Lineaaristen toimilaitteiden osalta sähkömekaanisista laitteista on tulossa pneumaattisten serkkujensa sijaan parempi vaihtoehto nopeutensa, tarkkuutensa ja kokonsa ansiosta.

Viime vuosina tehtaiden ja yritysten johtajat ovat vaatineet yhä enemmän sähköisten sauvatyyppisten toimilaitteiden käyttöä ja vähemmän pneumaattisten toimilaitteiden käyttöä tehtaiden automaatiolaitteissa. Useat tekijät ajavat tätä muutosta, mutta merkittävimpiä ovat kasvava tarve:

• Paranna koneiden suorituskykyä sähkömekaanisilla toimilaitteilla, jotka pystyvät suurempaan tarkkuuteen.
• Pienennä laitteiden kokoa sähkömekaanisilla toimilaitteilla, jotka tarvitsevat vain noin neljänneksen saman työntövoiman tuottamiseen tarvittavasta tilasta kuin pneumaattiset toimilaitteet.
• Käytä energiaa tehokkaammin, koska sähkömekaaniset toimilaitteet eivät tarvitse 24/7 käynnissä olevia ilmakompressoreita paineen ylläpitämiseksi.
• Vähennä huoltoa ja kokonaiskustannuksia, koska sähkömekaanisissa toimilaitteissa on vähemmän komponentteja, ne eivät vaadi kompressoreita eivätkä niissä esiinny ilmavuotoja.

Kun päätös pneumaattisten toimilaitteiden korvaamisesta sähkömekaanisilla on tehty, seuraava vaihe on valita oikeat sähkömekaaniset toimilaitteet useiden merkkien joukosta. Vaikka työntövoiman perusominaisuudet voivat olla samankaltaisia, elinkaaren suorituskyvyn, ylläpidettävyyden ja ympäristön kestävyyden alueilla on merkittäviä eroja.

Yleisesti ottaen mitä suurempi kuularuuvin halkaisija on, sitä suurempi työntövoimapotentiaali. Tämän saavuttaminen edellyttää kuitenkin työntölaakerin ja kaikkien kiinnityspisteiden, mukaan lukien jatkoputken, sisemmän kuulamutterin, laakeripesän ja pyyhkijän kotelon, asianmukaista sovitusta. Muuten työntövoiman kasvu tapahtuisi järjestelmän käyttöiän kustannuksella. Kuormituksensa kestämiseen liian heikko komponentti kuluu paljon nopeammin tai jopa vaurioituu.

Sinulla voi olla kaksi toimilaitetta, joissa kummassakin on 16 mm:n kuularuuvi ja 750 N työntövoima, ja toisella voi esimerkiksi olla 2 000 km:n liikerata ja toisella 8 000 km:n liikerata. Ero on siinä, kuinka hyvin kuularuuvi ja muut komponentit on yhdistetty toisiinsa.

Lisäksi, koska kuularuuvien suuremmat halkaisijat korreloivat kustannusten ja jalanjäljen kanssa, kuularuuvin ja muiden komponenttien asianmukainen yhdistäminen vähentää molempia. 3 200 N:n voimavaatimuksen täyttämiseksi yksi toimittaja saattaa käyttää 20 mm:n halkaisijan omaavaa kuularuuvia, kun taas toinen toimittaja, jolla on oikein yhdistetyt komponentit, voi saavuttaa saman työntövoiman 12 mm:n halkaisijan omaavalla ruuvilla. Näin ollen jälkimmäistä kuularuuvia voidaan pienentää suorituskyvyn kärsimättä.

Kuularuuvien asianmukainen liittäminen muihin komponentteihin vaikuttaa merkittävästi toimilaitteen käyttöikään, ja yhdessä kannattimen rakenteen kanssa näillä kahdella tekijällä on suurin vaikutus tarkkuuteen ja kuormituskykyyn. Toimilaitteen suunnittelun toinen tavoite on vähentää säteittäistä ja sivuttaisvälystä. Tähän vaikuttavia tekijöitä ovat kannattimen rungon halkaisija, kosketuspinta-ala ja tukijalkojen käyttö. Suurempi kannatinrunko esimerkiksi tukee suurempia ulkoisia säteittäisiä kuormia maksimoimalla kosketuspinnan sivuttaiskuormitustilanteissa. Sähköisten toimilaitteiden sivuttaiskuormitusmahdollisuus nostaa suorituskyvyn, tarkkuuden ja kompaktiuden tasolle, jota ei voida saavuttaa pneumaattisilla tai hydraulisilla toimilaitteilla.

