Лінійний привід переміщує вантаж, який може бути вузлом, компонентами або готовим виробом, по прямій лінії. Він перетворює енергію на рух або силу і може працювати за допомогою рідини під тиском або повітря, а також електрики. Ось розбивка поширених лінійних приводів, їхні переваги та недоліки.

Як вони працюють?

• Пневматичні лінійні приводи складаються з поршня всередині порожнистого циліндра. Тиск від зовнішнього компресора або ручного насоса переміщує поршень усередині циліндра. При збільшенні тиску циліндр рухається вздовж осі поршня, створюючи лінійну силу. Поршень повертається у вихідне положення за допомогою сили пружини або рідини, що подається на іншу сторону поршня.

• Гідравлічні лінійні приводи працюють подібно до пневматичних приводів, але нестислива рідина з насоса, а не повітря під тиском, рухає циліндр.

• Електричний лінійний привід перетворює електричну енергію в крутний момент. Механічно підключений електродвигун повертає ходовий гвинт. Нарізна різьбова або кулькова гайка з відповідними різьбами, що збігаються з різьбою гвинта, запобігає обертанню разом з гвинтом. Коли гвинт обертається, гайка приганяється вздовж різьби. Напрямок руху гайки залежить від того, в якому напрямку обертається гвинт, а також повертає привід у вихідне положення.

【Пневматичні приводи】

Переваги

• Переваги пневматичних приводів походять від їх простоти. Більшість пневматичних алюмінієвих приводів мають максимальний номінальний тиск 150 psi з розмірами отворів від ? до 8 дюймів, що означає приблизно від 30 до 7500 фунтів сили. Сталеві приводи мають максимальний номінальний тиск 250 psi з розмірами отворів від ? до 14 дюймів, і вони створюють сили в діапазоні від 50 до 38 465 фунтів-сил.

• Пневматичні приводи генерують точний лінійний рух, забезпечуючи точність, наприклад, у межах 0,1 дюйма та повторюваність у межах 0,001 дюйма.

• Типове застосування пневматичних приводів включає зони екстремальних температур. Типовий температурний діапазон становить від -40°F до 250°F. З точки зору безпеки та перевірки, використовуючи повітря, пневматичні приводи уникають використання небезпечних матеріалів. Вони відповідають вимогам захисту від вибуху та безпеки машин, оскільки не створюють магнітних перешкод через відсутність двигунів.

• За останні роки пневматика досягла значного прогресу в мініатюризації, матеріалах, інтеграції з електронікою та моніторингу стану. Вартість пневматичних приводів невисока в порівнянні з іншими приводами. За даними Bimba Manufacturing, наприклад, середній пневматичний привод коштує від 50 до 150 доларів. Пневматичні приводи також легкі, потребують мінімального обслуговування та мають міцні компоненти, які роблять пневматику економічно ефективним методом лінійного руху.

Недоліки

• Втрати тиску та стисливість повітря роблять пневматику менш ефективною, ніж інші методи лінійного руху. Обмеження компресора та подачі повітря означають, що робота за нижчого тиску матиме меншу силу та нижчу швидкість. Компресор повинен постійно працювати під робочим тиском, навіть якщо нічого не рухається.

• Щоб бути справді ефективними, пневматичні приводи мають бути підібрані для конкретної роботи. Тому їх не можна використовувати для інших програм. Точне керування та ефективність потребують пропорційних регуляторів і клапанів, але це підвищує витрати та складність.

• Незважаючи на те, що повітря легкодоступне, воно може бути забруднене маслом або мастилом, що призведе до простою та технічного обслуговування. Компанії все ще повинні платити за стиснене повітря, що робить його витратним матеріалом, а компресор і лінії є ще однією проблемою обслуговування.

【Гідравлічні приводи】

Переваги

• Гідравлічні приводи міцні та підходять для застосування з високим зусиллям. Вони можуть виробляти зусилля, що в 25 разів перевищують пневматичні циліндри такого ж розміру. Вони також працюють під тиском до 4000 psi.

• Гідравлічні двигуни мають високе співвідношення потужності до ваги на 1-2 к.с./фунт більше, ніж у пневматичного двигуна.

• Гідравлічний привід може підтримувати силу та крутний момент постійними без насоса, що подає більше рідини чи тиску через нестисливість рідин

• Насоси та двигуни гідравлічних приводів можуть бути розташовані на значній відстані з мінімальною втратою потужності.

Недоліки

• З гідравліки витікає рідина. Подібно до пневматичних приводів, втрата рідини призводить до зниження ефективності. Однак витоки гідравлічної рідини призводять до проблем з чистотою та потенційного пошкодження навколишніх компонентів і зон.

• Гідравлічні приводи потребують багатьох супутніх частин, включаючи резервуар для рідини, двигуни, насоси, випускні клапани та теплообмінники, а також обладнання для зменшення шуму. Це створює великі системи лінійних рухів, які важко розмістити.

【Електричні приводи】

Переваги

• Електричні приводи забезпечують найвищу точність позиціонування. Прикладом діапазону точності є +/- 0,000315 дюйма, а повторюваність менше 0,0000394 дюйма. Їх налаштування можна масштабувати для будь-яких цілей або вимог до сили, вони тихі, плавні та повторювані.

• Електричні приводи можна об'єднати в мережу та швидко перепрограмувати. Вони пропонують негайний зворотний зв'язок для діагностики та обслуговування.

• Вони забезпечують повний контроль профілів руху та можуть містити кодери для контролю швидкості, положення, крутного моменту та прикладеної сили.

• З точки зору шуму, вони тихіші, ніж пневматичні та гідравлічні приводи

• Оскільки немає витоків рідин, небезпека для навколишнього середовища усунена.

Недоліки

• Початкова вартість одиниці електричного приводу вища, ніж у пневматичних і гідравлічних приводів. Відповідно до прикладу Bimba Manufacturing, електричний привод може варіюватися від 150 доларів до понад 2000 доларів залежно від його конструкції та електроніки.

• Електричні приводи не підходять для всіх середовищ, на відміну від пневматичних приводів, які безпечні у небезпечних і легкозаймистих зонах

• Безперервно працюючий двигун буде перегріватися, посилюючи знос редуктора. Двигун також може бути великим і створювати проблеми з установкою.

• Вибраний двигун фіксує обмеження сили, тяги та швидкості приводу до фіксованого значення. Якщо потрібен інший набір значень для сили, тяги та швидкості, двигун необхідно змінити.