Lineer aktüatörler söz konusu olduğunda elektromekanik cihazlar, hızları, hassasiyetleri ve boyutları nedeniyle pnömatik kuzenlerine göre tercih edilen seçenek haline geliyor.

Son yıllarda fabrika ve şirket yöneticilerinden, fabrika otomasyon ekipmanlarında daha fazla elektrikli çubuk tarzı aktüatör ve daha az pnömatik aktüatör kullanılması yönündeki talepler arttı. Bu dönüşümü tetikleyen çeşitli faktörler var, ancak en önemlileri arasında artan ihtiyaçlar yer alıyor:

• Daha yüksek hassasiyete sahip elektromekanik aktüatörlerle makine performansını artırın.
• Pnömatik aktüatörlerle aynı itişi sağlamak için alanın yalnızca dörtte birine ihtiyaç duyan elektromekanik aktüatörlerle ekipmanın boyutunu azaltın.
• Enerjiyi daha verimli kullanın çünkü elektromekanik aktüatörler, basıncı korumak için 7/24 çalışan hava kompresörlerine ihtiyaç duymaz.
• Elektromekanik aktüatörler daha az bileşen kullandığından, kompresör gerektirmediğinden ve hava sızıntısına maruz kalmadığından bakım ve toplam sahip olma maliyetini azaltın.

Pnömatik aktüatörleri elektromekanik tiplerle değiştirme kararı verildikten sonra, bir sonraki adım birçok marka arasından doğru elektromekanik aktüatörleri seçmektir. Temel itme özellikleri benzer olabilse de yaşam döngüsü performansı, sürdürülebilirlik ve çevreye dayanıklılık alanlarında önemli farklılıklar mevcuttur.

Genel olarak konuşursak, bilyalı vidanın çapı ne kadar büyük olursa, itme potansiyeli de o kadar büyük olur. Ancak bunu başarmak, baskı yatağının ve uzatma borusu, iç bilyalı somun, yatak yuvası ve silecek yuvası dahil tüm sabitleme noktalarının uygun şekilde eşleşmesini gerektirir. Aksi takdirde, itme gücündeki herhangi bir artış sistem ömrü pahasına olacaktır. Yükünü kaldıramayacak kadar zayıf bir bileşen çok daha hızlı aşınır, hatta hasar görür.

Her biri 16 mm'lik bilyalı vidayla donatılmış ve 750 N itme kuvveti sağlayan iki aktüatörünüz olabilir ve örneğin birinin 2.000 km hareket ömrüne sahipken, diğerinin 8.000 km hareket ömrü olabilir. Aradaki fark, bilyalı vidanın ve diğer bileşenlerin birbiriyle ne kadar iyi eşleştiğinde yatmaktadır.

Ayrıca, maliyet ve ayak izi ile bağlantılı olarak daha büyük vidalı mil çapları nedeniyle, bilyalı vidanın ve diğer bileşenlerin uygun şekilde birleştirilmesi her ikisini de azaltır. 3.200 N'luk bir kuvvet uygulama gereksinimini karşılamak için, bir satıcı 20 mm çapında bir bilyalı vida kullanabilirken, uygun şekilde eşleştirilmiş bileşenlere sahip başka bir satıcı 12 mm çaplı bir vidayla aynı itme kuvvetini elde edebilir. Böylece, ikinci bilyalı vidanın boyutu, performanstan ödün vermeden küçültülebilir.

Bilyalı vidaların diğer bileşenlerle düzgün bir şekilde eşleştirilmesi, aktüatörün ömrünü önemli ölçüde etkiler ve taşıyıcı tasarımla birleştirildiğinde bu iki faktör, hassasiyet ve yük kapasitesi üzerinde en büyük etkiye sahiptir. Aktüatör tasarımının bir diğer amacı radyal ve yanal serbest boşluğu azaltmaktır. Bunu etkileyen faktörler taşıyıcı gövdenin çapı, temas yüzey alanı ve destek ayaklarının kullanımıdır. Örneğin daha büyük bir taşıyıcı gövde, yan yük durumlarında yüzey temas alanını maksimuma çıkararak daha büyük harici radyal yükleri destekler. Elektrikli aktüatörlerin yandan yüklenebilmesi, performansı, hassasiyeti ve kompaktlığı pnömatik veya hidrolik aktüatörlerle ulaşılamayacak bir seviyeye yükseltir.

