Doğrusal aktüatör, bir düzeneği, bileşenleri veya bitmiş bir ürünü düz bir çizgide hareket ettirir. Enerjiyi harekete veya kuvvete dönüştürür ve basınçlı sıvı veya havanın yanı sıra elektrikle de çalıştırılabilir. İşte yaygın doğrusal aktüatörlerin, avantajlarının ve dezavantajlarının bir özeti.

Nasıl Çalışıyorlar?

• Pnömatik doğrusal aktüatörler, içi boş bir silindir içinde bulunan bir pistondan oluşur. Harici bir kompresörden veya manuel pompadan gelen basınç, silindir içindeki pistonu hareket ettirir. Basınç arttıkça, silindir pistonun ekseni boyunca hareket ederek doğrusal bir kuvvet oluşturur. Piston, geri yaylanma kuvveti veya pistonun diğer tarafına sıvı verilmesiyle orijinal konumuna geri döner.

• Hidrolik doğrusal aktüatörler, pnömatik aktüatörlere benzer şekilde çalışır, ancak silindiri hareket ettiren basınçlı hava yerine pompadan gelen sıkıştırılamaz bir sıvıdır.

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

【Pnömatik Aktüatörler】

Avantajlar

• Pnömatik aktüatörlerin avantajları basitliklerinden kaynaklanmaktadır. Çoğu pnömatik alüminyum aktüatörün maksimum basınç değeri 150 psi olup, iç çapları ¼ ila 8 inç arasında değişmektedir ve bu da yaklaşık 30 ila 7.500 lb kuvvete karşılık gelir. Çelik aktüatörlerin maksimum basınç değeri 250 psi olup, iç çapları ¼ ila 14 inç arasında değişmektedir ve 50 ila 38.465 lbf arasında kuvvet üretirler.

• Pnömatik aktüatörler, örneğin 0,1 inç hassasiyetinde ve 0,001 inç tekrarlanabilirliğinde doğruluk sağlayarak hassas doğrusal hareket üretirler.

• Pnömatik aktüatörlerin tipik uygulama alanları aşırı sıcaklık değişimlerini içerir. Tipik sıcaklık aralığı -40°F ile 250°F arasındadır. Güvenlik ve denetim açısından, pnömatik aktüatörler hava kullanarak tehlikeli maddelerin kullanımını önler. Motor içermemeleri nedeniyle manyetik girişim oluşturmadıkları için patlama koruma ve makine güvenliği gereksinimlerini karşılarlar.

• Son yıllarda pnömatik sistemlerde minyatürleştirme, malzeme ve elektronik ile durum izleme entegrasyonunda birçok ilerleme kaydedilmiştir. Pnömatik aktüatörlerin maliyeti diğer aktüatörlere göre düşüktür. Örneğin Bimba Manufacturing'e göre, ortalama bir pnömatik aktüatörün maliyeti 50 ila 150 dolar arasındadır. Pnömatik aktüatörler ayrıca hafiftir, minimum bakım gerektirir ve dayanıklı bileşenlere sahiptir; bu da pnömatik sistemleri doğrusal hareket için uygun maliyetli bir yöntem haline getirir.

Dezavantajlar

• Basınç kayıpları ve havanın sıkıştırılabilirliği, pnömatik sistemleri diğer doğrusal hareket yöntemlerine göre daha az verimli hale getirir. Kompresör ve hava dağıtım sınırlamaları, daha düşük basınçlarda yapılan işlemlerin daha düşük kuvvetlere ve daha yavaş hızlara sahip olacağı anlamına gelir. Bir kompresör, hiçbir şey hareket etmese bile sürekli olarak çalışma basıncında çalışmalıdır.

• Gerçekten verimli olabilmeleri için pnömatik aktüatörlerin belirli bir işe göre boyutlandırılması gerekir. Bu nedenle, başka uygulamalar için kullanılamazlar. Doğru kontrol ve verimlilik için oransal regülatörler ve valfler gereklidir, ancak bu da maliyetleri ve karmaşıklığı artırır.

• Hava kolayca temin edilebilse de, yağ veya gres yağı ile kirlenebilir ve bu da arıza sürelerine ve bakıma yol açabilir. Şirketler yine de basınçlı hava için ödeme yapmak zorundadır, bu da onu tüketilebilir bir malzeme haline getirir ve kompresör ve hatlar da ayrı bir bakım sorunudur.

【Hidrolik Aktüatörler】

Avantajlar

• Hidrolik aktüatörler sağlamdır ve yüksek kuvvet gerektiren uygulamalar için uygundur. Eşit boyuttaki pnömatik silindirlere göre 25 kat daha fazla kuvvet üretebilirler. Ayrıca 4.000 psi'ye kadar basınçlarda çalışabilirler.

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

• Hidrolik aktüatör, sıvıların sıkıştırılamazlığı nedeniyle pompanın daha fazla sıvı veya basınç sağlamasına gerek kalmadan kuvveti ve torku sabit tutabilir.

• Hidrolik aktüatörlerin pompaları ve motorları, güç kaybını en aza indirerek, oldukça uzak bir mesafede bulunabilir.

Dezavantajlar

• Hidrolik sistemlerde sıvı sızıntısı olur. Pnömatik aktüatörlerde olduğu gibi, sıvı kaybı verimliliğin azalmasına yol açar. Bununla birlikte, hidrolik sıvı sızıntıları temizlik sorunlarına ve çevredeki bileşenlere ve alanlara potansiyel hasara neden olur.

• Hidrolik aktüatörler, sıvı deposu, motorlar, pompalar, tahliye vanaları ve ısı eşanjörleri gibi birçok yardımcı parçanın yanı sıra gürültü azaltma ekipmanına da ihtiyaç duyar. Bu durum, doğrusal hareket sistemlerinin büyük ve yerleştirilmesi zor olmasına yol açar.

【Elektrikli Aktüatörler】

Avantajlar

• Elektrikli aktüatörler en yüksek hassasiyetli konumlandırma kontrolü sunar. Doğruluk aralığına örnek olarak +/- 0,000315 inç ve tekrarlanabilirlik 0,0000394 inçten az verilebilir. Kurulumları her amaç veya kuvvet gereksinimi için ölçeklenebilir olup sessiz, sorunsuz ve tekrarlanabilir özelliktedir.

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

• Hareket profillerinin tam kontrolünü sağlarlar ve hız, konum, tork ve uygulanan kuvveti kontrol etmek için kodlayıcılar içerebilirler.

• Gürültü seviyesi açısından pnömatik ve hidrolik aktüatörlerden daha sessizdirler.

• Sıvı sızıntısı olmadığı için çevresel tehlikeler ortadan kalkar.

Dezavantajlar

• Elektrikli aktüatörlerin ilk birim maliyeti, pnömatik ve hidrolik aktüatörlere göre daha yüksektir. Bimba Manufacturing'in örneğine göre, bir elektrikli aktüatörün fiyatı, tasarımına ve elektronik aksamına bağlı olarak 150 dolardan 2.000 dolardan fazla bir fiyata kadar değişebilir.

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

• Sürekli çalışan bir motor aşırı ısınır ve bu da redüktör dişlisinde aşınma ve yıpranmayı artırır. Ayrıca motor büyük olabilir ve montaj sorunlarına yol açabilir.

• Seçilen motor, aktüatörün kuvvet, itme ve hız sınırlarını sabit bir ayara kilitler. Kuvvet, itme ve hız için farklı değerler isteniyorsa, motor değiştirilmelidir.