Optiba EN
Czym są napędy liniowe i siłowniki liniowe?
Napędy liniowe to szeroka grupa urządzeń mechanicznych, które służą do przesuwania przedmiotów wzdłuż prostej linii. Współcześnie są one wykorzystywane w wielu niezliczonej liczbie branż produkcyjnych i nie tylko. Dlaczego są one tak popularne? Przede wszystkim pozwalają na szybkie i precyzyjne przesuwanie elementów, co jest przecież niezbędne podczas w każdego rodzaju produkcji, w trakcie której konieczna jest nie tylko wyjątkowa dokładność.
Do jednych z najczęściej stosowanych rodzajów napędów liniowych należą napędy śrubowe. Ten rodzaj napędu wykorzystuje dwa główne elementy: śrubę oraz nakrętkę do przesuwania obiektu w odpowiednią stronę (czyli wzdłuż osi liniowej). Śruba napędowa jest zamocowana w tym przypadku na jednej stronie, zaś na drugim końcu znajduje się nakrętka przesuwająca się po śrubie. To właśnie przesunięcie nakrętki powoduje ruch danego obiektu.
Napędy tego rodzaju stosuje się między innymi w układach kierowniczych pojazdów. Podstawowym elementem napędu liniowego jest w tym przypadku silnik, który generuje ruch liniowy poprzez przekształcenie energii elektrycznej w ruch mechaniczny. Co więcej, może być on sterowany za pomocą różnych systemów, w tym takich jak: przemienniki częstotliwości, sterowniki PLC lub przekaźniki.
Kolejną odmianą napędów liniowych są napędy elektryczne. W tym przypadku ruch obiektu jest generowany przez elektromagnetyczny siłownik liniowy. Produkuje on siłę elektromagnetyczną przemieszczającą obiekt wzdłuż osi liniowej. O napędzie elektrycznym mówimy na przykład w obrabiarkach i systemach zamykania drzwi (np. samochodowych centralnych zamkach).
Kolejną odmianą napędów liniowych są napędy pneumatyczne. Tutaj siła powietrza jest nośnikiem (to znaczy, że jest ona wykorzystywana do przemieszczania obiektów wzdłuż osi liniowych). Napędy pneumatyczne również otaczają nas każdego dnia. Znajdziemy je w instalacji do pakowania produktów, w systemach do transportu ładunków, a także wszędzie tam, gdzie występuje podnoszenie.
W zależności od zastosowania napędy liniowe mogą mieć różną konstrukcję oraz sposób działania. Jednym z podstawowych typów napędów liniowych są śruby kulowe, które przekształcają ruch typu obrotowego silnika na ruch liniowy. Śruby kulowe wykorzystywane są przede wszystkim w aplikacjach, w których wymagana jest wyjątkowo duża precyzja, a także w przypadkach, gdy potrzebna jest znaczna siła.
Jeszcze innym typem napędów liniowych są paski napędowe. Paski te również przekształcają ruch silnika na ruch po linii. Robią to za pomocą pasa, który przemieszcza się wzdłuż prowadnic. Są one stosowane przede wszystkim w aplikacjach wymagających dużych prędkości przesuwania elementów.
W niektórych przypadkach wykorzystywane są też napędy hydrauliczne lub pneumatyczne, które pozwalają na przesuwanie elementów poprzez wykorzystanie siły sprężonego powietrza lub płynu hydraulicznego.
Wśród zalet napędów liniowych można wymienić można wiele cech. Najczęściej jednak mówimy, że odznaczają się one dużą precyzję ruchu, możliwością automatyzacji procesów produkcyjnych, bardzo wysoką wydajnością, a także wyjątkowo łatwą integracją z wszelkimi systemami sterowania.
Do jednego z najważniejszych zastosowań napędów liniowych należą maszyny CNC, w przypadku których precyzyjne przesuwanie narzędzi jest więcej niż kluczowe dla uzyskania wysokiej jakości obróbki.
Siłownik liniowy jest także powszechnie wykorzystywany w przemyśle motoryzacyjnym (na przykład w systemach sterowania kierownicą lub pedałami).
