Actionneur linéaire électrique : 9 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Ce Instructable concerne la fabrication d'un puissant actionneur linéaire avec des outils ménagers typiques à partir du minimum de composants de la quincaillerie - pas de fraisage ni de tournage, mais il y aura un peu de coupe et de perçage ! Ce Instructable vous guidera à travers les détails de la conception d'un actionneur linéaire pour répondre à vos besoins en utilisant un moteur de visseuse électrique.

Les actionneurs linéaires robustes sont naturellement coûteux, car une conception mécanique de précision est requise pour un fonctionnement fiable et peut rarement être justifiée pour un projet domestique ponctuel.

On s'attend à ce qu'un actionneur linéaire tire ou pousse une charge dans un plan (par exemple, va-et-vient ou de haut en bas), il est donc conçu pour une certaine charge maximale et une certaine distance, connue sous le nom de "jet".

La principale difficulté dans un projet comme celui-ci est le manque de capacité d'usinage pour réaliser des accouplements fiables à l'entraînement et au coulisseau. L'arbre hexagonal du tournevis et un tube fileté de ferrures de meubles D.i.y ont résolu ces problèmes.

Étape 1: Voici une photo de l'unité que j'ai fabriquée pour ouvrir et fermer la double fenêtre de la serre:

Il y a deux parties à ce Instructable dans la mesure où nous avons une partie électrique et une partie mécanique.

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Cet appareil est capable d'exercer une force élevée et doit être utilisé avec une extrême prudence.

Une commande d'urgence "STOP" est conseillée

et le mécanisme doit être entièrement fermé s'il est installé dans un endroit accessible.

Étape 2: Les outils nécessaires pour fabriquer cet actionneur linéaire dans ce Instructable sont:

Une scie à métaux

Un foret et des forets adaptés aux vis de fixation, par exemple 2,5 mm et 3 mm

Tournevis pour les vis de fixation

Deux clés M6

Une lime plate ou du papier sablé/verre pour l'ébavurage

Étape 3: Les pièces mécaniques nécessaires pour fabriquer l'actionneur linéaire dans ce Instructable sont:

La tige filetée M6 de 310 millimètres de long

Un cadre de guidage 2 x 10 x 20 x 1,5 mm en aluminium à angle droit inégal (cadre de 530 mm à déterminer) 3 x 10 x 20 x 1,5 mm en aluminium à angle droit inégal (entretoises et support de 50 mm) 2 x 10 x 20 x 1,5 mm en aluminium à angle droit inégal (entretoises 20 mm) total 1150 mm

La partie mobile - le curseur 1 x 10 x 10 en aluminium de section carrée (450 mm de long) 1 x 10 x 10 en aluminium de section carrée (12 mm de long) au total 462 mm

Écrous et rondelles M6 et vis de fixation: 1 tube fileté M6 (x25 mm) 4 écrous M6 2 vis de fixation de rondelles M6 au total 14

Un moteur, par exemple un tournevis électrique

Étape 4: Les pièces électriques nécessaires pour contrôler l'actionneur linéaire dans ce Instructable sont:

Source de courant

interrupteur

Relais inverseur

Fins de course

Fil de connexion

Un moteur électrique - démultiplié

Le tournevis électrique utilisé ici est nominalement de 2,4 volts et fonctionnait sur deux piles rechargeables Ni-Cad. Le courant (ampérage) peut aller jusqu'à 6 ampères. donc tous les composants et le câblage doivent être adaptés.

En l'occurrence, j'ai décidé de rester avec les deux piles rechargeables Ni-Cad car le fonctionnement allait être intermittent et cela signifiait que je pouvais utiliser le chargeur existant !

Étape 5: Cette section est le processus de conception avec la construction qui suit dans la section suivante

Le cadre sécurise tout les uns par rapport aux autres et supporte la contrainte de charge; la partie mobile coulisse dans le bâti et est déplacée par un écrou « mobile » sur la vis-mère entraînée par un moteur électrique. La vis-mère est fixée à l'extrémité du moteur et l'écrou "de déplacement" est fixé à la partie mobile de sorte que lorsque la vis est tournée, elle force la partie mobile à suivre le mouvement. J'utilise les pièces restantes de l'actionneur de serre qui sont:

Tige filetée M6 de 310 millimètres de long

10 x 20 x 1,5 mm en aluminium à angle droit inégal (1,2 mètre de long)

10 x 10 section carrée en aluminium (1,0 mètre de long)

Un moteur électrique - démultiplié

Les dimensions des pièces nécessaires sont toutes liées au « jet », c'est-à-dire jusqu'où l'écrou « mobile » peut se déplacer. il y a trois sections d'une vis-mère, c'est-à-dire chaque extrémité et l'écrou « voyage ».

