V zadnjih letih se je uporaba linearnih aktuatorjev v industrijskih in neindustrijskih aplikacijah izkazala za nepogrešljivo. Izbira pravega linearnega aktuatorja za posamezno uporabo je lahko precej zmedena zaradi množice tipov in parametrov, ki jih je treba upoštevati (npr. dolžina hoda, tip motorja, sila in hitrost). Visokohitrostni linearni aktuatorji so postali zelo priljubljeni, vendar v čem se razlikuje odločitev za hitri linearni aktuator od standardnega? In katere aplikacije so bolj primerne za visokohitrostni aktuator? Odgovori na ta vprašanja zahtevajo podrobnejši vpogled v nekatere bolj in manj očitne razlike v sestavnih delih in lastnostih. Da vam pomagamo pri iskanju visokohitrostnih aktuatorjev, vam predstavljamo dve najboljši možnosti iz kataloga Progressive Automations.
Lastnosti visokohitrostnih linearnih aktuatorjev
Visokohitrostni linearni aktuatorji slovijo po vzdržljivosti/robustnosti in tišjem delovanju zaradi manj premikajočih se delov. Enostavno jih je vključiti v obstoječe krmilne sisteme in običajno delujejo pri nižjih napetostih (tj. brez potrebe po industrijskem trifaznem napajanju). Pomemben parameter, ki ga je treba imeti v mislih, pa je delovni cikel linearnega aktuatorja. Enosmerni motorji s krtačkami povzročajo trenje in se lahko pri daljšem delovanju segrevajo.
Standardni linearni aktuatorji uporabljajo servomotor. Servomotor je sestavljen iz enosmernega motorja, povezanega z zobniškim prenosom, in včasih potenciometra, kar omogoča krmiljenje s povratno zvezo. To pomeni, da je v kombinaciji s krmilnikom mogoče natančno pozicionirati pomik linearnega aktuatorja naprej in nazaj. Nasprotno pa so visokohitrostni linearni aktuatorji zasnovani tako, da izvajajo celoten pomik naprej in nazaj brez vmesnega pozicioniranja.
Kako so razvrščeni kot visokohitrostni linearni aktuatorji?
Ker je hitrost relativna, kako lahko določimo, ali je linearni aktuator treba razvrstiti kot »visokohitrostni«? Trenutno ni industrijskih standardov za visokohitrostne ali ultra-visokohitrostne linearne aktuatorje, ki bi določali minimalne specifikacije, zato je prepuščeno proizvajalcu, kako bo aktuator razvrstil. Te razvrstitve temeljijo predvsem na naslednjem:
- Hitrost gibanja naprej in nazaj.
- Sila pri polni obremenitvi/brez obremenitve.
- Pogonski mehanizem.
- Tip aktuatorja.
- Zobniški prenos.
Razumevanje teh parametrov je pomembno za premišljeno nakupno odločitev o visokohitrostnem, visoko-silovitem linearnem aktuatorju. Z funkcijo primerjave na spletni strani Progressive Automations lahko hkrati primerjate do štiri aktuatorje in pri odločitvi upoštevate zgornje parametre.
Kako lahko spremenim hitrost svojega linearnega aktuatorja?
Kot je navedeno zgoraj, je hitrost odvisna od pogonskega mehanizma. Mnogi visokohitrostni linearni aktuatorji uporabljajo enosmerni motor s krtačkami, ki je neposredno, v osi, povezan z gonilnim vijakom, ta pa z gredjo/batnico. Ko na motor priključimo napajanje, vrti gonilni vijak in potisne gred navzven (tj. električna energija se pretvori v vrtilno gibanje, to pa v linearno), ob zamenjavi polaritete napajanja pa se gred pomakne nazaj.
Končna stikala so na skrajnih položajih gibanja gredi in prekinejo napajanje motorja, ko je gred povsem iztegnjena ali uvlečena. Hitrost linearnega pomika lahko spremenimo z nastavitvijo enega ali kombinacije parametrov, vključno z:
Sprememba koraka gonilnega vijaka
Preprosto povedano, večji korak poveča hitrost linearnega pomika in obratno.
Spreminjanje priključene napetosti
Če se gred motorja pri nazivni napetosti vrti z največjo hitrostjo, lahko hitrost vrtenja zmanjšamo z nižjo napetostjo. Pogosto lahko uporabimo visokohitrostni 12-voltni linearni aktuator s potenciometrskim upravljanjem (tj. krmilnik motorja). Osnovni krmilniki uporabljajo vezje H-mostu za obračanje polaritete motorja in potenciometer za spreminjanje napetosti, priključene na motor.
Zobniški prenos motorja
Nekateri visokohitrostni linearni aktuatorji, kot je model PA-04 podjetja Progressive Automations (o katerem bomo govorili kasneje), uporabljajo zobniški pristop, da bodisi upočasnijo bodisi pospešijo izhodno vrtenje motorja. Zobniški prenos tudi poveča silo premikajoče se gredi/batnice z uporabo istega motorja.
