Dziś mechanizmy podnoszenia są szeroko stosowane w automatyce domowej i przemysłowej. Dzięki prostej konstrukcji sterowanej naciśnięciem przycisku zautomatyzowane podnośniki pomagają w wielu zadaniach, takich jak transport ładunków, optymalizacja położenia, automatyczne otwieranie/zamykanie drzwi i okien itp. W tym artykule omówimy, jak zbudować mechanizm podnoszenia i jakich narzędzi do tego potrzeba. Przedstawimy też nasze 3 najlepsze rozwiązania DIY wykorzystujące opisane metody automatyzacji.
Czym jest mechanizm podnoszenia
Istnieje wiele sposobów generowania ruchu liniowego, który stanowi istotę każdego mechanizmu podnoszenia. Najczęściej wykorzystuje się pręt (suwak) poruszający się liniowo w zadanym kierunku. Taka konstrukcja tworzy korpus siłownika liniowego. Do wytworzenia ruchu liniowego w siłowniku zwykle stosuje się przekładnię śrubową. Obrót śruby zgodnie lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara powoduje liniowy ruch suwaka połączonego z nakrętką wzdłuż śruby. Silniki używane w siłownikach liniowych to najczęściej urządzenia zasilane prądem stałym (DC). Istnieją jednak także rozwiązania pneumatyczne i hydrauliczne.
Aby zmienić kierunek ruchu suwaka siłownika liniowego, tzn. aby mechanizm poruszał się w dół zamiast w górę, należy odwrócić kierunek pracy silnika. W przypadku silnika zasilanego prądem stałym trzeba zmienić polaryzację zasilania, zamieniając miejscami dwa przewody zasilające silnika. Najprostszym rozwiązaniem jest użycie specjalnego przełącznika do zmiany polaryzacji. Aby zatrzymać pręt w skrajnych położeniach, siłownik ma wbudowane wyłączniki krańcowe (mikroprzełączniki), które uruchamiają się w chwili, gdy śruba osiąga skrajne położenie wewnątrz obudowy siłownika. W mechanizmie podnoszenia oznacza to zatrzymanie ruchu i unieruchomienie w określonej pozycji. Takie wyłączniki krańcowe są wyposażone w elementy aktywujące ustawione na obu krańcach zakresu.
Wspomniane elementy odłączają zasilanie silnika, gdy śruba dotknie skrajnych punktów. W napędach stosuje się też przekładnię (reduktor), aby uzyskać odpowiednią prędkość obrotową i moment. Przekładnia zmienia prędkość obrotu, co wpływa na końcową prędkość ruchu liniowego pręta. Wpływa także na siłę ruchu — im większe przełożenie reduktora, tym większa siła i mniejsza prędkość. Nawet jeśli Twój napęd ma bardzo prostą konstrukcję i nie wykorzystuje reduktora, prędkość ruchu pręta nadal zależy od dostępnej siły: im większa prędkość ruchu pręta, tym mniejsza siła i odwrotnie.
Rodzaje siłowników liniowych
Jak już wspomnieliśmy, najprostszym sposobem zbudowania mechanizmu podnoszenia jest umieszczenie w jego rdzeniu siłownika liniowego. Siłowniki liniowe można podzielić na elektryczne i pneumatyczne.
Elektryczne siłowniki liniowe zamieniają energię elektryczną na ruch zgodny z prawami mechaniki. Wykorzystują elektryczne silniki obrotowe, które przekształcają ruch obrotowy w ruch postępowy, liniowy. Element obrotowy porusza prętem za pomocą przetwornika mechanicznego, np. poprzez układ śruba kulowa lub rolkowa, co zapewnia płynny, bezpośredni ruch. Pneumatyczne siłowniki liniowe charakteryzują się tym, że wewnątrz pustego cylindra znajduje się tłok, który porusza się dzięki ciśnieniu generowanemu przez zewnętrzny kompresor lub pompę. Wraz ze wzrostem ciśnienia tłok przesuwa się osiowo. Aby przywrócić tłok do położenia początkowego, stosuje się sprężynę lub doprowadza sprężone medium z drugiej strony tłoka. Hydrauliczny mechanizm podnoszenia oparty na hydraulicznym napędzie liniowym działa podobnie jak siłownik pneumatyczny, jednak wykorzystuje ciecz pompowaną z zewnątrz.
Najpopularniejszym typem siłownika jest elektryczny. Rzadko ulega awariom i może mieć bardzo kompaktową obudowę. Co więcej, ten typ siłowników uchodzi za najbardziej wydajny pod względem prędkości ruchu, precyzji oraz siły pchania/ciągnięcia.
