Линейные приводы используются во всех современных крутых девайсах: 3Д-принтеры, лазерные резчики, ЧПУ. Одним из основных факторов, влияющих на стоимость линейных актуаторов, является линейная направляющая, которая состоит из компонентов, которые поддерживают прямой ход управляемой части устройства (например, набор точных стержней и линейных подшипников).
Цены на компоненты направляющих могут варьироваться от десятков до тысяч долларов в зависимости от их размера и точности. Один из способов обойти высокую стоимость этих компонентов — заменить их механизмом, который преобразует вращательное движение в прямолинейное. Механизм Саррюса, изобретенный в 1853 году Пьером Фредериком Саррюсом, как раз является одним из таких механизмов, которые могут обеспечить идеально ровное линейное движение, и для которых не нужны какие-либо справочные руководства.
В этом проекте для создания недорогого механизма Саррюса используются простые пластины, напечатанные на 3Д принтере или вырезанные лазером, а также пластиковые «живые» петли. Затем, чтобы заставить их двигаться, к ним добавляется шаговый двигатель NEMA 17 и резьбовой стержень. Длина хода привода в этом проекте составляет приблизительно 254 мм, но бОльшая или меньшая версия может быть выполнена путем простого изменения длины соединительных пластин.
Шаг 1: Материалы и приспособления
Материалы:
- Связующая пластина (4 штуки, напечатанные на 3Д-принтере или вырезанные лазером в Шаге 2)
- Пластина двигателя (1 штука, напечатанная на 3Д-принтере или вырезанная лазером в Шаге 2)
- Пластина привода (1 штука, напечатанная на 3Д-принтере или вырезанная лазером в Шаге 2)
- Пластиковые петли (6 штук, куплены мной в McMaster-Carr, парт-номер 1637A713)
- Винты с плоской головкой, резьба 6-32 x 9,5 мм длиной (24 штуки)
- Пресс-гайка, резьба 6-32 (1 упаковка из 25 штук, куплены мной в McMaster-Carr, парт-номер 94674A515)
- Винты с выемкой под шестигранник в головке, M3x0.5 x 12 мм длиной (2 штуки)
- Шестигранные гайки, M3x0.5 (2 штуки)
- Винты с выемкой под шестигранник в головке, M3x0.5 x 10 мм длиной (4 штуки)
- Муфта вала, 5 х 8 мм (1 штука)
- Шаговый мотор NEMA 17 с монтажными отверстиями с резьбой M3x0.5 (1 штука)
- Гайка Акме M8 (1 штука)
- Стержень с резьбой Акме M8, 300 мм длиной (1 штука)
Инструмент:
- Набор шестигранных ключей
- Отвертка
- Плоскогубцы
Шаг 2: Печатаем или вырезаем связующие
Используя прикреплённые файлы, напечатайте на 3Д-принтере, либо вырежьте на лазерном резчике следующие части:
- Связующая пластина (4 штуки)
- Пластина двигателя (1 штука)
- Пластина привода (1 штука)
Свои части я напечатал серым пластиком ABS. Если вы вырежете части лазером, то толщина их должна составить около 6.35 мм. В качестве материала подойдёт дерево, акрил, МДФ или любой другой схожий материал.
Я прикрепляю файлы формата STEP для тех из вас, кто хочет внести в проект свои изменения. Если вы планируете использовать этот электрический привод в реальной машине, вам, вероятно, потребуется добавить свои монтажные отверстия и/или увеличить/уменьшить длину соединительных пластин в соответствии с вашими нуждами.
Файлы- Linkage_Plate.STEP
- Linkage_Plate.STL
- Linkage_Plate.DXF
- Motor_Plate.STEP
- Motor_Plate.STL
- Motor_Plate.DXF
- Actuator_Plate.STEP
- Actuator_Plate.STL
- Actuator_Plate.DXF
Шаг 3: Вставляем пресс-шайбы
Вставьте шайбы в связующие, пластину двигателя и привода. Обратите внимание на ориентацию пластин двигателя и привода.
Шаг 4: Установите на связующие пластины петли
Установите петли согласно фотографиям и прочно закрепите их четырьмя винтами с плоской головкой. Не сорвите резьбу слишком большим давлением.
Повторите процедуру и соедините петлёй две оставшиеся связующие пластины. У вас должно получиться два набора соединённых пластин.
Шаг 5: Установите петли на двигатель
Расположите пластину двигателя и два набора связующих как показано на фото. Установите две петли при помощи восьми винтов с плоской головкой.
Шаг 6: Установите петли привода
Расположите пластину привода и связующие пластины как показано на фото. Установите две пластиковые петли при помощи восьми винтов с плоской головкой.
Шаг 7: Устанавливаем гайку Акме
Вставьте два винта с выемкой под шестигранник M3 x 12 мм сквозь связующее привода, как показано на картинке. Опустите на них гайку Акме. Закрутите две шестигранных гайки M3 поверх винтов. Переверните пластину привода. Затяните винты, удерживая гайки плоскогубцами и поворачивая винты подходящим шестигранным ключом.
Шаг 8: Прикрепите шаговый двигатель
На связующее двигателя при помощи четырёх винтов с выемкой под шестигранник M3 x 10 прикрепите шаговый двигатель.
Шаг 9: Прикрепляем муфту вала
Оденьте на вал двигателя 5-миллиметровую муфту вала, затяните винты шестигранным ключом.
Шаг 10: Установите стержень с резьбой Акме
Вкрутите стержень в гайку Акме примерно наполовину. Согните механизм Саррюса таким образом, чтобы вы смогли продеть стержень с резьбой в муфту вала. Затяните винты на муфте вала подходящим шестигранным ключом.
Шаг 11: Запустите механизм
Сборка линейного электропривода своими руками подошла к концу! Теперь осталось лишь подключить шаговый двигатель к контроллеру, и механизм придёт в движение.