Criando um atuador rápido, uniforme e linear

A maioria dos atuadores lineares que eu vi são não uniformes e / ou lentos. Aqueles que usam um mecanismo de came ou eixo de manivela (e quase tudo hidráulico / pneumático) não podem ser movidos a uma velocidade constante sem alguma programação. Aqueles que usam um mecanismo semelhante a um parafuso são uniformes, mas lentos.

Além de um rack e um pinhão / corda enrolados em um bastão, que outros atuadores lineares rápidos e uniformes existem? Por uniforme, quero dizer que a velocidade é uniforme (ou a distância movida depende linearmente do ângulo girado pelo motor)

actuator

— Manishearth
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Solenóide? Se eu tiver um atuador pneumático / hidráulico / solenóide no qual ponho uma mola (a ativação comprime a mola, a desativação deixa a mola relaxar) e projete a mola para mudar o diâmetro conforme o comprimento muda, isso não alcançaria seu objetivo? Isso permitiria trocas rápidas, e o diâmetro da troca da mola em relação ao comprimento deve linearizar sua alteração na força (eliminando o problema de resistência maior / menor).

— Everett

@Everett: Hmm, interessante, embora a concepção de um tal primavera pode não ser tão fácil ..

— Manishearth

Você poderia definir o que você quer dizer com rápido? Qual é a aplicação? Eu já vi atuadores lineares rápidos baseados em parafusos.

— 31412 Jakob

@ Jakob: Bem, com uma chave de fenda, geralmente são necessários motores de alta rotação para obter uma velocidade decente - ao contrário de um rack e pinhão. Basicamente, deve ser tão rápido quanto um rack e um pinhão usando o mesmo motor. Ainda não vi um atuador linear com base em parafuso tão rápido, mas você está certo, eles existem :). Meu mal ... #

— 284 Manishearth

Respostas:

Seria mais fácil dar uma resposta se soubéssemos para que você deseja usar isso. Isso daria uma idéia dos seus requisitos em termos de velocidade, custo e espaço.

Como o Rocketmagnet apontou, você pode usar um acionamento por correia ou parafuso de passo longo. E você já mencionou um sistema de pinhão e cremalheira. Todos eles envolvem um motor convencional (CC), juntamente com um sistema mecânico para converter movimento angular em movimento linear:

Correia de transmissão
parafuso
pinhão e cremalheira
atuador de corrente rígida (isso também é legal, pode ser dobrado em um pequeno espaço)

Outros métodos incluem:

Motor linear - Isso é bem legal, envolve uma linha de pólos magnéticos, que aceleram o rotor em uma direção linear. Estes podem ser muito rápidos e precisos! Isso também pode ser controlado em malha aberta (como um motor de passo).

Acima está uma seção transversal de um motor linear
Cilindro pneumático - a velocidade pode ser controlada usando uma válvula de controle; os atuadores pneumáticos também são bastante populares para aplicações de robótica devido à sua conformidade.
Cilindro hidráulico

A Wikipedia possui um artigo sobre atuadores lineares e também uma tabela de comparação com vantagens e desvantagens!

— ronalchn
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Eu queria principalmente usá-lo para retração rápida e precisa de um braço. O motor linear é bem interessante, vou dar uma olhada nisso. Obrigado!

— Manishearth

Nem todos os motores lineares podem ser usados em malha aberta. Na verdade, acho que o tipo que você mostrou aqui requer não apenas controle de malha fechada para posição, mas também um driver de motor semelhante a um motor BLDC.

— Rocketmagnet

Um motor BLDC pode ser controlado em circuito aberto como um motor de passo, se você desejar. Requer apenas que você conheça sua posição inicial e que deixe cada fase por tempo suficiente para ter certeza de que alcançou o próximo passo. Se você não souber a posição inicial, poderá percorrer todos os estados de fase uma vez.

— Ronalchn 28/10/12

Não sei se isso é qualificado como cremalheira e pinhão ou corda enrolada em um bastão, mas um simples atuador de acionamento por correia é muito rápido e suave. Estou usando um para uma máquina de escolher e colocar SMD em que preciso de uma velocidade e suavidade de movimento muito boas.

Atuador de acionamento por correia

Os atuadores lineares baseados em parafusos não precisam ser muito lentos, depende apenas do passo do parafuso que você usa. Use um parafuso de passo longo e você terá muito mais deslocamento por rotação do motor.

Parafuso de esferas de passo longo

— Rocketmagnet
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