V posledných rokoch sa používanie lineárnych aktuátorov v priemyselných aj neindustriálnych aplikáciách ukázalo ako nevyhnutné. Výber správneho lineárneho aktuátora môže byť pomerne mätúci kvôli širokej škále typov a parametrov, ktoré treba zvážiť (t. j. dĺžka zdvihu, typ motora, sila a rýchlosť). Vysokorýchlostné lineárne aktuátory si získali veľkú obľubu, no aké sú rozdiely medzi voľbou rýchleho lineárneho aktuátora a štandardného? A pre ktoré aplikácie sa vysokorýchlostný aktuátor hodí viac? Odpovede na tieto otázky si vyžadujú hlbší ponor do jemných i menej jemných rozdielov v komponentoch a vlastnostiach. Aby sme vám pomohli s hľadaním vysokorýchlostných aktuátorov, prinášame dve z najlepších možností z katalógu Progressive Automation.
Vlastnosti vysokorýchlostných lineárnych aktuátorov
Vysokorýchlostné lineárne aktuátory sú známe tým, že sú odolné/robustné a vďaka menšiemu počtu pohyblivých častí pracujú tichšie. Ľahko sa integrujú do existujúcich riadiacich systémov a zvyčajne bežia na nižších napätiach (t. j. nie je potrebné priemyselné trojfázové napájanie). Dôležitým parametrom, na ktorý treba pamätať, je však pracovný cyklus lineárneho aktuátora. Motory s kefkami (brushed DC) spôsobujú trenie a pri dlhodobej prevádzke môžu viesť k prehrievaniu motora.
Štandardné lineárne aktuátory využívajú servomotor. Servomotory pozostávajú z jednosmerného motora pripojeného k prevodu a niekedy aj k potenciometru, čo umožňuje spätnoväzbové riadenie. V kombinácii s radičom je teda možné presne polohovať dopredný a spätný zdvih lineárneho aktuátora. Naopak, vysokorýchlostné lineárne aktuátory sú navrhnuté tak, aby bežali celý spätný aj dopredný pohyb bez medzipolohového riadenia.
Ako sa klasifikujú ako vysokorýchlostné lineárne aktuátory?
Keďže rýchlosť je relatívna, ako určiť, či by mal byť lineárny aktuátor klasifikovaný ako „vysokorýchlostný“? Pre vysokorýchlostné alebo ultra-vysokorýchlostné lineárne aktuátory v súčasnosti neexistujú priemyselné normy, ktoré by stanovovali minimálne špecifikácie, takže je na výrobcovi, ako aktuátor zaradí. Tieto klasifikácie sa vo veľkej miere opierajú o:
- Rýchlosť doprednej a spätnéj akcie.
- Silu pri zaťažení/bez zaťaženia.
- Pohonný mechanizmus.
- Typ aktuátora.
- Prevodovanie.
Je dôležité porozumieť týmto parametrom, aby ste urobili informované rozhodnutie pri kúpe vysokorýchlostného, vysokosilového lineárneho aktuátora. Použitím funkcie Porovnať na webe Progressive Automations môžete naraz porovnať až štyri aktuátory so zreteľom na vyššie uvedené parametre.
Ako môžem zmeniť rýchlosť svojho lineárneho aktuátora?
Ako je uvedené vyššie, rýchlosť závisí od pohonného mechanizmu. Mnohé vysokorýchlostné lineárne aktuátory používajú jednosmerný motor s kefkami priamo pripojený v línii k vodiacej skrutke, ktorá je spojená s hriadeľom/piestom. Keď sa na motor privedie napájanie, otáča vodiacu skrutku a núti hriadeľ vysunúť sa (t. j. elektrická energia sa premení na rotačný pohyb a ten následne na lineárny). Pri zmene polarity napájania sa hriadeľ zasúva späť.
Koncové spínače sú umiestnené na krajných polohách pohybu hriadeľa a prerušia napájanie motora, keď je hriadeľ úplne vysunutý/zasunutý. Rýchlosť lineárnej akcie možno meniť úpravou jedného alebo kombinácie nasledujúcich parametrov:
Zmena stúpania vodiacej skrutky
Jednoducho: väčšie stúpanie zvýši rýchlosť lineárnej akcie a naopak.
Menšie/väčšie aplikované napätie
Ak sa hriadeľ motora otáča plnou rýchlosťou pri menovitom napätí, rýchlosť otáčania možno znížiť jednoducho znížením napätia. Často možno použiť vysokorýchlostný 12-voltový lineárny aktuátor s potenciometrovým riadením (t. j. motorový regulátor). Základné regulátory používajú obvod H-mostíka na zmenu polarity motora a potenciometer na zmenu napätia privádzaného na motor.
Prevodovanie motora
Niektoré vysokorýchlostné lineárne aktuátory, ako napríklad model PA-04 od Progressive Automation (diskutovaný nižšie), používajú prevodovanie na spomalenie alebo zrýchlenie výstupných otáčok motora. Prevodovanie zároveň zvyšuje silu pohybujúceho sa hriadeľa/piesta pri použití rovnako výkonného motora.