Zasady działania siłowników liniowych
Stosowanie napędów liniowych niesie ze sobą wiele korzyści. Na czele ich zalet znajduje się szeroko rozumiana automatyzacja procesów nakierowanych na produkcję, w tym tę przemysłową.
To bardzo rozwojowa dziedzina biznesu, która z dnia na dzień zyskuje uznanie wytwórców reprezentujących najróżniejsze dziedziny przemysłu zarówno w Polsce, jak i na świecie. Warto ją obserwować, aby być zawsze na bieżąco z najnowszymi trendami konsumenckimi, sprawdzającymi się rozwiązaniami technicznymi oraz pomysłami w kwestii optymalizacji szeroko rozumianych procesów produkcyjnych stosowanymi przez konkurencję.
Uważa się ponadto, że napędy tego typu są ciekawą alternatywą dla klasycznych napędów hydraulicznych, elektrycznych czy pneumatycznych i, choć znane są od dawna, mogą one w najbliższej przyszłości zrewolucjonizować rynek produkcji przemysłowej w Polsce.
Co ciekawe, w przeciwieństwie do silników obrotowych silniki liniowe nie wytwarzają ruchu obrotowego – na płaskim stojanie umieszcza się szyny, które kierują pracą na jeden z dwóch sposobów:
Dają one za to możliwość bezpośredniej przemiany energii w ruch. Jedną z kluczowych właściwości w tym przypadku jest generowany moment obrotowy. Oprócz tego istotna jest również prędkość liniowa urządzenia.
Pod względem budowy siłowniki liniowe nie różnią się zasadą działania. Różnią się za to konstrukcją. Serce napędu stanowi ruchomy siłownik, który zasila się prądem. To właśnie on porusza wrzecionem przy pośrednictwie przekładni. Możliwe jest zastosowanie różnych jej typów. Wyróżniamy między innymi przekładnie:
Tak czy inaczej, to właśnie przekładnia odpowiada za redukcję prędkości silnika elektrycznego szybkoobrotowego do oczekiwanej przez użytkownika prędkości wrzeciona. Jak to osiągnąć? Jest to dość proste i możliwe do uzyskania dzięki zastosowaniu odpowiedniego gwintowania wewnątrz urządzenia. Warto jednak mieć na uwadze fakt, że do tego celu można zastosować także silnik liniowy. To właśnie on wykorzystuje właściwości przepływającego przez cewkę prądu elektrycznego.
Mocowanie siłownika liniowego może odbywać na jeden z 3 sposobów. W zależności od modelu i producenta odbędzie się to:
Siłownik liniowy to urządzenie, które ma jedno konkretne zadanie – przekształca ruch obrotowy silnika w ruch liniowy. Siłowniki w odmianie liniowej działają na zasadzie ruchu posuwisto-zwrotnego tłoka bądź śruby. Celem ich działania jest wytwarzanie siły zdolnej na przykład do przesuwania ładunków.
Ogólne zasady działania siłowników liniowych:
Podsumowując, siłowniki liniowe to ważne elementy maszyny dla wielu aplikacji przemysłowych. Charakteryzują się dużą siłą precyzji i skutecznym ruchem typu liniowego. Są one niezbędne dla skutecznego funkcjonowania współczesnych firm działających w różnych obszarach rynku.
Co to jest siłownik liniowy?
Najprościej rzecz ujmując, siłowniki liniowe są urządzeniami mechanicznymi, które przekształcają energię danego ruchu w prosty ruch liniowy.
Elektryczne siłowniki liniowe to urządzenia, które zwykle wykorzystują mały silnik elektryczny. Ich ruch obrotowy zostaje przekształcony w ten wykonywany po prostej linii. Jak to możliwe? Dzieje się tak dzięki zastosowaniu odpowiednich gwintów wewnątrz urządzenia.
Siłownik liniowy składa się z kilku podstawowych elementów. Wśród nich znajdziemy takie jak: korpus, wał napędowy, śruby napędowe, przekładnia i końcówki mocujące.
To korpus jest główną częścią siłownika i to właśnie on zawiera elementy napędowe oraz zabezpieczenia zarówno przed uszkodzeniami mechanicznymi, jaki i wszelkimi zanieczyszczeniami. Natomiast wał napędowy połączony jest z silnikiem lub innym źródłem energii, które generuje ruch obrotowy, który następnie jest przekazywany do siłownika.
