Lineaaritoimilaite liikuttaa kuormaa, joka voi olla kokoonpano, komponentteja tai valmista tuotetta, suorassa linjassa. Se muuntaa energian liikkeeksi tai voimaksi ja sitä voidaan käyttää paineistetulla nesteellä tai ilmalla sekä sähköllä. Tässä on erittely yleisistä lineaaritoimilaitteista, niiden eduista ja haitoista.

Miten ne toimivat?

• Pneumaattiset lineaaritoimilaitteet koostuvat onton sylinterin sisällä olevasta männästä. Ulkoisen kompressorin tai manuaalisen pumpun paine liikuttaa mäntää sylinterin sisällä. Paineen kasvaessa sylinteri liikkuu männän akselia pitkin, mikä luo lineaarisen voiman. Mäntä palaa alkuperäiseen asentoonsa joko jousivoiman tai männän toiselle puolelle syötetyn nesteen vaikutuksesta.

• Hydrauliset lineaaritoimilaitteet toimivat samalla tavalla kuin pneumaattiset toimilaitteet, mutta sylinteriä liikuttaa paineilman sijaan pumpusta tuleva kokoonpuristumaton neste.

• Sähköinen lineaarinen toimilaite muuntaa sähköenergian vääntömomentiksi. Mekaanisesti kytketty sähkömoottori pyörittää johtoruuvia. Kierteitetty johto tai kuulamutteri, jonka kierteet vastaavat ruuvin kierteitä, estetään pyörimästä ruuvin mukana. Kun ruuvi pyörii, mutteri kiertyy kierteitä pitkin. Mutterin liikesuunta riippuu ruuvin pyörimissuunnasta ja palauttaa myös toimilaitteen alkuperäiseen asentoonsa.

【Pneumaattiset toimilaitteet】

Edut

• Pneumaattisten toimilaitteiden edut tulevat niiden yksinkertaisuudesta. Useimpien pneumaattisten alumiinisten toimilaitteiden enimmäispaineluokitus on 150 psi ja niiden reiän koot vaihtelevat ¾ - 8 tuumaa, mikä vastaa noin 30–7 500 paunan voimaa. Teräksisten toimilaitteiden enimmäispaineluokitus on 250 psi ja niiden reiän koot vaihtelevat ¾ - 14 tuumaa, ja ne tuottavat voimia 50–38 465 paunaa (lbf).

• Pneumaattiset toimilaitteet tuottavat tarkan lineaarisen liikkeen tarjoamalla tarkkuuden esimerkiksi 0,1 tuuman sisällä ja toistettavuuden 0,001 tuuman sisällä.

• Pneumaattisten toimilaitteiden tyypilliset käyttökohteet ovat äärimmäisten lämpötilojen alueet. Tyypillinen lämpötila-alue on -40 °F - 250 °F. Turvallisuuden ja tarkastuksen kannalta pneumaattiset toimilaitteet eivät käytä vaarallisia aineita ilman avulla. Ne täyttävät räjähdyssuojaus- ja koneturvallisuusvaatimukset, koska ne eivät aiheuta magneettisia häiriöitä moottorien puuttumisen vuoksi.

• Viime vuosina pneumatiikassa on nähty monia edistysaskeleita pienentämisen, materiaalien sekä elektroniikan ja kunnonvalvonnan integroinnin suhteen. Pneumaattisten toimilaitteiden hinta on alhainen verrattuna muihin toimilaitteisiin. Esimerkiksi Bimba Manufacturingin mukaan keskimääräinen pneumaattinen toimilaite maksaa 50–150 dollaria. Pneumaattiset toimilaitteet ovat myös kevyitä, vaativat vain vähän huoltoa ja niissä on kestävät komponentit, jotka tekevät pneumatiikasta kustannustehokkaan lineaarisen liikkeen tavan.

Haitat

• Painehäviöt ja ilman kokoonpuristuvuus tekevät pneumatiikasta tehottomampaa kuin muut lineaariliikemenetelmät. Kompressorin ja ilmansyötön rajoitukset tarkoittavat, että alhaisemmissa paineissa toimittaessa tarvitaan pienemmät voimat ja hitaammat nopeudet. Kompressorin on toimittava jatkuvasti käyttöpaineella, vaikka mikään ei liikkuisi.

