Geçmişte mekanik otomasyon sistemleri için zorluk, elektrik veya mekanik motorlardan gelen dönme hareketinin faydalı doğrusal hareket biçimlerine başarılı bir şekilde dönüştürülmesiydi. Bu bağlamda bir atılım olan konveyör bant sistemi, üretim ortamında kullanım için dönme hareketinden doğrusal harekete dönüştürmenin ilk faydalı uygulamalarından birini temsil ediyordu. Bu sistemler, daha önce kaba mekanik kuvvetler kullanılarak gerçekleştirilebilecek olandan çok daha verimli bir şekilde çok çeşitli ham maddeleri ve iş parçalarını taşıyabilir ve üretim ortamlarında son derece faydalıdır.

Günümüzde, döner hareket dönüşümü alanındaki önemli mühendislik çalışmaları, çok çeşitli gelişmiş otomasyon uygulamaları için yararlı olan çeşitli bir doğrusal mekanik aktüatör sınıfı ortaya çıkarmıştır. Zorluk, ister bir üretim ortamında ham maddenin hareketi olsun, ister takımları hassas konumlara taşımak için tasarlanmış daha gelişmiş hareket sistemlerinin inşası olsun, istenen işlevsellik için uygun bir aktüatör seçmektir.

Uygun doğrusal mekanik aktüatörü seçmek için, istenen yük kapasitesi veya itme kuvveti ve gerekli strok mesafesi gibi bazı önemli hususlar dikkate alınmalıdır. Bunlar birincil hususlar olsa da, bakım yükü gibi diğerleri de kesinlikle önemli bir rol oynar.

Yaygın olarak kullanılan iki tip mekanize doğrusal aktüatör, tahrik mekanizmalarına göre birbirinden ayrılır: kayış tahrikli ve bilyalı vida tahrikli aktüatörler. Her iki tip de benzer tip uygulamalarda kullanılır, ancak ikisi de işlev açısından önemli ölçüde farklılık gösterir. Her tipin kendine özgü güçlü yönleri ve bir aktüatör seçiminde dikkatlice değerlendirilmesi gereken önemli sınırlamaları vardır.

Kayış Tahrikli Aktüatörler

Kayış tahrikli aktüatör, konveyör bant sistemiyle aynı prensiplerle çalışır. Kayış tahriki, iki dairesel kasnak arasına bağlanmış bir triger kayışı aracılığıyla döner hareketi doğrusal harekete dönüştürür. Triger kayışı genellikle elyaf takviyeli bir elastomerden yapılır, ancak daha zorlu uygulamalar için birçok başka kayış malzemesi mevcuttur. Kayış, torku verimli bir şekilde aktarmak ve kaymayı önlemek için rotor kasnaklarıyla arayüz oluşturan dişler içerir. Kayış tahriki, taşıyıcı üstte hareket ederken alüminyum bir gövde içinde yer alır ve tahrik mili arayüzü genellikle aktüatörün yan tarafına dik olarak yerleştirilir.

Bilyalı Vida Tahrikli Aktüatörler

Bilyalı vida tahrikli aktüatörün ardındaki temel prensip, esasen kurşun vida tahrikli bir sisteme göre bir iyileştirmedir. Bilyalı vida tahrikli aktüatörlerde, bilyalı vidanın dönüşü, saplama ve bilyalı vida arasındaki arayüzün esasen bir bilyalı rulman sistemi olması ve somundaki sertleştirilmiş çelik bilyaların saplamanın yuvarlanma yolu boyunca yuvarlanması nedeniyle bilyalı somunu/monte edilmiş taşıyıcıyı tahrik eder. Kayış tahrikli aktüatöre benzer şekilde, bilyalı vida tahrikli aktüatörün tahrik bileşenleri, taşıyıcı üstte hareket ederken bir alüminyum gövde içinde kapatılır. Kayış tahrikli aktüatörlerin aksine, tahrik mili arayüzü, aktüatörün ucundan uzakta, bilyalı vida ile aynı hizada bulunur.

Her Birinin Güçlü ve Zayıf Yönleri

Kayış tahrikli aktüatörler genellikle uzun seyahat mesafeleri gerektiren uygulamalar için tercih edilir ve bu, benzer uzunluktaki bilyalı vida tahrikli aktüatörle elde edilebilecek maliyetten daha etkili bir şekilde elde edilebilir. Ek olarak, kayış tahrikli aktüatör genellikle daha verimlidir, daha az kritik hareketli parçaya sahiptir ve bu sayede daha az emek yoğun bakım gerektirir. Buna rağmen, torkun uygun şekilde aktarılmasını sağlamak için kayışın yeterli gerginliği kritik öneme sahiptir ve periyodik bakım dönemlerinde kayışın yeniden gerginleştirilmesi genellikle gereklidir.

Alternatif olarak, bilyalı vida ünitesi yuvarlanan bilyalı rulman sistemine çok benzer ve bu nedenle daha yüksek yükleri taşıyabilir ve daha yüksek bir itme kuvveti elde edebilir. Bu nedenle, bilyalı vida tahrikli aktüatörler, büyük, ağır yüklerin yüksek bir hassasiyet seviyesinde konumlandırılmasının gerekli olabileceği uygulamalarda idealdir. Belirli aktüatör tasarımına bağlı olarak bilyalı vidanın periyodik olarak yağlanması gerekebilir.

İki aktüatör tipi arasındaki daha fazla karşılaştırma, basitliğine ve verimliliğine rağmen kayış tahrikli aktüatörün ek dezavantajlarını ortaya koymaktadır. Daha yüksek yük/itme talepleri için önemli ölçüde daha kalın kayışlar gereklidir. Kayışlar ayrıca şok yüklerine karşı hassastır, ancak bu endişe, elastikiyet pahasına mukavemet katabilen kayış malzemelerinin dikkatli bir şekilde seçilmesiyle bir dereceye kadar hafifletilebilir. Ek olarak, kayışın uzamaya karşı hassasiyeti nedeniyle, bilyalı vidalı aktüatörlerin konumlandırma doğruluğu, kayış tahrikli aktüatörlerden daha üstün olma eğilimindedir. Bu nedenle, bilyalı vidalı aktüatörler, uzun zaman dilimleri boyunca yüksek derecede güvenilirlik ve tekrarlanabilirlik gerektiren uygulamalar için tercih edilir. Bilyalı vidalı aktüatörler, kayış tahrik kasnağının bu tür tekrarlanan talepler altında rotorda kaymaya karşı hassas olması nedeniyle, yüksek ivmelenme ve yüksek itme talepleri için tercih edilen seçimdir.

Sonuç olarak, bilyalı vida tahrikli aktüatörler, yüksek yükleme ve/veya itme kuvvetlerinin yanı sıra son derece hassas konumlandırmanın gerekli olduğu uygulamalarda daha iyi bir seçimdir. Ancak, yüksek verimlilikleri ve basitlikleri nedeniyle, kayış tahrikli aktüatörler, özellikle daha yüksek hızların gerektiği düşük yüklerin olduğu uygulamalar için daha iyi bir seçim olmaya devam etmektedir. Kayış tahrikli aktüatörler, uzun stroklu uygulamalar için de uygun maliyetli bir çözüm olabilir. Kayış tahrikli ve bilyalı vida tahrikli mekanik aktüatörler arasında seçim yapma görevi göz korkutucu görünse de. İlk bakışta, her tasarımın güçlü ve zayıf yönleri, her benzersiz uygulama için net seçimler sunar.