Nos últimos anos, o uso de atuadores lineares em aplicações industriais e não industriais mostrou-se indispensável. Escolher o atuador linear certo para uma aplicação pode ser bastante confuso devido à grande variedade de tipos e parâmetros a serem considerados (ou seja, comprimento de Recorrido, tipo de Motor, força e velocidade). Atuadores lineares de alta velocidade tornaram-se bastante populares, mas quais são as diferenças entre optar por um atuador linear rápido e um atuador linear padrão? E quais aplicações são mais adequadas para um atuador de alta velocidade? Responder a essas perguntas exige aprofundar em algumas diferenças sutis — e outras nem tanto — de componentes e características. Para ajudar na sua busca por atuadores de alta velocidade, apresentamos duas das melhores opções do catálogo da Progressive Automations.
Características dos atuadores lineares de alta velocidade
Atuadores lineares de alta velocidade são conhecidos por serem duráveis/robustos e operarem com menor ruído devido a menos partes móveis. São fáceis de integrar a sistemas de controle existentes e geralmente funcionam com tensões mais baixas (ou seja, não é necessário tensão trifásica industrial). No entanto, um parâmetro importante a ter em mente é o Ciclo de trabalho do atuador linear. Motores CC com escovas causam atrito e podem levar ao aquecimento do motor se operados por períodos prolongados.
Atuadores lineares padrão utilizam um servomotor. Servomotores consistem em um motor CC conectado a um conjunto de Engrenagens e, às vezes, a um potenciômetro, permitindo controle por Feedback. Isso significa que, combinados a um controlador, o Recorrido de avanço e retrocesso do atuador linear pode ser posicionado com precisão. Por outro lado, os atuadores lineares de alta velocidade são projetados para executar todo o movimento de ida e volta sem controle de posição intermediário.
Como eles são classificados como atuadores lineares de alta velocidade?
Como a velocidade é relativa, como determinar se um atuador linear deve ser classificado como ‘alta velocidade’? Atualmente, não há normas do setor para atuadores lineares de alta velocidade ou de velocidade ultrarrápida que definam especificações mínimas; portanto, cabe ao fabricante decidir como o atuador deve ser classificado. Essas classificações se baseiam predominantemente no seguinte:
- Velocidade de atuação de ida e volta.
- Força com carga/sem carga.
- O mecanismo de acionamento.
- O tipo de atuador.
- Engrenagem.
É importante compreender esses parâmetros para tomar uma decisão de compra informada sobre um atuador linear de alta velocidade e alta força. Usando a função Comparar no site da Progressive Automations, você pode comparar até quatro atuadores de uma vez, tendo em mente os parâmetros acima ao tomar sua decisão.
Como posso alterar a velocidade do meu atuador linear?
Como citado acima, a velocidade depende do mecanismo de acionamento. Muitos atuadores lineares de alta velocidade usam um motor CC com escovas conectado diretamente, em linha, a um parafuso de avanço, que está conectado a uma haste/êmbolo. Quando a energia é aplicada ao motor, ele gira o parafuso de avanço e força a haste a se mover para fora (ou seja, energia elétrica convertida em movimento rotacional, convertido em movimento linear) e, quando a polaridade da alimentação é invertida, a haste retorna.
Fins de curso estão localizados nos extremos do movimento da haste, cortando a alimentação do motor quando a haste se estende/retrai completamente. A velocidade da atuação linear pode ser alterada ajustando um ou uma combinação de parâmetros, incluindo:
Alterando o passo do parafuso de avanço
De forma simples, um passo maior aumenta a velocidade da atuação linear e vice-versa.
Variando a tensão aplicada
Se a haste de um motor gira em velocidade máxima na sua tensão nominal, a velocidade de rotação pode ser reduzida simplesmente aplicando uma tensão menor. Muitas vezes, pode-se usar um atuador linear de 12 volts de alta velocidade com controles de potenciômetro (ou seja, um controlador de motor). Controladores básicos usam um circuito ponte H para inverter a polaridade do motor e um potenciômetro para variar a tensão aplicada ao motor.
Engrenando o motor
Alguns atuadores lineares de alta velocidade, como o modelo PA-04 da Progressive Automations (discutido adiante), usam uma abordagem com Engrenagem para diminuir ou aumentar a rotação de saída do motor. O engrenamento também aumenta a força da haste/êmbolo em movimento usando o mesmo motor.
Aplicações de atuadores lineares de alta velocidade
Ao decidir por um atuador linear de alta velocidade, é crucial saber em qual aplicação o atuador será usado. Maiores velocidades de atuação significam menor força de saída e vice-versa. No entanto, engrenar esse mesmo atuador linear pode fornecer exatamente a quantidade de força necessária para atender às suas necessidades.