Uporabe visokohitrostnih linearnih aktuatorjev
Pri odločitvi za visokohitrostni linearni aktuator je ključno vedeti, za katero aplikacijo ga boste uporabljali. Višje hitrosti pomika pomenijo manjšo izhodno silo in obratno. Vendar vam lahko z zobniškim prenosom istega linearnega aktuatorja zagotovite ravno pravšnjo silo za vaše potrebe.
Uporabe za visokohitrostne linearne aktuatorje so neomejene. Zagotavljajo odlično gibljivost za aplikacije, ki zahtevajo gladko linearno gibanje. Poleg tega so na splošno lažji od standardnih linearnih aktuatorjev, saj ne vsebujejo velikega reduktorja. Lažja, uporabniku prijazna zasnova omogoča njihovo uporabo tam, kjer je treba varčevati s prostorom ali zmanjšati prostorski odtis sistema. Delovni cikel je odstotek, ki izraža razmerje med časom delovanja in časom mirovanja motorja. Če ostanete pod tem odstotkom, preprečite pregrevanje motorja. Zato so visokohitrostni linearni aktuatorji zasnovani za aplikacije, ki lahko delujejo znotraj navedenega delovnega cikla (običajno 20 %). Med primerne aplikacije sodijo:
- Intermitentna sortirna avtomatizacija.
- Avtomatizacija doma/pohištva (čeprav je za natančno pozicioniranje potrebna povratna zveza linearnega aktuatorja).
- Končni efektorji robotskih rok.
- Neindustrijske uporabe, kot so simulacije letenja/vožnje, ki za realističen občutek zahtevajo visokohitrostni pomik.
Zgornje uporabe so le nekaj primerov, kje bi lahko uporabili visokohitrostne linearne aktuatorje.
Visokohitrostni linearni aktuatorji Progressive Automations
Progressive Automations ponuja dva visokohitrostna linearna aktuatorja (modela PA-15 in PA-04), ki ju je mogoče visoko prilagoditi vaši aplikaciji.
PA-15
Visokohitrostni linearni aktuator PA-15 ima 12 V DC, neposredni pogon, enosmerni motor s krtačkami (2 A brez obremenitve in 9 A pri polni obremenitvi), nameščen v osi z gonilnim vijakom, kar omogoča prostorsko varčen in zelo robusten model. Na voljo so dolžine hoda od 1 do 24 palcev. Poleg tega so glede na zahtevano silo na voljo 3 možnosti (tj. 11lbs, 22lbs ali 33lbs). Hitrost brez obremenitve tega linearnega aktuatorja je 9,05 palcev/s pri možnosti 11lbs, 5,50 palcev/s pri možnosti 22lbs in 3,20 palcev/s pri možnosti 33lbs.
Vendar je treba pri izbiri visokohitrostnega linearnega aktuatorja upoštevati hitrost pri polni obremenitvi. Pri polni obremenitvi 11lbs je hitrost 4,70 palcev/s, pri 22lbs je hitrost 4,00 palcev/s in pri 33lbs je hitrost 2,00 palcev/s. Na žalost ta model nima elektronike za povratno zvezo, vendar so na skrajnih položajih gibanja nameščena končna stikala. Delovni cikel je 20 %, izdelek pa ima razred zaščite IP54, kar pomeni, da je zaščiten pred prahom, škodljivimi usedlinami in omejenim vdorom vode. Izdelek ima tudi standardno 18‑mesečno garancijo.
PA-04
Linearni aktuator PA-04 tehnično gledano ni visokohitrostni, vendar dosega visoke sile pri dobri hitrosti v primerjavi z drugimi modeli. Model PA-04 uporablja 12 V DC enosmerni motor s krtačkami (4 A brez obremenitve in 12 A pri polni obremenitvi), ki je postavljen pravokotno na gonilni vijak. Motor je z zobniškim prenosom nastavljen tako, da omogoča povečano silo do 100lbs pri linearni hitrosti 2,16 palca/s in 400lbs pri linearni hitrosti 0,78 palca/s. Na voljo so dolžine hoda od 2 do 40 palcev.
Ta model ima opcijsko povratno zvezo in možnost uporabe senzorjev Hallovega učinka namesto mehanskih končnih stikal na skrajnih položajih gibanja aktuatorja. Delovni cikel je prav tako 20 %, izdelek pa ima razred zaščite IP66, kar pomeni, da je popolnoma zaščiten pred prahom in vdorom vode ter je najboljši lahkonamenski, visokohitrostni in vodoodporni linearni aktuator podjetja Progressive Automations.
Zaključek
Visokohitrostne linearne aktuatorje lahko uporabite v številnih aplikacijah, tako industrijskih (visokohitrostni, težkonamenski linearni aktuator) kot neindustrijskih (miniaturni visokohitrostni aktuator), zaradi njihove robustne zasnove in hitrih zmogljivosti pomika. Pri izbiri visokohitrostnega linearnega aktuatorja pa upoštevajte obravnavane parametre, da uravnotežite hitrost pomika s silo pri polni obremenitvi in zagotovite, da bo linearni aktuator kos nalogi. Nazadnje kupujte visokohitrostne linearne aktuatorje le pri znamkah, ki nudijo dodatno garancijo, kar je dober znak, da proizvajalci zaupajo svojim izdelkom.