Yüzey alanlarının maksimuma çıkarılması radyal ve yanal yük kapasitesini arttırsa da stabiliteye her zaman yardımcı olmaz. Bu sorun genellikle yükseltilmiş bacakların yivli kanallara (yukarıdaki resimde üçü) kilitlenmesiyle giderilir. Bu destek ayakları, gürültüyü artırabilecek ve aşınmaya katkıda bulunabilecek titreşimleri azaltır. Çoğu tasarımda bu tür bir veya iki çıkıntı kullanılır, böylece bir miktar oynama ortadan kalkar, ancak sistem zamanla aşınmaya başladıkça tıklama sesleri üretebilir. Ancak iki yerine dört ayak kullanılması, aşınmayı ve gürültüyü azaltarak daha etkili ve dayanıklı dönmeye karşı koruma sağlar. Ayrıca ilave bacaklar, yapışmadan geri dönüş hareketini sağlayarak aşınmadan kaynaklanan oynamaları daha da azaltır.

Ek olarak, bu taşıyıcı ayakların dışarıya doğru kıvrılması radyal ön yük oluşturarak itme borusundaki boşluğu azaltır. Aynı zamanda taşıyıcı gövdeyi ve bilyeli somunu da ortalayarak, taşıyıcının ekstrüzyona şim çekilmesi ihtiyacını ortadan kaldırır ve cihazın ömrü boyunca aşınmayı telafi eder. Her şeyi aynı hizada tutmak, tutarlı rölanti torku için aktüatörün kalibre edilmesi gereken süreyi azaltır.

Yakın toleranslar, aşınmanın ve gürültünün azaltılması açısından kritik öneme sahiptir. Ancak hiç hava boşluğu yoksa aktüatörler yüksek hızlarda çalışırken basınç oluşur. Bu, aşırı ısınmaya neden olarak yağlama sorunlarına ve diğer dayanıklılık sorunlarına katkıda bulunur. Bu sorunu çözmek için, taşıyıcı ayaklardaki erkek anahtar özelliklerden ikisini kalan ikisinden daha alçak yapın; Thomson'ın birçok aktüatöründe benimsediği yaklaşım budur. Bu, basıncın oluşmasını önlemek için yeterli boşluk sağlar. Yukarıdaki görüntüde görüldüğü gibi, taşıyıcı ayaklar üzerinde dikey olarak konumlanan erkek anahtar özelliklerden ikisi, diğer ikisinden daha alçaktır.

Sürdürülebilirlik

Bakım kolaylığı, yaşam döngüsü performansını etkiler ve üretkenlik avantajlarına katkıda bulunur. Elektromekanik aktüatörler yağlama ve motor kullanımı açısından farklılık gösterir. Çoğu aktüatör, yağlama için parçaları %60 ila %70 oranında kısmen açığa çıkaracak şekilde geri çekilir. Teknisyenler kapakları çıkarır, yağlanması gereken parçaları bulur, gres ekler ve bu işlemin tekrarlanması gerekebilir.

Ancak daha iyi bir yaklaşım, tüpün tamamen uzatılması veya geri çekilmesi ve maksimum görünürlük için tüm bileşenlerin ortaya çıkarılmasıdır. Bu, şirketlerin otomatik yağlama kullanmasını sağlar. Ek olarak, bir yağlama nipelinin kullanılması, kapağın çıkarılması ihtiyacını ortadan kaldırarak bakımı daha da basitleştirir.

Motoru mekanik aktüatörle eşleştirmek için gereken süreyi ortadan kaldırırsanız bakım da hızlandırılabilir. Geleneksel olarak motorun paralel konfigürasyonda montajı 20 ila 25 dakika sürer. Motor monte edildikten sonra teknisyenin, uygun kayış gerginliği ve hizalaması için motoru ayarlamak üzere çeşitli aletler kullanması gerekir. Bu en az 12 adım gerektirir.

Bununla birlikte, aktüatörün önceden monte edilmiş bir paralel çözümle birlikte gelmesi durumunda, kayış montaj sırasında ön gerilime tabi tutulabilir ve böylece çok adımlı gerilim ayarlamalarına gerek kalmaz; motor yalnızca üç adımda cıvatalanabilir ve kullanılabilir. Hat içi montaj için, önceden monte edilmiş bir çözümün faydaları, o kadar dramatik olmasa da, benzerdir.

Ek olarak, üstüne binilir şekilde monte edilen rulmanların kullanılması yanlış hizalama riskini ortadan kaldırır. Ayrıca motor şaftını radyal yüklerden koruyarak gürültüyü azaltır ve aktüatörün ömrünü daha da uzatır.

