Een lineaire beweging is een verplaatsing langs een rechte lijn. In machines komt deze bewegingsvorm veel voor. Denk aan een slede die heen en weer beweegt, een grijper die een product verplaatst of een gereedschap dat zich gecontroleerd naar een bepaalde positie beweegt. Hierbij moeten vaak krachten worden overgebracht, de bewegende massa worden versneld en afgeremd en de constructie moet de gewenste nauwkeurigheid behouden. Daarbij werken de aandrijving en de geleiding samen.
Binnen LM Systems houden wij ons dagelijks bezig met deze vorm van beweging. In onderstaand artikel lees je alles over deze beweging in één dimensie.
Wat is een lineaire beweging?
Bij een lineaire beweging verandert de positie van een object langs één rechte as. Dat verschilt van een roterende beweging, waarbij een onderdeel rond een middelpunt draait. Veel elektromotoren leveren van nature een draaiende beweging. In machines moet deze rotatie daarom vaak worden omgezet naar een rechte verplaatsing. Daar bestaan verschillende mechanische principes voor.
Een lineaire beweging kan continu plaatsvinden, maar ook heen en weer gaan tussen twee posities. Daarnaast kan de beweging bestaan uit korte positioneringsstappen of juist uit langere verplaatsingen met een constante snelheid.
Hoe ontstaat deze beweging?
Een veelgebruikt product is een kogelomloopspindel. Hierbij draait een spindel, terwijl een moer zich langs de spindel verplaatst. Kogels tussen beide onderdelen zorgen voor rollend contact. Hierdoor ontstaat een gecontroleerde omzetting van rotatie naar translatie.
Een ander bekend product is een tandheugel. Een draaiend tandwiel grijpt in op een rechte tandheugel. Door de rotatie van het tandwiel ontstaat een rechtlijnige beweging. Dit principe wordt onder andere toegepast bij langere verplaatsingen.
Ook lineaire modules worden veel gebruikt. Zo’n module combineert meerdere onderdelen van de beweging in één mechanische eenheid. Afhankelijk van de uitvoering kan de aandrijving werken met een spindel, tandriem of tandheugel.
Binnen ons programma bij LM Systems werken we onder meer met kogelomloopspindels, tandheugels en lineaire modules om lineaire beweging technisch te realiseren.
Daarnaast bestaan er andere mechanismen. Een krukdrijfstangmechanisme zet een draaiende beweging om in een heen en weer gaande beweging. Dit product is bijvoorbeeld bekend uit zuigermotoren. Ook een ketting kan worden gebruikt om een object over een rechte baan te verplaatsen.
Geleiding en aandrijving hebben een andere functie
Bij lineaire beweging worden geleiding en aandrijving vaak in één adem genoemd, maar ze hebben een andere taak. De aandrijving levert namelijk de kracht waarmee een onderdeel wordt verplaatst. De geleiding bepaalt daarbij het bewegingspad en vangt krachten en momenten op die niet in de bewegingsrichting werken.
Een lineaire geleiding moet voorkomen dat een bewegend onderdeel ongewenst verdraait, kantelt of zijwaarts beweegt. De constructie bepaalt daardoor mede hoe nauwkeurig en stabiel de beweging verloopt.
Het gedrag van de beweging
Een lineair systeem kenmerkt zich niet alleen door de afstand die wordt afgelegd. Ook het bewegingsprofiel heeft invloed op de krachten in de constructie. Snelheid geeft aan hoe snel een object zich verplaatst. Versnelling beschrijft hoe snel die snelheid verandert. Daarnaast bestaat het begrip jerk. Daarmee wordt de verandering van de versnelling per tijdseenheid bedoeld.
Een snelle verandering van versnelling kan extra dynamische belastingen veroorzaken. Daardoor kan een systeem tijdens het versnellen andere krachten ondervinden dan tijdens een beweging met constante snelheid. Ook massa en belasting hebben behoorlijk wat invloed op het gedrag van de beweging. Een zware slede vraagt bijvoorbeeld meer kracht om dezelfde versnelling te bereiken dan een lichte slede.
Lineaire beweging en automatisering
Machines voeren bewegingen vaak met hogere snelheden en kortere cyclustijden uit. Tegelijkertijd worden posities, versnellingen en bewegingsprofielen steeds nauwkeuriger aangestuurd. Hierdoor wordt de beweging niet alleen bepaald door mechanica. Motoren, sensoren, encoders en besturingstechniek werken samen met de mechanische onderdelen. Een moderne lineaire beweging is daardoor vaak het resultaat van meerdere disciplines.
Mechanica bepaalt hoe krachten worden overgebracht en opgevangen. De aandrijving levert de beweging. De besturing bepaalt wanneer en hoe snel die beweging plaatsvindt. De eigenschappen van een lineaire beweging hebben dan ook direct invloed op de rest van een machine.
Heeft u vragen over lineaire beweging, de werking van lineaire componenten of de technische factoren die daarbij een rol spelen? Onze experts bij LM Systems denken graag met u mee en beantwoorden uw vragen op basis van uw toepassing en technische situatie.
