En los últimos años, el uso de actuadores lineales en aplicaciones industriales y no industriales ha demostrado ser indispensable. Elegir el actuador lineal adecuado para una aplicación puede resultar bastante confuso debido a la amplia gama de tipos y parámetros que deben considerarse (es decir, longitud de carrera, tipo de motor, fuerza y velocidad). Los actuadores lineales de alta velocidad se han vuelto bastante populares, pero ¿cuáles son las diferencias entre optar por un actuador lineal rápido frente a un actuador lineal estándar? ¿Y qué aplicaciones son más adecuadas para un actuador de alta velocidad? Responder a estas preguntas implicará profundizar en algunas diferencias sutiles, y no tan sutiles, en componentes y características. Para ayudarte en tu búsqueda de actuadores de alta velocidad, te damos dos de las mejores opciones del catálogo de Progressive Automation.
Características de los actuadores lineales de alta velocidad
Los actuadores lineales de alta velocidad son conocidos por ser duraderos, robustos y funcionan más silenciosamente debido a que tienen menos piezas móviles. Son fáciles de integrar en los sistemas de control existentes y normalmente funcionan con voltajes más bajos (es decir, no necesitan voltaje industrial trifásico). Sin embargo, un parámetro importante a tener en cuenta es el ciclo de trabajo del actuador lineal. Los motores de CC con escobillas causan fricción y pueden provocar que el motor se caliente si se utilizan durante períodos prolongados.
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Eche un vistazo a uno de nuestros mejores actuadores de alta velocidad
Los actuadores lineales estándar utilizan un servomotor . Los servomotores constan de un motor de CC conectado a un engranaje y, a veces, a un potenciómetro, lo que permite el control de retroalimentación. Lo que esto significa es que, combinado con un controlador, la carrera de avance y retroceso del actuador lineal se puede posicionar con precisión. Por el contrario, los actuadores lineales de alta velocidad están diseñados para ejecutar todo el movimiento hacia adelante y hacia atrás sin control de posición intermedio.
¿Cómo se clasifican como actuadores lineales de alta velocidad?
Dado que la velocidad es relativa, ¿cómo se puede determinar si un actuador lineal debe clasificarse como de "alta velocidad"? Actualmente no hay estándares industriales disponibles para actuadores lineales de alta velocidad o actuadores lineales de velocidad ultraalta, que describan especificaciones mínimas, por lo que corresponde al fabricante decidir cómo se debe clasificar el actuador. Estas clasificaciones se basarían predominantemente en lo siguiente:
- Velocidad de accionamiento de ida y vuelta.
- Fuerza carga/sin carga.
- El mecanismo de accionamiento.
- El tipo de actuador.
- Engranaje.
Es importante comprender estos parámetros para tomar una decisión de compra informada sobre un actuador lineal de alta velocidad y alta fuerza. Usando la función Comparar en el sitio de Progressive Automations, puede comparar hasta cuatro actuadores a la vez teniendo en cuenta los parámetros anteriores al tomar su decisión.
¿Cómo puedo cambiar la velocidad de mi actuador lineal?
Como se mencionó anteriormente, la velocidad depende del mecanismo de transmisión. Muchos actuadores lineales de alta velocidad utilizan un motor de CC con escobillas conectado directamente, en línea, con un tornillo de avance, que está conectado a un eje/pistón. Cuando se aplica energía al motor, éste hace girar el tornillo de avance y fuerza al eje a moverse hacia afuera (es decir, la energía eléctrica se convierte en movimiento rotacional y se convierte en movimiento lineal) y cuando se invierte la polaridad de la energía, el eje regresa hacia adentro.
Los interruptores de límite están ubicados en los extremos del movimiento del eje, lo que corta la energía al motor cuando el eje se ha extendido o retraído completamente. La velocidad de actuación lineal se puede cambiar ajustando uno o una combinación de parámetros, que incluyen:
Cambiar el paso del tornillo de avance
Simplemente, un paso mayor aumentaría la velocidad de actuación lineal y viceversa.
Variando el voltaje aplicado
Si el eje de un motor gira a máxima velocidad con su voltaje nominal, entonces la velocidad de rotación se puede disminuir simplemente aplicando un voltaje más bajo. A menudo, se puede utilizar un actuador lineal de 12 voltios de alta velocidad con controles de potenciómetro (es decir, un controlador de motor). Los controladores básicos utilizan un circuito de puente H para invertir la polaridad del motor y un potenciómetro para variar el voltaje aplicado al motor.
Engranando el motor
Algunos actuadores lineales de alta velocidad, como el modelo PA-04 de Progressive Automations (que se analiza más adelante), utilizan un enfoque engranado para desacelerar o acelerar la rotación de salida de un motor. El engranaje también aumenta la fuerza del eje/pistón en movimiento utilizando el mismo motor de fuerza.
