Lineaarinen toimilaite siirtää kuormaa, joka voi olla kokoonpano, komponentit tai valmis tuote, suorassa linjassa. Se muuntaa energian liikkeeksi tai voimaksi, ja sitä voidaan käyttää paineistetulla nesteellä tai ilmalla sekä sähköllä. Tässä on erittely yleisistä lineaarisista toimilaitteista, niiden eduista ja haitoista.

Kuinka ne toimivat?

• Pneumaattiset lineaaritoimilaitteet koostuvat onton sylinterin sisällä olevasta männästä. Ulkoisen kompressorin tai manuaalisen pumpun paine siirtää mäntää sylinterin sisällä. Paineen kasvaessa sylinteri liikkuu männän akselia pitkin muodostaen lineaarisen voiman. Mäntä palaa alkuperäiseen asentoonsa joko takaisinjousivoiman tai männän toiselle puolelle syötettävän nesteen avulla.

• Hydrauliset lineaaritoimilaitteet toimivat samalla tavalla kuin pneumaattiset toimilaitteet, mutta pumpusta tuleva kokoonpuristumaton neste paineilman sijaan liikuttaa sylinteriä.

• Sähköinen lineaarinen toimilaite muuntaa sähköenergian vääntömomentiksi. Mekaanisesti kytketty sähkömoottori kääntää johtoruuvia. Kierteitetty lyijy- tai kuulamutteri, jonka kierteet vastaavat ruuvin kierteitä, estetään pyörimästä ruuvin mukana. Kun ruuvi pyörii, mutteri pyörii kierteitä pitkin. Mutterin liikesuunta riippuu ruuvin pyörimissuunnasta ja myös palauttaa toimilaitteen alkuperäiseen asentoonsa.

【Pneumaattiset toimilaitteet】

Edut

• Pneumaattisten toimilaitteiden edut johtuvat niiden yksinkertaisuudesta. Useimpien pneumaattisten alumiinitoimilaitteiden maksimipaine on 150 psi ja porauskoot vaihtelevat ? 8 tuumaan, mikä tarkoittaa noin 30 - 7500 lb voimaa. Terästoimilaitteiden maksimipaine on 250 psi ja porauskoot vaihtelevat ? - 14 tuumaa, ja ne tuottavat 50 - 38 465 lbf voimia.

• Pneumaattiset toimilaitteet luovat tarkan lineaarisen liikkeen tarjoamalla tarkkuuden esimerkiksi 0,1 tuuman sisällä ja toistettavuuden 0,001 tuuman sisällä.

• Pneumaattisten toimilaitteiden tyypilliset sovellukset koskevat äärimmäisiä lämpötiloja. Tyypillinen lämpötila-alue on -40 °F - 250 °F. Turvallisuuden ja tarkastuksen kannalta ilmaa käyttämällä pneumaattiset toimilaitteet välttävät vaarallisten aineiden käyttöä. Ne täyttävät räjähdyssuojaus- ja koneturvallisuusvaatimukset, koska ne eivät aiheuta magneettisia häiriöitä moottoreiden puutteen vuoksi.

• Viime vuosina pneumatiikassa on tapahtunut paljon edistystä miniatyrisoinnissa, materiaaleissa ja integroinnissa elektroniikkaan ja kunnonvalvontaan. Pneumaattisten toimilaitteiden hinta on alhainen muihin toimilaitteisiin verrattuna. Esimerkiksi Bimba Manufacturingin mukaan keskimääräinen pneumaattinen toimilaite maksaa 50–150 dollaria. Pneumaattiset toimilaitteet ovat myös kevyitä, vaativat vain vähän huoltoa ja niissä on kestävät komponentit, jotka tekevät pneumatiikasta kustannustehokkaan lineaarisen liikkeen menetelmän.

Haitat

• Painehäviöt ja ilman kokoonpuristuvuus tekevät pneumatiikasta vähemmän tehokkaan kuin muut lineaariset liikemenetelmät. Kompressori- ja ilmansyöttörajoitukset tarkoittavat sitä, että toiminnassa alhaisemmilla paineilla on pienempiä voimia ja hitaampia nopeuksia. Kompressorin on käytettävä jatkuvaa käyttöpainetta, vaikka mikään ei liiku.

