Doğrusal bir aktüatör, bir tertibat, bileşen veya bitmiş bir ürün olabilen bir yükü düz bir çizgide hareket ettirir. Enerjiyi harekete veya kuvvete dönüştürür ve basınçlı sıvı veya hava ile veya elektrikle çalıştırılabilir. İşte yaygın doğrusal aktüatörlerin, avantajlarının ve dezavantajlarının bir dökümü.

Nasıl Çalışırlar?

• Pnömatik doğrusal aktüatörler, içi boş bir silindirin içindeki bir pistondan oluşur. Harici bir kompresör veya manuel pompanın basıncı, pistonu silindirin içinde hareket ettirir. Basınç arttıkça, silindir piston ekseni boyunca hareket ederek doğrusal bir kuvvet oluşturur. Piston, geri tepme kuvveti veya pistonun diğer tarafına sıvı verilmesiyle orijinal konumuna geri döner.

• Hidrolik doğrusal aktüatörler, pnömatik aktüatörlere benzer şekilde çalışır, ancak silindiri basınçlı hava yerine bir pompadan gelen sıkıştırılamayan bir sıvı hareket ettirir.

• Elektrikli bir doğrusal aktüatör, elektrik enerjisini torka dönüştürür. Mekanik olarak bağlı bir elektrik motoru, bir kılavuz vidayı döndürür. Vidanın dişleriyle eşleşen karşılık gelen dişlere sahip dişli bir kılavuz veya bilyalı somun, vidayla birlikte dönmesi engellenir. Vida döndüğünde, somun dişler boyunca hareket eder. Somunun hareket yönü, vidanın hangi yönde döndüğüne bağlıdır ve aktüatörü orijinal konumuna geri döndürür.

【Pnömatik Aktüatörler】

Avantajları

• Pnömatik aktüatörlerin avantajları basitliklerinden gelir. Çoğu pnömatik alüminyum aktüatörün maksimum basınç değeri 150 psi'dir ve delik çapları 0 ila 8 inç arasında değişir; bu da yaklaşık 30 ila 7.500 lb. kuvvete karşılık gelir. Çelik aktüatörlerin maksimum basınç değeri 250 psi'dir ve delik çapları 0 ila 14 inç arasında değişir ve 50 ila 38.465 lbf. kuvvet üretirler.

• Pnömatik aktüatörler, örneğin 0,1 inç içinde doğruluk ve 0,001 inç içinde tekrarlanabilirlik sağlayarak hassas doğrusal hareket üretir.

• Pnömatik aktüatörlerin tipik uygulamaları aşırı sıcaklıkların yaşandığı bölgeleri kapsar. Tipik sıcaklık aralığı -40°F ile 250°F arasındadır. Güvenlik ve muayene açısından, pnömatik aktüatörler hava kullanarak tehlikeli maddelerden kaçınır. Motor içermediklerinden manyetik parazit oluşturmadıkları için patlama koruması ve makine güvenliği gerekliliklerini karşılarlar.

• Son yıllarda pnömatik, minyatürleştirme, malzemeler ve elektronik ve durum izleme ile entegrasyon alanlarında birçok ilerleme kaydetti. Pnömatik aktüatörlerin maliyeti diğer aktüatörlere kıyasla düşüktür. Örneğin, Bimba Manufacturing'e göre ortalama bir pnömatik aktüatörün maliyeti 50 ila 150 ABD dolarıdır. Pnömatik aktüatörler ayrıca hafiftir, minimum bakım gerektirir ve pnömatikleri uygun maliyetli bir doğrusal hareket yöntemi haline getiren dayanıklı bileşenlere sahiptir.

Dezavantajları

• Basınç kayıpları ve havanın sıkıştırılabilirliği, pnömatik sistemlerin diğer doğrusal hareket yöntemlerinden daha az verimli olmasına neden olur. Kompresör ve hava dağıtım kısıtlamaları, daha düşük basınçlardaki işlemlerin daha düşük kuvvetlere ve daha düşük hızlara sahip olacağı anlamına gelir. Hiçbir şey hareket etmese bile bir kompresör sürekli olarak çalışma basıncında çalışmalıdır.