Vaikka pinta-alojen maksimointi parantaa säteittäistä ja sivuttaiskuormituskykyä, se ei välttämättä auta vakautta. Tämä ongelma ratkaistaan ​​usein lukitsemalla korotetut jalat uritettuihin kanaviin (kolme yllä olevassa kuvassa). Nämä tukijalat vähentävät tärinää, joka voi lisätä melua ja edistää kulumista. Useimmissa malleissa käytetään yhtä tai kahta tällaista harjannetta, mikä poistaa jonkin verran välystä, mutta se voi aiheuttaa naksahdusääniä, kun järjestelmä alkaa kulua ajan myötä. Neljän jalan käyttäminen kahden sijaan kuitenkin vähentää kulumista ja melua, mikä tarjoaa tehokkaamman ja kestävämmän pyörimisenestosuojan. Lisäksi lisäjalat varmistavat tarttumattoman paluuliikkeen, mikä vähentää entisestään kulumisesta johtuvaa välystä.

Lisäksi näiden kannattimen jalkojen kaareutuminen ulospäin luo säteittäisen esijännityksen, joka vähentää välystä työntöputkessa. Se myös keskittää kannattimen rungon ja kuulamutterin, mikä poistaa tarpeen käyttää kannatinta puristettuun osaan nähden ja kompensoi kulumista laitteen käyttöiän aikana. Kaiken pitäminen linjassa vähentää toimilaitteen kalibrointikertoja tasaisen tyhjäkäyntimomentin saavuttamiseksi.

Tarkat toleranssit ovat ratkaisevan tärkeitä kulumisen ja melun vähentämiseksi. Mutta jos ilmarakoa ei ole ollenkaan, paine kasvaa, kun toimilaitteet käyvät suurilla nopeuksilla. Tämä aiheuttaa ylikuumenemista, mikä puolestaan ​​​​parantaisi voiteluongelmia ja muita kestävyysongelmia. Tämän ratkaisemiseksi kaksi kantojalkojen urospuolisista avainominaisuuksista on alempana kuin kaksi muuta – Thomson käyttää tätä lähestymistapaa monissa toimilaitteissaan. Tämä tarjoaa juuri sopivan rakoa estämään paineen kertymisen. Kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, kaksi kantojalkojen ortogonaalisesti sijaitsevista urospuolisista avainominaisuuksista on alempana kuin kaksi muuta.

Ylläpidettävyys

Helppo huolto vaikuttaa elinkaaren suorituskykyyn ja edistää tuottavuutta. Sähkömekaaniset toimilaitteet eroavat toisistaan ​​voitelun ja moottorin käsittelyn suhteen. Useimmat toimilaitteet vetäytyvät sisään paljastaen osia 60–70 % voitelua varten. Teknikot poistavat korkit, paikantavat voitelua tarvitsevat osat, lisäävät rasvaa ja saattavat joutua toistamaan tämän prosessin.

Parempi lähestymistapa on kuitenkin pidentää tai vetää putki kokonaan sisään, jolloin kaikki komponentit tulevat näkyviin mahdollisimman hyvin. Tämä antaa yrityksille mahdollisuuden käyttää automaattista voitelua. Lisäksi voitelunipan käyttö poistaisi tarpeen irrottaa korkkia, mikä yksinkertaistaisi huoltoa entisestään.

Huoltoa voidaan myös nopeuttaa, jos moottorin ja mekaanisen toimilaitteen yhdistämiseen tarvittava aika poistetaan. Perinteisesti moottorin asentaminen rinnakkaiskokoonpanossa kestää 20–25 minuuttia. Kun moottori on asennettu, teknikon on käytettävä erilaisia ​​työkaluja säätääkseen sen oikean hihnan kireyden ja kohdistuksen varmistamiseksi. Tämä vaatii vähintään 12 vaihetta.

Jos toimilaitteessa on kuitenkin esikoottu rinnakkaisratkaisu, hihna voidaan esikiristää kokoonpanon aikana, mikä poistaa monivaiheisten kireyden säätöjen tarpeen – moottori voidaan pultata kiinni ja ottaa käyttöön vain kolmessa vaiheessa. Linja-asennuksessa esikootun ratkaisun edut ovat samanlaiset, vaikkakaan eivät yhtä dramaattiset.

Lisäksi haarukkalaakerien käyttö poistaa linjausvirheiden riskin. Se myös suojaa moottorin akselia säteittäisiltä kuormilta, mikä vähentää melua ja pidentää toimilaitteen käyttöikää entisestään.