Śruba napędowa przekształca ruch obrotowy w ruch liniowy. Dzieje się tak poprzez przesuwanie się po osi – umożliwia to z kolei przesuwanie obiektu.
Przekładnie są stosowane w celu zwiększenia momentu obrotowego i prędkości, co pozwala na efektywniejsze przemieszczanie obiektów.
Końcówki mocujące służą do bezpiecznego mocowania siłownika do innych elementów mechanicznych lub konstrukcji.
Istnieje wiele różnych typów siłowników liniowych. Czym się od siebie różnią? Przede wszystkim sposobem przekształcania ruchu obrotowego. Jednym z najpopularniejszych typów tego typu rozwiązań jest siłownik liniowy śrubowy, który wykorzystuje śrubę napędową do przesuwania danego obiektu.
Siłownik liniowy jest stosowany w aplikacjach, w których wymagane są duże siły i precyzyjne przesunięcia, czyli dokładnie takie, jakie niezbędne są w automatyce, maszynach CNC czy też w systemach podnoszenia i przemieszczania ciężkich ładunków.
Napędy liniowe mają coraz więcej zastosowań. Dzięki możliwości regulacji specjalistycznych parametrów takich jak prędkość, siła czy precyzja, mogą być one dostosowane do indywidualnych potrzeb użytkownika oraz do ściśle sprecyzowanego zastosowania.
Oprócz standardowego zasilania prądem stałym napędy te są również dostępne w wersji umożliwiającej ich wykorzystanie ręczne.
Oprócz rozwiązań związanych z wykorzystaniem ręcznego sterowania zasilaniem, w napędach liniowych coraz częściej stosuje się nowoczesne technologie, wśród których znajdziemy łączność bezprzewodową. Komunikowanie się drogą radiową ma przełomowy charakter. Dlaczego uważa się je za rewolucyjne? Komunikacja pośrednia znacząco ułatwia zarządzanie procesami z odległości na różnych polach eksploatacji; dzieje się tak zarówno w kontekście życia codziennego, jak i wyspecjalizowanych produkcji przemysłowych.
W połączeniu z innymi zaawansowanymi technologiami rozwiązania liniowe mogą być wykorzystane w jeszcze bardziej złożonych aplikacjach takich jak robotyka czy automatyka.
Cechy siłowników liniowych
Silniki tego typu charakteryzują się przede wszystkim połączeniem precyzji pozycjonowania oraz prostoty obsługi z dużą dynamiką pracy. Są one nieocenione na dużych mocach oraz w przypadku konieczności skomplikowanej procedury zmiany prędkości.
Siłowniki typu liniowego są wydajniejsze niż klasyczne napędy hydrauliczne lub pneumatyczne. Na ich korzyść działa również mniej skomplikowany montaż – nie wymaga ani specjalistycznych akcesoriów, ani profesjonalnych konserwatorów i serwisantów zewnętrznych.
To jednak nie koniec. Jakie jeszcze zalety mają siłowniki liniowe? Znane są one ze swojej wyjątkowej precyzji, która jest utrzymywana podczas wykonywania płynnego ruchu po linii. Co istotne, sterowanie takim urządzeniem odbywa się często w sposób w pełni zautomatyzowany i niezależny od człowieka.
W przeciwieństwie do napędów obrotowych napędy typu liniowego nie posiadają stycznych, które w miarę upływu czasu mogłyby się zużyć. Oś ruchu regulowana jest przez pole magnetyczne. To właśnie jeden z czynników, które zapewnia wysoką niezawodność tych siłowników.
Zakup napędu liniowego można uznać także za dobrą inwestycję w brak ograniczeń prędkości obrotowej siłownika. Gdy do tego faktu dodamy to, że możliwe jest pominięcie momentu, w którym części obrotowe pozostają bezwładne, dodatkowo zyskujemy na szybkości pracy. A czas to, jak wszyscy wiemy, pieniądz.