Çevresel Direnç

Elektromekanik aktüatörler zorlu koşullara, çevreye ve sık sık yüksek basınçlı yıkamalara dayanma yetenekleri açısından farklılık gösterir. Bu, dış profile, malzeme seçimine ve sızdırmazlık yöntemlerine bağlıdır.

Pürüzsüz yüzeyli profiller toz ve sıvı biriktirmediği için yivli yüzeylere göre daha temizdir. Bu nedenle, sık sık yıkamanın gerekli olduğu zorlu ortamlar için daha uygundurlar. Yine de şık bir dış cepheye sahip olmanın bir dezavantajı olabilir. Sensör eki gerektiren uygulamalarda kullanılırsa sensörün takılması için ekstra bir plastik eklenti gerekebilir.

Çevresel direnç aynı zamanda uzatma tüpünün malzeme bileşimine de bağlıdır. Çoğu sistemde krom çelik kullanılır ancak zorlu ortamlar için paslanmaz çelik çok daha iyi bir seçimdir.

Çevreye karşı direncin önemli bir göstergesi Giriş Koruması (IP) Kodudur. Örneğin 65'lik bir IP derecesi, cihazın, gıda ve içecek endüstrisindeki yıkama işlemlerinde olduğu gibi, toza dayanıklı olduğu ve herhangi bir yönden gelen düşük basınçlı su jetlerine karşı korunduğu anlamına gelir. Yalnızca birkaç elektrikli aktüatör bu derecelendirmeyi karşılayabilir ancak aşındırıcı ortamlarda bu kritik öneme sahiptir. 54'lük IP derecesi, sıçrayan suya karşı bir miktar koruma ve toza karşı %100'den daha az koruma sağlar; bu da onu bazı yıkama uygulamaları için kabul edilebilir kılar, ancak basınç söz konusu olduğunda kabul edilemez. Doğrusal aktüatörler arasında yaygın olan 40 IP derecesi, toz veya sıvı korumasının bulunmadığı anlamına gelir.

Daha yüksek IP derecelendirmeleri esas olarak daha iyi yalıtım malzemelerinin kullanılmasına bağlıdır. Örneğin Thomson, elektromekanik aktüatörlerindeki motor montaj parçaları da dahil olmak üzere her bölmeyi yalıtıyor. Ayrıca tüm contalar da kapatılmalı ve montaj plakasında durmak yerine motora kadar uzanmalıdır.

Yeni Nesil Hareket Kontrolü

Daha yüksek üretkenlik, daha kısa değişim süreleri, daha fazla güvenilirlik, daha fazla enerji tasarrufu ve daha düşük bakım ve işletme maliyetlerine yönelik pazar talepleri arttıkça, giderek daha fazla tasarımcı ve son kullanıcı pnömatik aktüatörler yerine elektromekanik aktüatörlere geçiş yapıyor. Gelişmiş hareket kontrolü gerektiren makineler için elektromekanik aktüatörler pratikte tek alternatiftir. Ancak basit doğrusal hareket görevleri için bile, hareket kontrolü tasarımcıları ve kullanıcılar daha az ve/veya daha kolay bakım, artan enerji tasarrufu ve daha temiz çalışma nedeniyle elektrikli aktivasyona yöneliyorlar.

Farklı elektrikli aktüatör markalarının dikkatlice karşılaştırılmasıyla daha da büyük faydalar elde etmek mümkündür. "Yük taşıma kapasitesini" daima iddia edilen sistem ömrü ve alan gereksinimleri bağlamında yorumlayın. Bu alanlarda gerçek takaslar var. Taşıyıcı tasarımı, yanal ve döner yük taşıma özelliklerinin yanı sıra hassasiyeti de etkiler; bu nedenle taşıyıcının kanala nasıl sabitlendiğine ve yönlendirme mekanizmalarının şekline ve boyutuna çok dikkat edin.

Daha iyi kavrama için kavisli olabilen destek ayakları ve bacak tasarımları gibi geliştirilmiş mekanizmalar ve parçalar doğruluğu ve aşınmayı artıracaktır. Uygun dış profil, malzeme seçimleri ve sızdırmazlık stratejisi çevresel direnç açısından temel faktörlerdir. Daha pürüzsüz profiller, paslanmaz çelik malzemeler ve daha yüksek IP değerleri en yüksek korumayı sunma eğilimindedir.