Ympäristönkestävyys

Sähkömekaaniset toimilaitteet eroavat toisistaan ​​ankarien olosuhteiden, ympäristön ja toistuvien korkeapainepesujen kestävyydessä. Tämä riippuu ulkoprofiilista, materiaalivalinnoista ja tiivistysmenetelmistä.

Sileäpintaiset profiilit ovat puhtaampia kuin uritetut pinnat, koska ne eivät kerää pölyä ja nesteitä. Siksi ne sopivat paremmin vaativiin olosuhteisiin, joissa tarvitaan usein pesua. Tyylikkäällä ulkonäöllä voi kuitenkin olla haittapuolensa. Jos profiilia käytetään sovelluksissa, jotka vaativat anturikiinnityksiä, anturin kiinnittämistä varten saatetaan tarvita ylimääräinen muovinen lisäosa.

Ympäristönkestävyys riippuu myös jatkoputken materiaalikoostumuksesta. Useimmissa järjestelmissä käytetään kromiterästä, mutta ruostumaton teräs on paljon parempi valinta vaativiin olosuhteisiin.

Keskeinen ympäristönkestävyyden osoitin on IP-luokitus (Ingress Protection Code). Esimerkiksi IP-luokitus 65 tarkoittaa, että laite on pölytiivis ja suojattu matalapaineisilta vesisuihkuilta mistä tahansa suunnasta, kuten elintarvike- ja juomateollisuuden pesutoiminnoissa. Vain harvat sähköiset karamoottorit täyttävät tämän luokituksen, mutta syövyttävissä ympäristöissä se on ratkaisevan tärkeä. IP-luokitus 54 tarjoaa jonkin verran suojaa roiskevedeltä ja alle 100 %:n suojan pölyltä, mikä tekee siitä hyväksyttävän joissakin pesusovelluksissa, mutta ei paineen alla. Lineaaristen karamoottorien joukossa yleinen IP-luokitus 40 tarkoittaa, että pöly- tai nestesuojausta ei ole.

Korkeammat IP-luokitukset riippuvat pääasiassa parempien tiivisteiden käytöstä. Esimerkiksi Thomson tiivistää jokaisen lokeron, mukaan lukien moottorin kiinnikkeet, sähkömekaanisissa toimilaitteissaan. Myös kaikkien tiivisteiden tulee olla tiivistettyjä ja ulottua aina moottoriin asti sen sijaan, että ne pysähtyisivät kiinnityslevyyn.

Seuraavan sukupolven liikkeenohjaus

Markkinoiden vaatimusten kasvaessa korkeamman tuottavuuden, lyhyempien vaihtoaikojen, lisääntyneen luotettavuuden, suurempien energiansäästöjen sekä alhaisempien ylläpito- ja käyttökustannusten osalta yhä useammat suunnittelijat ja loppukäyttäjät siirtyvät sähkömekaanisiin toimilaitteisiin pneumaattisten sijaan. Koneille, jotka vaativat hienostunutta liikkeenohjausta, sähkömekaaniset toimilaitteet ovat käytännössä ainoa vaihtoehto. Mutta jopa yksinkertaisissa lineaariliiketehtävissä liikkeenohjauksen suunnittelijat ja käyttäjät suosivat sähköistä toimilaitetta vähäisemmän ja/tai helpomman huollon, lisääntyneiden energiansäästöjen ja puhtaamman toiminnan vuoksi.

Vielä suurempia hyötyjä voidaan saavuttaa vertailemalla huolellisesti eri merkkien sähkökäyttöisiä toimilaitteita. Tulkitse "kuormankantokyky" aina väitetyn järjestelmän käyttöiän ja tilavaatimusten kontekstissa. Näillä alueilla on todellisia kompromisseja. Kannattimen suunnittelu vaikuttaa tarkkuuteen sekä sivuttais- ja pyörimiskuormankantokykyyn, joten kiinnitä tarkkaa huomiota siihen, miten kantolaite on kiinnitetty kanavaan, sekä mahdollisten ohjausmekanismien muotoon ja kokoon.

Parannetut mekanismit ja osat, kuten tukijalat ja jalkojen muotoilu, joita voidaan taivuttaa paremman pidon saavuttamiseksi, parantavat tarkkuutta ja kulumiskestävyyttä. Sopiva ulkoprofiili, materiaalivalinnat ja tiivistysstrategia ovat keskeisiä tekijöitä ympäristön kestävyyden kannalta. Tasaisempi profiili, ruostumattomasta teräksestä valmistetut materiaalit ja korkeammat IP-luokitukset tarjoavat yleensä parhaan suojan.