Co ciekawe, w napędach liniowych nie występuje luz zwrotny. Wynika to z wykorzystania pola magnetycznego, a także pomiarów położenia dokonywanych przy użyciu miary relokacji osi prowadzonej po linii.
Nabycie siłownika liniowego może być również dobrym pomysłem, gdy rozważamy skonstruowanie napędów o charakterze wieloosiowym. Coraz częściej producenci tych części uwzględniają taką możliwość i proponują rozwiązania dedykowane takim właśnie układom o dużej mocy. Znajdą je Państwo również na platformie sprzedażowej Optiba.pl!
Nie mniej ważną kwestią jest funkcjonalne rozplanowanie miejsca pracy. Jak wspomniano już wcześniej, siłowniki liniowe dają możliwość zamontowania ich w wielu pozycjach. To niezwykle praktyczne rozwiązanie, gdy priorytetem okazuje się maksymalne wykorzystanie dostępnej przestrzeni. Co więcej, napędy te nie muszą wcale zajmować jej wiele. Komponenty mogą być bowiem wytworzone w praktycznych rozmiarach dostosowanych do potrzeb konkretnego biznesu. Należy tutaj od razu zaznaczyć, że mniejszy rozmiar nie jest jednoznaczny z mniejszą funkcjonalnością!
Rodzaje siłowników liniowych
Siłownik liniowy to rodzaj siłownika, który zamienia ruch obrotowy silnika na ruch liniowy lub pchanie i ciągnięcie w linii prostej.
Nie istnieje uniwersalny podział siłowników liniowych. Najczęściej można spotkać się z dwoma klasyfikacjami, które biorą pod uwagę:
W pierwszym przypadku wyróżnia się: siłowniki liniowe płaskie (dzielone później pod względem miejsca montażu cewki), u-kanałowe oraz rurowe.
Drugie rozróżnienie zajmuje się sposobem transmisji energii. Wówczas wyróżniamy napędy liniowe: pneumatyczne, hydrauliczne oraz silnika elektrycznego. Wszystkie mają swoje wady i zalety.
W przypadku napędów liniowych pneumatycznych energię sprężonego powietrza przekształca się w energię mechaniczną. Największymi atutami tej odmiany napędu są:
Siłowniki elektryczne mogą pracować na szczególnie dużych masach. Do zalet tej technologii należy zaliczyć przede wszystkim możliwość ich pozycjonowania oraz nieskomplikowaną budowę.
Elektryczne siłowniki liniowe są preferowanym rozwiązaniem, gdy wymagany jest dokładny i płynny ruch. Zastosowania siłowników liniowych obejmują różnorodne rozwiązania takie jak energiczne pchanie czy przenoszenie.
W środowiskach przemysłowych oraz produkcyjnych elektryczne siłowniki liniowe z powodzeniem zastępują rozwiązania hydrauliczne i pneumatyczne. Gdzie je znajdziemy? Na przykład w sprzęcie rolniczym, maszynach budowlanych, a także w systemach automatyki przemysłowej.
Napędy hydrauliczne zaś wyróżniają się niewielkim czasem potrzebnym na rozruch.
Zastosowania siłowników liniowych
Siłowniki liniowe mają bardzo wiele zastosowań. W środowisku przemysłowym i produkcyjnym elektryczne siłowniki liniowe zastępują rozwiązania hydrauliczne oraz pneumatyczne stosowane np. w sprzęcie rolniczym czy automatyce przemysłowej.
Napędy liniowe są niezbędnym elementem zaawansowanych technologicznie robotów. Są one odpowiedzialne za ich ruch, w tym ich poruszanie się wzdłuż osi X, Y lub Z, oraz sterowane za pomocą silników elektrycznych bądź różnych mechanizmów przekładni.
Ważnym elementem napędów liniowych są wyłączniki krańcowe, które zapewniają bezpieczną pracę technologii. W dzisiejszych robotach napędy liniowe są coraz bardziej precyzyjne, dzięki czemu roboty mogą wykonywać coraz więcej czynności. Dostępne są jednak również rozwiązania daleko wykraczające poza podnoszenie.
W zaawansowanych technologicznie robotach wprowadzenie inteligentnych systemów sterowania napędami liniowymi pozwala na szeroki wybór gestów oraz jeszcze lepszą kontrolę ruchu, która wciąż postępuje.
