Roterende vs. lineaire elektrische actuatoren

Industriële automatisering en veel productieprocessen zijn afhankelijk van beweging. Bewegingssystemen verplaatsen onderdelen in en uit machines, ze brengen gereedschappen in contact met werkstukken en bedienen belangrijke onderdelen van bewerkingsmachines.

Deze beweging wordt verzorgd door actuatoren. Dit zijn apparaten die, wanneer ze van stroom worden voorzien, op een bepaalde manier bewegen. Voor ingenieurs en anderen die verantwoordelijk zijn voor motion control-systemen is het belangrijk om de verschillende soorten actuatoren te begrijpen die beschikbaar zijn en wanneer elk geschikt is. Het gebruik van de verkeerde industriële elektrische actuatoren in een toepassing leidt tot problemen met motion control, problemen met de betrouwbaarheid van apparatuur en uitvaltijd.

Eerdere blogposts gingen in op onderwerpen zoals het juiste gebruik van pneumatische aandrijvingen en waarom elektrische aandrijvingen nauwkeurig en herhaalbaar zijn. Deze blogpost verduidelijkt de verschillen tussen roterende en lineaire elektrische actuatoren.

Bewegingspaden

Een lineaire actuator zorgt voor heen en weer beweging in een rechte lijn. De belangrijkste prestatieparameters zijn afgelegde afstand, snelheid en versnelling. (Andere omvatten factoren zoals het draagvermogen.) Een belangrijk punt over elektrische lineaire actuatoren, en een punt dat soms voor verwarring zorgt, is dat de beweging wordt verzorgd door een elektromotor, die roteert. Zo zet een elektrische lineaire actuator roterende beweging om in lineaire.

Even terzijde:er zijn andere vormen van lineaire elektrische actuatoren die geen conventionele elektromotor gebruiken. Deze omvatten piëzo-elektrische en spreekspoelactuators, evenals lineaire inductiemotoren. Deze hebben een zeer kort werkbereik en vallen buiten het bestek van deze discussie.

Een roterende actuator zorgt voor beweging in een cirkelvormig pad rond een as. De meeste roterende actuatoren kunnen een onbeperkte afstand afleggen, van een enkele graad of zelfs minder tot vele omwentelingen. De belangrijkste prestatieparameters zijn verplaatste hoekafstand, toegepast koppel, snelheid en versnelling.

Een nadere blik op lineaire elektrische actuatoren

De conversie van motorrotatie naar lineaire beweging wordt op twee manieren bereikt. Ofwel drijft de motor een riem aan die over een poelie aan het uiteinde van de motoras is bevestigd, ofwel is de motor direct gekoppeld aan een spindel. (In beide configuraties is het niet ongewoon om wat gearing ertussen te hebben.)

Bij spindelsystemen wordt een moer op de schroef gemonteerd. Terwijl de motor draait, beweegt de moer langs de draad. Een platform of wagen wordt op de moer gemonteerd en op zijn plaats gehouden door geleiderails. Door de motor te draaien beweegt het platform langs de schroef.

Om te voorkomen dat de moer in het uiteinde van de schroef loopt, zijn er eindschakelaars aan elk uiteinde. Wanneer geactiveerd, wordt de stroomtoevoer naar de motor onderbroken, waardoor schade wordt voorkomen.

Kleine, lichte lineaire elektrische actuators gebruiken 12 of 24V DC-motoren. 120V AC-motoren komen ook veel voor, maar veel industriële elektrische aandrijvingen gebruiken 230V of 460V driefasige stroom. Dergelijke actuatoren kunnen zware lasten dragen en hoge krachten uitoefenen.

Een belangrijk verschil tussen lineaire elektrische aandrijvingen en pneumatische cilinders is dat de eerste nauwkeurig kan stoppen op elk punt in het bewegingsbereik. Pneumatische cilinders zijn moeilijk nauwkeurig te stoppen tussen de uiteinden van hun slag.

Nauwkeurige positieregeling wordt bereikt door de motor en er zijn twee opties. Een stappenmotor telt pulsen terwijl hij draait. Elke puls komt overeen met een hoekbeweging die de geleideschroef omzet in afstand. Om naar een bepaalde positie te gaan, krijgt de motor het commando om een ​​aantal pulsen te verplaatsen.

Het alternatief is om een ​​servomotor te gebruiken waarbij een encoder en controller de positie bijhouden. Servomotoren zijn duurder dan steppers, maar bieden een nauwkeurigere besturing. Voor toepassingen die hoge precisie vereisen, gebruiken industriële elektrische actuatoren bijna altijd een servomotor.

Kijken naar roterende elektrische actuatoren

Net als bij de lineaire actuator, komt de beweging van een elektromotor. Hier wordt de asrotatie echter door een tandwielstel genomen om een ​​platform te laten draaien. De overbrengingsverhoudingen dicteren het koppel en de snelheid die worden bereikt, waarbij hoge niveaus van elk mogelijk zijn.

Op sommige roterende aandrijvingen is de motor gemonteerd in de behuizing of platformsteun; anderen hebben het buiten. Motoren kunnen gelijkstroom of wisselstroom zijn. Stepper- en servomotoractuators zijn beschikbaar om het vereiste precisieniveau te bieden. In tegenstelling tot lineaire actuatoren zijn er geen eindschakelaars nodig om het mechanisme zelf te beschermen. Het kan echter zijn dat de toepassing limietschakelaars nodig heeft om overtrappen te voorkomen.

Toepassingen voor lineaire en roterende industriële elektrische actuatoren

Lineaire actuatoren worden gebruikt om een ​​vertaling van de ene locatie naar de andere te bieden. Elektrische lineaire aandrijvingen hebben het voordeel boven pneumatiek dat ze halverwege de beweging kunnen stoppen. Dit maakt ze een goede keuze bij materiaalbehandelingstaken en meer in het algemeen voor het verplaatsen van dingen over een korte afstand in een rechte lijn.

Roterende actuatoren worden gebruikt in toepassingen zoals robotgewrichten waar ze nauwkeurige hoekbewegingen bieden. Klepbediening en beweging van transportpoorten zijn andere voorbeelden.

Bij het selecteren van industriële elektrische aandrijvingen kan het navigeren door de specificaties en opties verwarrend zijn. De specialisten van JH Foster kunnen helpen.