De Juiste Actuator Kiezen: Rotatieve vs. Lineaire Elektrische Actuatoren Uitgelegd

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

Deze beweging wordt geleverd door actuatoren. Dit zijn apparaten die, wanneer ze met stroom worden voorzien, op een specifieke manier bewegen. Voor ingenieurs en anderen met verantwoordelijkheid voor beweegbesturingssystemen is het belangrijk om de verschillende typen actuatoren te begrijpen en wanneer elk geschikt is. Het gebruik van de verkeerde industriële elektrische actuatoren in een toepassing zal leiden tot beweegbesturingsproblemen, betrouwbaarheidsproblemen bij apparatuur en downtime.

Eerdere blogposts hebben onderwerpen behandeld zoals geschikte toepassingen voor pneumatische actuatoren en waarom elektrische actuatoren nauwkeurig en herhaalbaar zijn. Deze blogpost verduidelijkt de verschillen tussen rotatieve en lineaire elektrische actuatoren.

Bewegingspaden

Een lineaire actuator levert heen-en-weer-beweging in een rechte lijn. Belangrijke prestatieparameters zijn afgelegde afstand, snelheid en versnelling. (Anderen omvatten factoren als belastingdraagcapaciteit.) Een belangrijk punt over elektrische lineaire actuatoren, en een punt dat soms verwarring veroorzaakt, is dat de beweging wordt geleverd door een elektriekemotor, die roteert. Dus een elektrische lineaire actuator zet rotatiebeweging om in lineaire.

Als bijnoot: er zijn andere vormen van lineaire elektrische actuatoren die geen conventionele elektriekemotor gebruiken. Deze omvatten piezo-elektrische en voice-coil actuatoren alsook lineaire inductiemotoren. Deze hebben zeer korte werbereiken en vallen buiten de scope van deze discussie.

Een rotatieve actuator levert beweging in een cirkelvormig pad om een as. De meeste rotatieve actuatoren kunnen een onbeperkte afstand afleggen, van een enkele graad of zelfs minder tot veel omwentelingen. Belangrijke prestatieparameters zijn hoekafstand, toegepast koppel, snelheid en versnelling.

Nader Inzicht in Lineaire Elektrische Actuatoren

De omzetting van motorrotatie naar lineaire beweging wordt op twee manieren bereikt. Of de motor aandrijft een riem over een katrol op het einde van de motoras, of de motor is direct gekoppeld aan een spindel. (In beide configuraties is het niet ongebruikelijk om enige vertraging ertussen te hebben.)

In spindelsystemen is een moer op de schroef gemonteerd. Als de motor de moer draait, beweegt de moer langs het gewinde. Een platform of wagentje is op de moer gemonteerd en vastgehouden door geleiders. Het draaien van de motor verplaatst het platform langs de schroef.

Om te voorkomen dat de moer in het einde van de schroef botst, zijn er eindschakelaars aan beide uiteinden. Wanneer geactiveerd, snijden deze de stroom naar de motor af, wat schade voorkomt.

Kleine, lichte lineaire elektrische actuatoren gebruiken 12 of 24V DC-motoren. 120V AC-motoren zijn ook gemeengoed, maar veel industriële elektrische actuatoren gebruiken 230V of 460V 3-fasenstroom. Dergelijke actuatoren kunnen zware lasten dragen en hoge krachten uitoefenen.

Een belangrijk verschil tussen lineaire elektrische actuatoren en pneumatische cilinders is dat de eerste nauwkeurig op elk punt doorheen hun bereik kunnen stoppen. Pneumatische cilinders zijn moeilijk nauwkeurig te stoppen tussen de uiteinden van hun hub.

Nauwkeurige positiecontrole wordt bereikt via de motor, en er zijn twee opties. Een stappenmotor telt pulsen tijdens het draaien. Elke puls correspondeert met een hoekbeweging die de spindel omzet in afstand. Om naar een gespecificeerde positie te bewegen, wordt de motor opgedragen een aantal pulsen te bewegen.

De alternatieve optie is een servomotor waar een encoder en controller de positie bijhouden. Servomotoren zijn duurder dan stappenmotoren maar bieden nauwkeurigere controle. Voor toepassingen die hoge precisie vereisen, gebruiken industriële elektrische actuatoren bijna altijd een servomotor.

Kijk naar Rotatieve Elektrische Actuatoren

Net als bij de lineaire actuator komt de beweging van een elektriekemotor. Hier wordt de asrotatie door een tandwieloverbrenging genomen om een platform te draaien. De vertragingsverhoudingen dicteren het bereikte koppel en de snelheid, met hoge niveaus van beide mogelijk.

Bij sommige rotatieve actuatoren is de motor binnen de behuizing of het platformondersteun gemonteerd; anderen hebben het erbuiten. Motoren kunnen DC of AC zijn. Stappen- en servomotor-actuatoren zijn beschikbaar om het benodigde precisieniveau te bieden. In tegenstelling tot lineaire actuatoren is er geen behoefte aan eindschakelaars om het mechanisme te beschermen. De toepassing kan echter eindschakelaars nodig hebben om overmatige beweging te voorkomen.

Toepassingen voor Lineaire en Rotatieve Industriële Elektrische Actuatoren

Lineaire actuatoren worden gebruikt om een translatie van de ene locatie naar de andere te bieden. Elektrische lineaire actuatoren hebben het voordeel ten opzichte van pneumatica dat ze halverwege de beweging kunnen stoppen. Dit maakt ze een goede keuze voor materiaalhanteringstaken en meer in het algemeen voor het verplaatsen van dingen over een korte afstand in een rechte lijn.

Rotatieve actuatoren worden gebruikt in toepassingen zoals robotgewrichten waar ze nauwkeurige hoekbeweging leveren. Klepactuatie en beweging van transporteurpoorten zijn andere voorbeelden.

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