W obszarze produkcji chemicznej napędy liniowe są szczególnie doceniane dzięki redukcji zagrożenia wybuchem. Mają z tego względu wiele różnych zastosowań. Mówimy tutaj o wszelkich maszynach przenoszących oraz tych z zakresu aparatury pomiarowo-kontrolnej. Warto także zwrócić uwagę na sterowniki do stosowania w siłownikach liniowych, jak również tych na centrale sterujące siłownikami.
Napęd liniowy jest wręcz nie do zastąpienia w budownictwie, uprawie i hodowli. Trudno wyobrazić sobie świat bez stosowania ładowarek, koparek albo różnych maszynach rolniczych.
Napędy liniowe znajdują zastosowanie tam, gdzie wymagana jest precyzja pozycjonowania i dokładność przesunięcia wału: w bramach wjazdowych, zamkach samochodowych czy inteligentnych budynkach, gdzie zastosowanie zamków elektrycznych zapewnia również nie tylko wygodę, lecz także bezpieczeństwo.
Dopuszczalny zakres prądu stałego w instalacji pozwala na efektywne wykorzystanie napędów. Jednocześnie korzyścią związaną z dostępem do prądu stałego i bezwładnością elementów jest wysoka wydajność. Rozwiązania z wbudowanymi potencjometrami są często wykorzystywane w instalacji przemysłowej. Dzięki takim rozwiązaniom możliwe jest automatyczne kierowanie siłownikami. Zarządzanie takim urządzeniem odbywa się bowiem zwykle za pomocą panelu operatorskiego lub w sposób pośredni (w ramach systemu automatycznego sterowania). Dzięki temu też napędy liniowe, które mają wbudowane potencjometry, umożliwiają precyzyjną kontrolę położenia ładunku.
Poniżej przedstawiamy najważniejsze zastosowania siłowników liniowych:
Podsumowując, siłowniki liniowe są niezwykle wszechstronnymi elementami mechanicznymi, które znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu i innych dziedzin życia codziennego.
W ofercie naszego sklepu znajdą Państwo produkty ponad 3 tysięcy dostawców! Posiadamy szeroki wybór renomowanych marek, a wśród nich NSK, REXROTH czy THK. Zaproponujemy Państwu rozwiązania zarówno proste do montażu, wytrzymałe w eksploatacji oraz dostępne od ręki.
Posiadamy siłowniki przeznaczone do zadań specjalnych – nieważne, czy szukasz część do bram wjazdowych, czy rozwiązań stosowanych w zamkach elektrycznych. Zapraszamy do kontaktu z naszymi profesjonalnymi konsultantami!
FAQs
Q: Jak działa siłownik liniowy?
A: Działa na zasadzie przekształcenia ruchu obrotowego silnika w ruch po linii. Przesuw tłoka lub śruby wzdłuż cylindra generuje siłę liniową, która przesuwa ładunek.
Q: Jakie są rodzaje napędów liniowych?
A: W zależności od wymagań aplikacji wyróżniamy siłowniki: elektromechaniczne, pneumatyczne, hydrauliczne, piezoelektryczne lub magnetyczne.
Q: Jak dobrać odpowiedni napęd liniowy do aplikacji?
A: Wybór odpowiedniego rozwiązania zależy od wymagań aplikacji (np. wartości związanych z przesunięciem wału). W celu doboru odpowiedniego napędu liniowego należy skonsultować się z doświadczonym specjalistą.
Q: Jak dbać o napędy liniowe?
A: Aby utrzymać je w idealnym stanie, należy m.in.: wykonywać regularnie konserwację i przeglądy, stosować odpowiednie środki smarne oraz stosować się do instrukcji obsługi wydanych przez producentów.
Q: Czy istnieją jakieś ograniczenia w stosowaniu napędów liniowych?
A: Napęd liniowy jest wysoce uniwersalny i może być stosowany w różnych aplikacjach. Istnieją jednak pewne ograniczenia (np. niska prędkość przesuwu, ograniczona siła czy wymagania dotyczące utrzymania ich w idealnym stanie użytkowym).