Viime vuosina lineaariset toimilaitteet ovat osoittautuneet korvaamattomiksi niin teollisissa kuin ei-teollisissakin sovelluksissa. Oikean lineaarisen toimilaitteen valinta voi olla varsin hämmentävää, sillä huomioon otettavia tyyppejä ja parametreja on paljon (esim. iskun pituus, moottorityyppi, voima ja nopeus). Suurnopeuksiset lineaariset toimilaitteet ovat kasvattaneet suosiotaan, mutta mitä eroa on valita nopea lineaarinen toimilaite verrattuna vakiomalliin? Ja mihin käyttökohteisiin suurnopeuksinen toimilaite sopii parhaiten? Näihin kysymyksiin vastaaminen edellyttää syventymistä sekä hienovaraisiin että selkeisiin eroihin komponenteissa ja ominaisuuksissa. Auttaaksemme etsinnässä esittelemme kaksi parasta vaihtoehtoa Progressive Automationin valikoimasta.
Suurnopeuksisten lineaaristen toimilaitteiden ominaisuudet
Suurnopeuksiset lineaariset toimilaitteet ovat tunnettuja kestävyydestään ja tukevuudestaan sekä hiljaisemmasta käynnistä, sillä liikkuvia osia on vähemmän. Ne on helppo integroida olemassa oleviin ohjausjärjestelmiin ja ne toimivat tavallisesti matalammilla jännitteillä (eli ei tarvetta teolliselle 3-vaihejännitteelle). Tärkeä huomioitava parametri on kuitenkin toimilaitteen käyttösuhde. Harjalliset tasavirtamoottorit aiheuttavat kitkaa ja voivat kuumentua, jos niitä käytetään pitkiä jaksoja kerrallaan.
Vakiomalliset lineaariset toimilaitteet käyttävät servomoottoria. Servomoottori koostuu tasavirtamoottorista, joka on kytketty hammaspyörävälitteiseen käyttöön ja joskus potentiometriin, mikä mahdollistaa palautteen ohjauksen. Tämä tarkoittaa, että yhdessä ohjaimen kanssa toimilaitteen etenemis- ja palautusisku voidaan asemoida tarkasti. Sitä vastoin suurnopeuksiset lineaariset toimilaitteet on suunniteltu ajamaan koko edestakainen liike ilman väliasentojen hallintaa.
Miten ne luokitellaan suurnopeuksisiksi?
Koska nopeus on suhteellinen, miten voidaan määrittää, pitäisikö lineaarinen toimilaite luokitella ”suurnopeuksiseksi”? Toistaiseksi ei ole olemassa teollisuusstandardeja suurnopeuksisille tai erittäin suurnopeuksisille lineaarisille toimilaitteille, jotka määrittelisivät vähimmäisspesifikaatiot, joten valmistaja päättää luokittelusta. Luokittelu perustuu pääasiassa seuraaviin:
- Edestakaisen liikkeen nopeus.
- Kuormitus-/ei-kuormitusvoima.
- Välitysmekanismi.
- Toimilaitteen tyyppi.
- Vaihdevälitys.
Näiden parametrien ymmärtäminen on tärkeää, jotta voit tehdä perustellun ostopäätöksen suurnopeuksisesta, suuren voiman lineaarisesta toimilaitteesta. Hyödyntämällä sivustomme Vertaa-toimintoa voit verrata jopa neljää toimilaitetta samanaikaisesti edellä mainitut parametrit mielessäsi.
Miten voin muuttaa toimilaitteeni nopeutta?
Kuten yllä todettiin, nopeus riippuu käyttö-/välitysmekanismista. Monissa suurnopeuksisissa lineaarisissa toimilaitteissa harjallinen tasavirtamoottori on kytketty suoraan linjassa ruuviin, joka on yhdistetty akseliin/mäntään. Kun moottoriin tuodaan virta, se pyörittää ruuvia ja pakottaa akselin liikkumaan ulos (eli sähköenergia muuttuu pyörimisliikkeeksi ja edelleen lineaariseksi liikkeeksi), ja kun napaisuus käännetään, akseli liikkuu takaisin sisään.
Rajakytkimet sijaitsevat liikkeen ääripäissä ja katkaisevat virran moottorilta, kun akseli on kokonaan ulkona tai sisällä. Lineaarisen liikkeen nopeutta voidaan muuttaa säätämällä yhtä tai useampaa seuraavista parametreista:
Johtoruuvin nousun muuttaminen
Yksinkertaisesti: suurempi nousu kasvattaa lineaarisen liikkeen nopeutta ja päinvastoin.
Sovellettavan jännitteen muuttaminen
Jos moottorin akseli pyörii täydellä nopeudella nimellisjännitteellä, pyörimisnopeutta voidaan pienentää yksinkertaisesti alentamalla jännitettä. Usein voidaan käyttää suurnopeuksista 12 voltin lineaarista toimilaitetta potentiometriohjauksilla (eli moottoriohjainta). Perusohjaimet käyttävät H-siltapiiriä moottorin napaisuuden kääntämiseen ja potentiometriä moottorille syötetyn jännitteen säätämiseen.
Moottorin vaihde
Jotkin suurnopeuksiset lineaariset toimilaitteet, kuten Progressive Automationin PA-04-malli (käsitellään myöhemmin), käyttävät vaihdettavaa ratkaisua moottorin ulostulon hidastamiseen tai nopeuttamiseen. Vaihteisto lisää myös liikkuvan akselin/männän voimaa käyttäen samaa tehoista moottoria.