Aplikácie vysokorýchlostných lineárnych aktuátorov
Pri rozhodovaní o vysokorýchlostnom lineárnom aktuátore je kľúčové vedieť, na akú aplikáciu ho budete používať. Vyššie rýchlosti akcie znamenajú nižšiu výstupnú silu a naopak. Avšak prevodovanie toho istého lineárneho aktuátora vám môže dodať presne toľko sily, koľko potrebujete.
Aplikácie pre vysokorýchlostné lineárne aktuátory sú takmer nekonečné. Poskytujú výbornú mobilitu pre aplikácie vyžadujúce plynulý lineárny pohyb. Navyše sú všeobecne ľahšie ako štandardné lineárne aktuátory, keďže neobsahujú veľkú prevodovku. Ľahší, používateľsky prívetivý dizajn umožňuje ich použitie tam, kde je potrebné šetriť priestor alebo zmenšiť priestorovú stopu systému. Pracovný cyklus je percento z celkového času, počas ktorého je motor v chode verzus čas vypnutia. Držanie sa pod týmto percentom zabráni prehriatiu motora. Preto sú vysokorýchlostné lineárne aktuátory navrhnuté pre aplikácie, ktoré môžu pracovať v rámci špecifikovaného pracovného cyklu (zvyčajne 20 %). K aplikáciám, ktoré tomuto pracovného cyklu vyhovujú, patria:
- Prerušovaná triediaca automatizácia.
- Domáca/nábytková automatizácia (hoci na presné polohovanie by bola potrebná spätná väzba lineárneho aktuátora).
- Ukončovacie efektory robotických ramien.
- Neindustriálne použitia, ako letecké/šoférske simulátory, ktoré vyžadujú vysokorýchlostnú akciu pre realistický zážitok.
Vyššie uvedené sú len niektoré príklady, kde by sa vysokorýchlostné lineárne aktuátory dali použiť.
Vysokorýchlostné lineárne aktuátory od Progressive Automation
Progressive Automation ponúka dva vysokorýchlostné lineárne aktuátory (modely PA-15 a PA-04), ktoré sú vysoko prispôsobiteľné pre vašu aplikáciu.
PA-15
Vysokorýchlostný lineárny aktuátor PA-15 má 12 VDC (2 A bez záťaže a 9 A pri plnom zaťažení), priamo poháňaný jednosmerný motor s kefkami umiestnený v línii s vodiacou skrutkou, čo umožňuje priestorovo úsporný a vysoko robustný model. K dispozícii sú zdvihy od 1 do 24 palcov. Okrem toho sú dostupné 3 možnosti podľa požadovanej sily (t. j. 11lbs, 22lbs alebo 33lbs). Rýchlosť bez zaťaženia je 9,05 palca/s pre možnosť 11lbs, 5,50 palca/s pre možnosť 22lbs a 3,20 palca/s pre možnosť 33lbs.
Pri výbere vysokorýchlostného lineárneho aktuátora však treba mať na pamäti rýchlosť pri plnom zaťažení. Pri plnom zaťažení 11lbs je rýchlosť 4,70 palca/s, pri 22lbs je rýchlosť 4,00 palca/s a pri 33lbs je rýchlosť 2,00 palca/s. Tento model, žiaľ, nemá žiadnu spätnoväzbovú elektroniku, ale na koncoch pohybu sa nachádzajú koncové spínače. Pracovný cyklus je 20 % a produkt má krytie IP54, čo znamená ochranu proti prachu, škodlivým usadeninám a obmedzenému vnikaniu vody. Produkt je dodávaný so štandardnou 18-mesačnou zárukou.
PA-04
Lineárny aktuátor PA-04 technicky nie je vysokorýchlostný, no sila, ktorej je schopný, je v porovnaní s inými modelmi „rýchla“. Model PA-04 používa 12 VDC (4 A bez záťaže a 12 A pri plnom zaťažení) jednosmerný motor s kefkami umiestnený kolmo na vodiacu skrutku. Motor je prevodovaný tak, aby umožnil zvýšenú silu až 100lbs pri lineárnej rýchlosti 2,16 palca/s a 400lbs pri lineárnej rýchlosti 0,78 palca/s. K dispozícii sú zdvihy od 2 do 40 palcov.
Tento model má voliteľné schopnosti spätnej väzby a možnosť použiť snímače Hallovho efektu namiesto mechanických koncových spínačov na krajné polohy pohybu aktuátora. Pracovný cyklus je tiež 20 % a produkt má krytie IP66, čo znamená úplnú ochranu pred prachom a vniknutím vody. Ide o najlepší lineárny aktuátor Progressive Automations pre ľahké zaťaženie, s vysokou rýchlosťou a vodotesným vyhotovením.
Záver
Vysokorýchlostné lineárne aktuátory možno použiť v širokej škále aplikácií, priemyselných (vysokorýchlostný, pre ťažké zaťaženie) aj neindustriálnych (miniatúrny vysokorýchlostný aktuátor), vďaka ich robustnému dizajnu a rýchlej akcii. Pri výbere vysokorýchlostného lineárneho aktuátora je však potrebné zvážiť uvedené parametre a vyvážiť rýchlosť akcie s plnou silou pri zaťažení, aby ste zabezpečili, že aktuátor zvládne danú úlohu. A napokon, kupujte vysokorýchlostné lineárne aktuátory len od značiek, ktoré poskytujú pridanú záruku — je to dobrý signál, že výrobcovia majú dôveru vo svoje produkty.