• Pnömatik aktüatörlerin gerçek anlamda verimli olabilmesi için belirli bir işe uygun boyutlandırılması gerekir. Bu nedenle, başka uygulamalarda kullanılamazlar. Hassas kontrol ve verimlilik, orantılı regülatörler ve vanalar gerektirir, ancak bu da maliyetleri ve karmaşıklığı artırır.

• Hava kolayca erişilebilir olsa da, yağ veya yağlama maddeleriyle kirlenebilir ve bu da arıza ve bakıma yol açabilir. Şirketler basınçlı hava için yine de ödeme yapmak zorunda kalır, bu da onu bir sarf malzemesi haline getirir ve kompresör ile hatlar da bir başka bakım sorunudur.

【Hidrolik Aktüatörler】

Avantajları

• Hidrolik aktüatörler sağlamdır ve yüksek kuvvet uygulamaları için uygundur. Aynı boyuttaki pnömatik silindirlerden 25 kat daha fazla kuvvet üretebilirler. Ayrıca 4.000 psi'ye kadar basınçlarda çalışırlar.

• Hidrolik motorlar, pnömatik motorlara göre 1 ila 2 hp/lb daha fazla beygir gücü/ağırlık oranına sahiptir.

• Hidrolik aktüatör, akışkanların sıkıştırılamazlığı nedeniyle pompanın daha fazla akışkan veya basınç sağlamasına gerek kalmadan kuvveti ve torku sabit tutabilir

• Hidrolik aktüatörlerin pompaları ve motorları, minimum güç kaybıyla önemli bir mesafede konumlandırılabilir.

Dezavantajları

• Hidrolik sistemler sıvı sızdırır. Pnömatik aktüatörlerde olduğu gibi, sıvı kaybı da verimliliğin düşmesine neden olur. Ancak hidrolik sıvı sızıntıları, temizlik sorunlarına ve çevredeki bileşenlere ve alanlara potansiyel hasara yol açabilir.

• Hidrolik aktüatörler, akışkan haznesi, motorlar, pompalar, tahliye vanaları ve ısı eşanjörleri gibi birçok tamamlayıcı parçanın yanı sıra gürültü azaltma ekipmanı gerektirir. Bu durum, büyük ve barındırılması zor doğrusal hareket sistemlerine yol açar.

【Elektrikli Aktüatörler】

Avantajları

• Elektrikli aktüatörler en yüksek hassasiyetli konumlandırma kontrolü sunar. Doğruluk aralığına örnek olarak +/- 0,000315 inç ve tekrarlanabilirlik değeri 0,0000394 inç'ten azdır. Kurulumları her türlü amaç veya kuvvet gereksinimi için ölçeklenebilir, sessiz, akıcı ve tekrarlanabilirdir.

• Elektrikli aktüatörler ağa bağlanabilir ve hızlı bir şekilde yeniden programlanabilir. Teşhis ve bakım için anında geri bildirim sağlarlar.

• Hareket profillerinin tam kontrolünü sağlarlar ve hızı, konumu, torku ve uygulanan kuvveti kontrol etmek için kodlayıcılar içerebilirler.

• Gürültü açısından pnömatik ve hidrolik aktüatörlerden daha sessizdirler.

• Sıvı sızıntısı olmadığından çevresel tehlikeler ortadan kalkar.

Dezavantajları

• Elektrikli bir aktüatörün ilk birim maliyeti, pnömatik ve hidrolik aktüatörlerden daha yüksektir. Bimba Manufacturing örneğine göre, bir elektrikli aktüatörün maliyeti, tasarımına ve elektronik özelliklerine bağlı olarak 150 dolardan 2.000 doların üzerine kadar çıkabilmektedir.

• Elektrikli aktüatörler, tehlikeli ve yanıcı alanlarda güvenli olan pnömatik aktüatörlerin aksine, tüm ortamlar için uygun değildir.

• Sürekli çalışan bir motor aşırı ısınır ve redüksiyon dişlisinin aşınması ve yıpranması artar. Motor ayrıca büyük olabilir ve montaj sorunlarına yol açabilir.

• Seçilen motor, aktüatörün kuvvet, itme ve hız sınırlarını sabit bir ayara sabitler. Kuvvet, itme ve hız için farklı bir değer kümesi isteniyorsa, motor değiştirilmelidir.