As aplicações para atuadores lineares de alta velocidade são infinitas. Eles proporcionam excelente mobilidade para aplicações que exigem um movimento linear suave. Além disso, geralmente são mais leves do que atuadores lineares padrão, pois não contêm uma grande caixa de Engrenagens. O design mais leve e fácil de usar permite seu uso em aplicações que exigem economia de espaço ou redução do espaço ocupado por dispositivos em um sistema. O Ciclo de trabalho é a porcentagem do tempo total em que um motor fica ligado dividida pelo tempo desligado. Manter-se abaixo dessa porcentagem evita o superaquecimento do motor. Portanto, os atuadores lineares de alta velocidade são projetados para aplicações que podem operar dentro do Ciclo de trabalho especificado (geralmente 20%). Aplicações que se encaixam nesse Ciclo de trabalho incluem:
- Automação de classificação intermitente.
- Automação residencial/mobiliário (embora o Feedback do atuador linear seja necessário para garantir posicionamento preciso).
- Efetores finais de braço robótico.
- Usos não industriais, como simulações de voo/direção que exigem atuação em alta velocidade para experiências realistas.
As aplicações acima são apenas alguns exemplos de onde os atuadores lineares de alta velocidade podem ser usados.
Atuadores lineares de alta velocidade da Progressive Automations
A Progressive Automations oferece dois atuadores lineares de alta velocidade (modelos PA-15 e PA-04), altamente personalizáveis para atender à sua aplicação.
PA-15
O atuador linear de alta velocidade PA-15 possui um motor CC com escovas de 12 VCC (2 A sem carga e 9 A com carga total), de acionamento direto, posicionado em linha com um parafuso de avanço, resultando em um modelo altamente robusto e que economiza espaço. Estão disponíveis comprimentos de Recorrido de 1 a 24 polegadas. Além disso, há 3 opções disponíveis dependendo da força necessária (ou seja, 11 libras, 22 libras ou 33 libras). A velocidade sem carga deste atuador linear é de 9,05 polegadas/s para a opção de 11 libras, 5,50 polegadas/s para a opção de 22 libras e 3,20 polegadas/s para a opção de 33 libras.
No entanto, ao selecionar um atuador linear de alta velocidade, é preciso considerar a velocidade com carga total. Com carga total de 11 libras, a velocidade é de 4,70 polegadas/s; com 22 libras, a velocidade é de 4,00 polegadas/s; e com 33 libras, a velocidade é de 2,00 polegadas/s. Infelizmente, este modelo não possui circuito de Feedback, mas os interruptores de fim de curso estão localizados nos extremos do movimento. O Ciclo de trabalho é de 20% e o produto possui Grau de proteção IP54, o que significa que está protegido contra poeira, depósitos nocivos e entrada limitada de água. O produto também vem com garantia padrão de 18 meses.
PA-04
O atuador linear PA-04 tecnicamente não é de alta velocidade, mas a atuação que ele proporciona é rápida em comparação com outros modelos. O modelo PA-04 usa um motor CC com escovas de 12 VCC (4 A sem carga e 12 A com carga total) posicionado perpendicularmente ao parafuso de avanço. O motor é engrenado para permitir um aumento de força de até 100 libras a uma velocidade linear de 2,16 polegadas/s e 400 libras a uma velocidade linear de 0,78 polegadas/s. Estão disponíveis comprimentos de Recorrido de 2 a 40 polegadas.
Este modelo possui capacidades opcionais de Feedback e oferece a opção de usar sensores de efeito Hall em vez de interruptores de fim de curso mecânicos nos extremos do movimento do atuador. O Ciclo de trabalho também é de 20% e o produto possui Grau de proteção IP66, o que significa que é totalmente protegido contra poeira e ingresso de água, sendo o melhor atuador linear leve, de alta velocidade e à prova d’água da Progressive Automations.
Conclusão
Atuadores lineares de alta velocidade podem ser usados em uma variedade de aplicações, tanto industriais (atuador linear de alta velocidade e serviço pesado) quanto não industriais (atuador miniatura de alta velocidade), devido ao seu design robusto e às suas capacidades de atuação rápida. No entanto, ao escolher um atuador linear de alta velocidade, é preciso considerar os parâmetros discutidos para equilibrar a velocidade de atuação com a força de carga total, garantindo que o atuador linear consiga executar a tarefa proposta. Por fim, adquira atuadores lineares de alta velocidade apenas de marcas que ofereçam garantia adicional, o que é um bom sinal de que os fabricantes confiam em seus produtos.