Aplicaciones de actuadores lineales de alta velocidad
Cuando se trata de decidirse por un actuador lineal de alta velocidad, es fundamental saber para qué aplicación se va a utilizar el actuador. Mayores velocidades de actuación implican una menor fuerza de salida y viceversa. Sin embargo, acoplar ese mismo actuador lineal podría proporcionarle la cantidad justa de fuerza para que sea aplicable a sus necesidades.
Las aplicaciones de los actuadores lineales de alta velocidad son infinitas . Proporcionan una movilidad excelente para aplicaciones que requieren un movimiento lineal suave. Además, generalmente son más ligeros que los actuadores lineales estándar, ya que no contienen una caja de engranajes grande. El diseño más liviano y fácil de usar les permite usarse en aplicaciones que requieren ahorrar espacio o reducir el espacio que ocupa el dispositivo de un sistema. El ciclo de trabajo es un porcentaje del tiempo total que un motor está dividido por el tiempo de inactividad. Mantenerse por debajo de este porcentaje evitará el sobrecalentamiento del motor. Por lo tanto, los actuadores lineales de alta velocidad están diseñados para aplicaciones que pueden operar dentro del ciclo de trabajo especificado (generalmente 20%). Las aplicaciones que se adaptan a este ciclo de trabajo incluyen:
- Automatización de clasificación intermitente.
- Automatización del hogar/muebles (aunque se requeriría retroalimentación del actuador lineal para garantizar un posicionamiento preciso).
- Efectores finales de brazo robótico .
- Usos no industriales, como simulaciones de vuelo/conducción que requieren actuación a alta velocidad para experiencias realistas.
Las aplicaciones anteriores son sólo algunos ejemplos de dónde se podrían utilizar actuadores lineales de alta velocidad.
Actuadores lineales de alta velocidad de Progressive Automations
Progressive Automations ofrece dos actuadores lineales de alta velocidad (modelos PA-15 y PA-04), que son altamente personalizables para adaptarse a su aplicación.
PA-15
El actuador lineal de alta velocidad PA-15 tiene un motor de CC con escobillas de accionamiento directo de 12 VCC (2 A sin carga y 9 A con carga completa) ubicado en línea con un tornillo de avance, lo que permite un modelo altamente robusto y que ahorra espacio. Se encuentran disponibles longitudes de carrera de 1 pulgada a 24 pulgadas. Además, hay 3 opciones disponibles según la fuerza requerida (es decir, 11 libras, 22 libras o 33 libras). La velocidad sin carga de este actuador lineal es de 9,05 pulgadas/s para la opción de 11 libras, 5,50 pulgadas/s para la opción de 22 libras y 3,20 pulgadas/s para la opción de 33 libras.
Sin embargo, al seleccionar un actuador lineal de alta velocidad, se debe tener en cuenta la velocidad a plena carga. Con la carga completa de 11 libras, la velocidad es de 4,70 pulgadas/seg, con 22 libras la velocidad es de 4,00 pulgadas/seg y con 33 libras la velocidad es de 2,00 pulgadas/seg. Desafortunadamente, este modelo no tiene ningún circuito de retroalimentación, pero los interruptores de límite están ubicados en los extremos del movimiento. El ciclo de trabajo es del 20 % y el producto tiene protección IP54, lo que significa que está protegido contra el polvo, depósitos nocivos y la entrada limitada de agua. El producto también viene con una garantía estándar de 18 meses.
PA-04
Técnicamente, el actuador lineal PA-04 no es de alta velocidad, pero la fuerza que es capaz de realizar es rápida en comparación con otros modelos. El modelo PA-04 utiliza un motor de CC con escobillas de 12 VCC (4 A sin carga y 12 A con carga completa) que se coloca perpendicular al tornillo principal. El motor está diseñado para permitir un aumento de fuerza de hasta 100 libras a una velocidad lineal de 2,16 pulgadas/seg y 400 libras a una velocidad lineal de 0,78 pulgadas/seg. Se encuentran disponibles longitudes de carrera de 2 a 40 pulgadas.
Este modelo tiene capacidades de retroalimentación opcionales y tiene la opción de usar sensores de efecto Hall en lugar de interruptores de límite mecánicos en los extremos del movimiento del actuador. El ciclo de trabajo también es del 20% y el producto tiene protección IP66, lo que significa que está totalmente protegido contra la entrada de polvo y agua y es el mejor actuador lineal resistente al agua, de alta velocidad y de uso liviano de Progressive Automation.
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Conclusión
Los actuadores lineales de alta velocidad se pueden utilizar en una variedad de aplicaciones, tanto industriales (actuador lineal de alta velocidad y servicio pesado) como no industriales (actuador miniatura de alta velocidad), debido a su diseño robusto y capacidades de actuación rápida. Sin embargo, al elegir un actuador lineal de alta velocidad, se deben considerar los parámetros discutidos para sopesar la velocidad de actuación con la fuerza de carga total, para garantizar que el actuador lineal pueda realizar la tarea en cuestión. Por último, compre únicamente actuadores lineales de alta velocidad de marcas que ofrezcan una garantía adicional, lo cual es una buena señal de que los fabricantes confían en sus ofertas de productos.