• Ollakseen todella tehokkaita, pneumaattiset toimilaitteet on mitoitettava tiettyä työtä varten. Siksi niitä ei voida käyttää muihin sovelluksiin. Tarkka ohjaus ja tehokkuus edellyttävät suhteellisia säätimiä ja venttiileitä, mutta tämä lisää kustannuksia ja monimutkaisuutta.

• Vaikka ilmaa on helposti saatavilla, se voi olla öljyn tai voitelun saastuttamaa, mikä johtaa seisokkeihin ja huoltoon. Yritysten on silti maksettava paineilmasta, mikä tekee siitä kulutustavaraa, ja kompressori ja linjat ovat toinen huoltokysymys.

【Hydrauliset toimilaitteet】

Edut

• Hydrauliset toimilaitteet ovat kestäviä ja soveltuvat voimakkaisiin sovelluksiin. Ne voivat tuottaa 25 kertaa suurempia voimia kuin samankokoiset pneumaattiset sylinterit. Ne toimivat myös jopa 4000 psi:n paineissa.

• Hydraulimoottorien hevosvoima-painosuhde on 1–2 hv/lb korkeampi kuin pneumaattisilla moottoreilla.

• Hydraulinen toimilaite voi pitää voiman ja vääntömomentin vakiona ilman, että pumppu syöttää enemmän nestettä tai painetta nesteiden kokoonpuristumattomuuden vuoksi

• Hydraulisten toimilaitteiden pumput ja moottorit voidaan sijoittaa huomattavan etäisyyden päähän ilman tehon menetystä.

Haitat

• Hydrauliikka vuotaa nestettä. Kuten pneumaattiset toimilaitteet, nesteen menetys heikentää tehokkuutta. Hydrauliöljyvuodot johtavat kuitenkin puhtausongelmiin ja mahdollisiin vaurioihin ympäröiville komponenteille ja alueille.

• Hydrauliset toimilaitteet vaativat monia lisäosia, mukaan lukien nestesäiliön, moottorit, pumput, vapautusventtiilit ja lämmönvaihtimet sekä melunvaimennuslaitteet. Tämä tekee lineaarisista liikejärjestelmistä, jotka ovat suuria ja vaikeita mukauttaa.

【Sähköiset toimilaitteet】

Edut

• Sähkötoimilaitteet tarjoavat tarkimman ohjauspaikannuksen. Esimerkki tarkkuusalueesta on +/- 0,000315 tuumaa ja toistettavuus alle 0,0000394 tuumaa. Niiden asetukset ovat skaalattavissa mihin tahansa tarkoitukseen tai voimantarpeeseen, ja ne ovat hiljaisia, tasaisia ​​ja toistettavia.

• Sähkötoimilaitteet voidaan verkottaa ja ohjelmoida uudelleen nopeasti. Ne tarjoavat välitöntä palautetta diagnostiikkaa ja huoltoa varten.

• Ne tarjoavat täydellisen liikeprofiilien hallinnan ja voivat sisältää enkoodereita nopeuden, asennon, vääntömomentin ja voiman ohjaamiseksi.

• Melultaan ne ovat hiljaisempia kuin pneumaattiset ja hydrauliset toimilaitteet

• Koska nestevuotoja ei ole, ympäristöhaitat on eliminoitu.

Haitat

• Sähkötoimilaitteen alkuperäinen yksikköhinta on korkeampi kuin pneumaattisten ja hydraulisten toimilaitteiden. Bimba Manufacturingin esimerkin mukaan sähkötoimilaite voi vaihdella 150 dollarista yli 2 000 dollariin riippuen sen suunnittelusta ja elektroniikasta.

• Sähkötoimilaitteet eivät sovellu kaikkiin ympäristöihin, toisin kuin pneumaattiset toimilaitteet, jotka ovat turvallisia vaarallisilla ja tulenaroilla alueilla

• Jatkuvasti käyvä moottori ylikuumenee, mikä lisää alennusvaihteen kulumista. Moottori voi myös olla suuri ja aiheuttaa asennusongelmia.

• Valittu moottori lukitsee toimilaitteen voiman, työntövoiman ja nopeusrajoitukset kiinteään asetukseen. Jos halutaan eri arvot voimalle, työntövoimalle ja nopeudelle, moottori on vaihdettava.