• Jotta pneumaattiset toimilaitteet olisivat todella tehokkaita, ne on mitoitettava tiettyä työtä varten. Siksi niitä ei voida käyttää muihin sovelluksiin. Tarkka ohjaus ja tehokkuus edellyttävät suhteellisia säätimiä ja venttiilejä, mutta tämä lisää kustannuksia ja monimutkaisuutta.

• Vaikka ilmaa on helposti saatavilla, öljy tai voiteluaineet voivat saastuttaa sen, mikä johtaa seisokkeihin ja huoltotarpeisiin. Yritysten on silti maksettava paineilmasta, joten se on kulutustavaraa, ja kompressori ja letkut ovat toinen huoltoongelma.

【Hydrauliset toimilaitteet】

Edut

• Hydrauliset toimilaitteet ovat kestäviä ja sopivat suuria voimia vaativiin sovelluksiin. Ne voivat tuottaa 25 kertaa suurempia voimia kuin vastaavan kokoiset pneumaattiset sylinterit. Ne toimivat myös jopa 4 000 psi:n paineessa.

• Hydraulimoottorien teho-painosuhde on 1–2 hv/lb suurempi kuin pneumaattisilla moottoreilla.

• Hydraulinen toimilaite voi pitää voiman ja vääntömomentin vakiona ilman, että pumppu syöttää enemmän nestettä tai painetta nesteiden kokoonpuristumattomuuden vuoksi

• Hydraulisten toimilaitteiden pumput ja moottorit voidaan sijoittaa huomattavan kauas tehohäviöineen.

Haitat

• Hydrauliikka vuotaa nestettä. Kuten pneumaattisissa toimilaitteissa, nesteen hävikki johtaa tehokkuuden laskuun. Hydraulinestevuodot voivat kuitenkin johtaa puhtausongelmiin ja ympäröivien komponenttien ja alueiden vaurioitumiseen.

• Hydrauliset toimilaitteet vaativat monia oheisosia, kuten nestesäiliön, moottorit, pumput, vapautusventtiilit ja lämmönvaihtimet sekä melunvaimennuslaitteita. Tämä tekee lineaariliikkeistä laajoja ja vaikeasti toteutettavia.

【Sähköiset toimilaitteet】

Edut

• Sähkökäyttöiset toimilaitteet tarjoavat tarkimman paikannustarkkuuden. Tarkkuusalue on esimerkiksi +/- 0,000315 tuumaa ja toistettavuus alle 0,0000394 tuumaa. Niiden asetukset ovat skaalautuvia mihin tahansa tarkoitukseen tai voimavaatimukseen, ja ne ovat hiljaisia, tasaisia ​​ja toistettavia.

• Sähkökäyttöiset toimilaitteet voidaan verkottaa ja ohjelmoida uudelleen nopeasti. Ne tarjoavat välitöntä palautetta diagnostiikkaa ja huoltoa varten.

• Ne tarjoavat täydellisen liikeprofiilien hallinnan ja voivat sisältää enkoodereita nopeuden, sijainnin, vääntömomentin ja käytetyn voiman ohjaamiseksi.

• Melutasoltaan ne ovat hiljaisempia kuin pneumaattiset ja hydrauliset toimilaitteet

• Koska nestevuotoja ei ole, ympäristöriskit poistuvat.

Haitat

• Sähköisen toimilaitteen alkuperäinen yksikkökustannus on korkeampi kuin pneumaattisten ja hydraulisten toimilaitteiden. Bimba Manufacturingin esimerkin mukaan sähköisen toimilaitteen hinta voi vaihdella 150 dollarista yli 2 000 dollariin sen suunnittelusta ja elektroniikasta riippuen.

• Sähkökäyttöiset toimilaitteet eivät sovellu kaikkiin ympäristöihin, toisin kuin pneumaattiset toimilaitteet, jotka ovat turvallisia vaarallisilla ja syttyvillä alueilla.

• Jatkuvasti käyvä moottori ylikuumenee, mikä lisää alennusvaihteen kulumista. Moottori voi myös olla suuri ja aiheuttaa asennusongelmia.

• Valittu moottori lukitsee toimilaitteen voiman, työntövoiman ja nopeuden rajat kiinteään asetukseen. Jos halutaan käyttää eri arvoja voimalle, työntövoimalle ja nopeudelle, moottori on vaihdettava.