Chaque extrémité fixe de la tige filetée a une section qui réduit le pas de vis disponible; la longueur de filetage utile devient 310mm -25 (tige) -40 (écrous et roulement = 245mm qui est la distance de déplacement effective.

La partie mobile a trois sections; la connexion à l'écrou « mobile », le « jet » et l'extension: Le « jet » est la course de la vis mère et l'extension est la longueur requise pour la stabilité plus la portée de l'objet entraîné.

J'utilise la moitié de la distance de "jet" dans le cadre pour la stabilité donc 245/2 = 122,5 puis j'ajoute la longueur de la vis mère pour donner 122,5 + 310 = 432,5 mm moins la distance de butée d'environ 24 mm donc, environ 405 mm est le minimum et je vais l'arrondir à 450mm ce qui donne le plus pour faire l'attache. (310/2 = 160 *3 = 465 mm)

Le cadre doit renfermer la vis-mère, la longueur de support et fournir un support pour le moteur électrique.

J'utilise des chutes de 10 x 20 x 1,5 mm pour les croisillons et je tiens le curseur dans le cadre de guidage.

J'utilise des chutes d'aluminium de section carrée 10 x 10 pour localiser la relation entre la vis-mère et la partie mobile en aluminium de section carrée 10 x 10.

Étape 6: Pièces mécaniques:

Ainsi, les pièces requises deviennent: 1 tige filetée M6 de 310 millimètres de long 5 écrous M6 2 rondelles M6

2 x 10 x 20 x 1,5 mm en aluminium à angle droit inégal (cadre de 450 mm à déterminer)

3 x 10 x 20 x 1,5 mm en aluminium à angle droit inégal (entretoises et support de 50 mm)

total 1260mm

1 x 10 x 10 section carrée en aluminium (450 mm de long)

1 x 10 x 10 section carrée en aluminium (12 mm de long)

total 462 mm

vis de fixation total 14

Un moteur électrique - démultiplié

Le moteur électrique doit être aligné et fixé au châssis et cela se fait avec deux tiges de support: Dans ce cas, le diamètre du moteur est de 40 mm ce qui signifie que le centre est à 20 mm qui doit s'aligner avec le filetage de la vis mère. Les deux tiges de support sont vissées au châssis et « bercent » le moteur électrique de manière à être espacées pour abaisser l'axe central.

2 x 10 x 10 en aluminium de section carrée, assez longs pour supporter le moteur électrique.

La vis-mère passe au centre dans le canal de 10 mm du cadre et les tiges de support sont montées sur le côté inférieur du cadre: Un peu de maths. l'utilisation de triangles rectangles donne un côté adjacent de 5 mm et une hypoténité de 40/2 = 20 mm donc 20 au carré = 400 moins 5 au carré (25) = 375 dont la racine carrée est 19,365; la largeur du "berceau" pour un diamètre de 40 mm est le double à 38,7, ce qui entraînera une chute de la ligne centrale du moteur électrique, mais attention, une tolérance de seulement +/- 0,5 mm = 4 à 6 mm de différence !

Étape 7: Préparation des pièces

La tige filetée a besoin d'une fente de tournevis et la première image ici montre comment j'ai réussi à la maintenir en place pour la coupe avec la scie à métaux.

une petite fente pour les vis de positionnement est faite à chaque extrémité de la tige filetée comme indiqué sur la deuxième image ici, puis montée à l'extrémité de la tige coulissante comme indiqué sur la troisième image ici.

Les profilés Aluminium sont coupés à longueur:

1 x 10 x 10 section carrée en aluminium (450 mm de long)

plus un petit guide

1 x 10 x 10 section carrée en aluminium (12 mm de long)

qui est utilisé pour l'extrémité fixe.

2 x 10 x 20 x 1,5 mm en aluminium à angle droit inégal (cadre de 450 mm à déterminer) 2 x 10 x 20 x 1,5 mm en aluminium à angle droit inégal (entretoises de 50 mm)

comprenant

2 x 10 x 20 x 1,5 mm en aluminium à angle droit inégal (entretoises 20 mm)

car les écrous M6 devront tourner avec la vis-mère, de sorte que des entretoises sont utilisées pour élargir le canal coulissant dans le cadre du contreventement.