Jak zbudować mechanizm podnoszenia
Aby samodzielnie zrealizować taką konstrukcję, potrzebne są dwie rzeczy. Po pierwsze, właściwie dobrany siłownik liniowy oraz przełącznik do jego sterowania. Pozostałe elementy, takie jak części montażowe mechanizmu podnoszenia, będą zależeć bezpośrednio od specyfiki urządzenia lub sprzętu korzystającego z siłownika.
Wybór odpowiedniego siłownika liniowego jest kluczowy. To kompaktowe, ekonomiczne napędy składające się z prowadnicy i przekładni śrubowej. Zwykle wymagają zasilania 12 V lub 24 V, choć dostępne są modele o różnych parametrach technicznych. Taka moc w zupełności wystarcza, aby element połączony z suwakiem poruszał się w górę i w dół wzdłuż prowadnicy. Siłowniki są dostępne w szerokim zakresie parametrów, takich jak udźwig, długość skoku oraz moc. Oznacza to, że możesz dobrać odpowiednią opcję w zależności od tego, jaką prędkość ruchu chcesz uzyskać lub jak ciężki ładunek trzeba podnieść.
Warto wybrać model, który poradzi sobie z obciążeniem o około półtora raza większym niż maksymalnie planowane. Długość ruchu (Skok) powinna być także o 1 cal większa od wymaganej. Na koniec weź pod uwagę prędkość ruchu. W niektórych przypadkach urządzenia poruszają się zbyt gwałtownie, zwłaszcza w sprzęcie o wysokiej precyzji. Jeśli chodzi o wybór przełącznika, zwykle stosuje się DPDT (Double Pole Double Throw) – przełącznik dwutorowy, dwupozycyjny, który pozwala zmieniać kierunek i zatrzymać ruch jednym ruchem dźwigni. Aby maksymalnie ułatwić budowę mechanizmu podnoszenia, zdecydowanie polecamy rozważyć sterowanie zdalne. Pozwoli to uniknąć prowadzenia zbędnych przewodów.
Zastosowania mechanizmów podnoszenia
Zakres zastosowań jest bardzo szeroki i zróżnicowany. Mechanizmy podnoszenia napędzane siłownikiem liniowym można stosować uniwersalnie – od regulacji położenia telewizora, przez podnoszenie ramp dla wózków inwalidzkich, po automatyzację urządzeń przemysłowych. Istnieje wiele zastosowań domowych, na przykład podnośnik nożycowy lub do stołu. W tym artykule przyjrzymy się wykorzystaniu windy TV.
Budowa systemu windy TV
Będziesz potrzebować 1 lub 2 siłowników, sprężyn gazowych, uchwytów montażowych, prowadnic oraz materiałów drewnianych. System można skonfigurować z zasilaniem AC lub DC. Jeśli używasz zasilania AC, potrzebny będzie PA-30 z zasilaczem AC lub skrzynka sterująca PA-20. Pozwoli to sterować systemem za pomocą pilota bezprzewodowego lub przewodowego. Jeśli używasz zasilania DC, potrzebny będzie zasilacz 12 V oraz przełącznik kołyskowy do sterowania systemem.
Można zbudować dwa różne typy zmotoryzowanych systemów windy TV. Jeden opuszcza telewizor z sufitu, a drugi wysuwa telewizor z wnętrza szafki lub podobnego mebla. Budowa systemu windy TV to tańsza alternatywa niż zakup w pełni zmontowanego rozwiązania.
Potrzebne produkty
- 1 lub 2 siłowniki liniowe, w zależności od rozmiaru TV.
- 2 x uchwyty montażowe (BRK-14), po 2 na każdy siłownik.
- PA-30 lub PA-20 – skrzynka sterująca, jeśli wymagane jest zasilanie AC.
Poniższy film pokazuje, jak działa taki system.
Podsumowanie
Jak widać, zbudowanie mechanizmu podnoszenia do zastosowań domowych nie jest zbyt trudne. W naszym sklepie internetowym wybierzesz model najlepiej dopasowany do Twojego zastosowania. Wszystkie nasze modele obejmuje 18-miesięczna gwarancja, a konfigurujemy je zgodnie z indywidualnymi wymaganiami i potrzebami. Dodatkowo możesz wybrać gotowe mechanizmy podnoszenia przeznaczone do stołów, telewizorów i nie tylko.