegos de contactos de conmutación independientes.

El motor eléctrico está conectado a los contactos comunes, que se muestran aquí como negro y rojo, mientras que la energía se suplementa a un par de contactos, que se muestra aquí como azul y marrón, que luego se conectan en forma cruzada al otro par de contactos, el amarillo. y cables azules.

En este caso, el cableado cruzado se reemplaza con los contactos normalmente cerrados del microinterruptor para evitar sobrecargas y cualquier interruptor de límite adicional simplemente se conecta en serie: En este interruptor, el cable marrón se desplaza para oponerse al azul.

Al realizar la prueba, asegúrese de comprobar que el motor funciona en la dirección correcta y que los interruptores funcionan en el sentido correcto.