Un appareil professionnel aurait un curseur coaxial et une vis mère:

le tube fileté M6 est monté à l'intérieur du curseur 1 tube fileté M6 (x25mm)

1 tige filetée M6 de 310 millimètres de long

4 écrous M6

2 rondelles M6.

Deux supports sont ajoutés pour monter le moteur électrique en aluminium de section carrée 10 x 10.

Étape 8: Assemblage du mécanisme

Sur ces images, vous pouvez voir la construction de l'extrémité fixe de la vis-mère.

La vis-mère est vissée dans le curseur et glissée dans le canal de sorte qu'un filetage de 100 mm passe à travers le guide fixe pour la fixation comme décrit ci-dessous

Le petit guide est fixé dans le canal avec les pièces d'espacement car les écrous M6 devront tourner avec la vis-mère. Le petit guide empêche le filetage de la vis de couper sur la zone de roulement et j'ai utilisé un morceau pratique d'aluminium de section carrée 8 x 8 à l'intérieur du petit guide comme roulement.

1 x 10 x 10 section carrée en aluminium (12 mm de long)

La technique utilisée ici consiste à fixer la vis mère en place avec une paire de contre-écrous.

Si un écrou est monté sur une vis et qu'un autre est monté à côté, les deux peuvent rester en place en serrant l'un contre l'autre.

La séquence sur la vis mère est 2 x écrous M6, 1 x rondelle M6, le guide fixe, 1 x rondelle M6, 2 x écrous M6.

L'astuce ici est de passer les deux premiers écrous et la rondelle au-delà du guide fixe puis d'ajouter la rondelle suivante et de placer les deux autres écrous au bout de la vis-mère, verrouillés en place: Pour finir, les deux écrous les plus éloignés sont passés revenir pour toucher le guide fixe, puis l'écrou le plus éloigné est maintenu tandis que l'écrou intérieur est verrouillé vers lui, laissant ainsi un peu de jeu axial pour que la vis-mère puisse tourner librement.

Les pièces du « berceau » du moteur sont vissées en place selon les calculs basés sur le diamètre du corps du tournevis et l'embout du tournevis est aligné dans la fente de la vis-mère.

Il y a deux conseils que j'ai à offrir pour rendre l'unité fiable:

1). Il y aura inévitablement un petit désalignement, j'ai donc trouvé qu'il est préférable d'adapter une sorte de manchon sur la rencontre de la vis-mère et de l'embout de tournevis; l'autre manchon d'un cordon d'alimentation ou de tout tube en plastique suffira.

2). Un ressort dans l'hexagone de montage du tournevis maintient le foret en place contre l'extrémité de la vis mère; un ressort approprié peut être trouvé dans un distributeur de savon jetable.

Enfin, une traverse est vissée au curseur qui sert à maintenir le curseur dans le canal et active commodément les interrupteurs de fin de course.

Étape 9: L'électricité

Aucun actionneur linéaire ne serait complet sans dispositifs limiteurs pour arrêter la course à chaque extrémité du "thow" et avec un moteur électrique, il est facile d'installer des micro-interrupteurs, qui ont l'avantage de contacts normalement ouverts et normalement fermés.

La première photo montre les micro-interrupteurs prêts à être câblés. Remarque: les micro-interrupteurs illustrés sont les interrupteurs de fin de course maximum, des interrupteurs supplémentaires sont donc nécessaires pour arrêter automatiquement le moteur dans une position différente.

L'image ci-dessus montre le câblage classique de l'interrupteur bipolaire / bidirectionnel pour inverser un moteur électrique à courant continu, c'est-à-dire deux jeux de contacts inverseurs indépendants.

Le moteur électrique est connecté aux contacts communs, illustrés ici en noir et rouge, tandis que l'alimentation est fournie à une paire de contacts, illustrée ici en bleu et marron, qui sont ensuite interconnectés à l'autre paire de contacts, le jaune et fils bleus.

Dans ce cas, le câblage croisé est remplacé par les contacts normalement fermés du micro-interrupteur pour éviter le dépassement et tous les interrupteurs de fin de course supplémentaires sont simplement câblés en série: Sur cet interrupteur, le fil marron est déplacé pour s'opposer au bleu.

Lors du test, assurez-vous de vérifier que le moteur tourne dans le bon sens et que les interrupteurs fonctionnent dans le bon sens !