Suurnopeuksisten lineaaristen toimilaitteiden käyttökohteita
Suurnopeusaktuattoria valittaessa on ratkaisevan tärkeää tietää, mihin sovellukseen toimilaite tulee. Suurempi liikennopeus tarkoittaa pienempää ulostulovoimaa ja päinvastoin. Sama toimilaite voidaan kuitenkin välityksellä säätää tuottamaan juuri sopiva voima tarpeisiisi.
Suurnopeuksisten lineaaristen toimilaitteiden käyttökohteet ovat lähes rajattomat. Ne tarjoavat erinomaista liikkuvuutta sovelluksiin, jotka edellyttävät tasaista lineaarista liikettä. Lisäksi ne ovat yleensä kevyempiä kuin vakiotoimilaitteet, koska niissä ei ole suurta vaihteistoa. Kevyempi, käyttäjäystävällinen suunnittelu mahdollistaa käytön kohteissa, joissa tarvitaan tilansäästöä tai laitteen jalanjäljen pienentämistä. Käyttösuhde on prosenttiosuus moottorin kokonaisajasta jaettuna lepoajalla. Tämän prosenttiosuuden alapuolella pysyminen estää moottorin ylikuumenemisen. Siksi suurnopeuksiset lineaariset toimilaitteet on suunniteltu sovelluksiin, jotka toimivat määritellyn käyttösuhteen puitteissa (yleensä 20 %). Tähän käyttösuhteeseen sopivia sovelluksia ovat:
- Jaksottainen lajitteluautomaatio.
- Koti-/kalusteautomaatio (vaatii toimilaitteen palautteen tarkan asemoinnin varmistamiseksi).
- Robottikäsien päätytarttujat.
- Ei-teolliset käyttökohteet, kuten lento-/ajosimulaatiot, joissa vaaditaan suurnopeuksista liikettä realistista kokemusta varten.
Edellä mainitut ovat vain muutamia esimerkkejä siitä, missä suurnopeuksisia lineaarisia toimilaitteita voidaan käyttää.
Progressive Automationin suurnopeusaktuattorit
Progressive Automation tarjoaa kaksi suurnopeuksista lineaarista toimilaitetta (PA-15- ja PA-04-mallit), jotka ovat erittäin muokattavissa sovelluksesi tarpeisiin.
PA-15
PA-15-suurnopeusaktuattorissa on 12 VDC (2 A ilman kuormaa ja 9 A täydellä kuormalla), suoravetoinen, harjallinen tasavirtamoottori, joka on linjassa johtoruuvin kanssa mahdollistaen tilaa säästävän ja erittäin tukevan rakenteen. Saatavilla on iskun pituuksia 1–24 tuumaa. Lisäksi tarjolla on 3 vaihtoehtoa tarvittavan voiman mukaan (eli 11lbs, 22lbs tai 33lbs). Tämän lineaarisen toimilaitteen nopeus ilman kuormaa on 9.05-inches/sec vaihtoehdolle 11lbs, 5.50-inches/sec vaihtoehdolle 22lbs ja 3.20-inches/sec vaihtoehdolle 33lbs.
Suurnopeusaktuattoria valittaessa on kuitenkin pidettävä mielessä nopeus täydellä kuormalla. Täydellä kuormalla 11lbs nopeus on 4.70-inches/sec, 22lbs nopeus on 4.00-inches/sec ja 33lbs nopeus on 2.00-inches/sec. Tässä mallissa ei valitettavasti ole palautepiiriä, mutta liikkeen ääripäissä on rajakytkimet. Käyttösuhde on 20 % ja tuotteella on IP54-suojaus, mikä tarkoittaa suojaa pölyltä, haitallisilta kertymiltä ja rajoitetulta veden tunkeutumiselta. Tuote toimitetaan myös vakiolla 18 kuukauden takuulla.
PA-04
PA-04-lineaarinen toimilaite ei teknisesti ole suurnopeuksinen, mutta sen tuottama voima on muihin malleihin nähden ”nopea”. PA-04-malli käyttää 12 VDC (4 A ilman kuormaa ja 12 A täydellä kuormalla) harjallista tasavirtamoottoria, joka on sijoitettu kohtisuoraan johtoruuvin suhteen. Moottori on välitetty tuottamaan suurempi voima, jopa 100lbs lineaarisella nopeudella 2.16-inches/sec ja 400lbs lineaarisella nopeudella 0.78-inches/sec. Iskun pituuksia on saatavilla 2–40 tuumaa.
Tässä mallissa on valinnaiset palautemahdollisuudet ja vaihtoehtona käyttää Hall-anturipohjaista tunnistusta mekaanisten rajakytkimien sijaan toimilaitteen liikkeen ääripäissä. Käyttösuhde on myös 20 % ja tuotteella on IP66-suojaus, mikä tarkoittaa täydellistä pöly- ja vesitiiveyttä. Se on Progressive Automationsin paras kevyen kuorman, suurnopeuksinen ja vedenpitävä lineaarinen toimilaite.
Yhteenveto
Suurnopeuksisia lineaarisia toimilaitteita voidaan käyttää monenlaisissa sovelluksissa sekä teollisissa (suurnopeuksinen, raskaan käytön lineaarinen toimilaite) että ei-teollisissa (miniatyyri suurnopeusaktuattori), kiitos tukevan suunnittelun ja nopean liikkeen. Valittaessa suurnopeusaktuattoria on kuitenkin huomioitava käsitellyt parametrit ja tasapainotettava liikennopeus täyden kuorman voiman kanssa, jotta varmistetaan toimilaitteen kyky hoitaa tehtävä. Osta lopuksi suurnopeuksisia lineaarisia toimilaitteita vain brändeiltä, jotka tarjoavat lisätakuun – se on hyvä merkki valmistajan luottamuksesta tuotteisiinsa.