Что касается линейных актуаторов, то электромеханические устройства становятся все более предпочтительным вариантом по сравнению с пневматическими аналогами благодаря своей скорости, точности и компактным размерам.

В последние годы руководители заводов и компаний все чаще требуют использования большего количества электроприводов штокового типа и меньшего количества пневматических приводов в оборудовании для автоматизации производства. Этот переход обусловлен несколькими факторами, но наиболее значимыми являются растущие потребности в:

• Повысьте производительность оборудования с помощью электромеханических приводов, обеспечивающих более высокую точность.
• Уменьшите габариты оборудования с помощью электромеханических приводов, которые занимают примерно четверть пространства и обеспечивают ту же тягу, что и пневматические приводы.
• Энергоэффективное использование обеспечивается за счет того, что электромеханическим приводам не требуются постоянно работающие воздушные компрессоры для поддержания давления.
• Снижение затрат на техническое обслуживание и общей стоимости владения обусловлено использованием электромеханических приводов с меньшим количеством компонентов, отсутствием компрессоров и утечками воздуха.

После принятия решения о замене пневматических приводов на электромеханические, следующим шагом является выбор подходящих электромеханических приводов из множества представленных марок. Хотя основные характеристики тяги могут быть схожими, существуют значительные различия в таких параметрах, как срок службы, ремонтопригодность и устойчивость к воздействию окружающей среды.

В общем, чем больше диаметр шарикового винта, тем больше потенциальная осевая нагрузка. Однако для достижения этого требуется надлежащая сопряженность упорного подшипника и всех точек крепления, включая удлинительную трубку, внутреннюю шариковую гайку, корпус подшипника и корпус скребка. В противном случае любое увеличение осевой нагрузки приведет к сокращению срока службы системы. Компонент, слишком слабый для своей нагрузки, будет изнашиваться гораздо быстрее или даже выйдет из строя.

Можно иметь два привода, каждый из которых оснащен шариковым винтом диаметром 16 мм и обеспечивает усилие 750 Н, и один, например, может иметь ресурс в 2000 км, а другой — 8000 км. Разница заключается в том, насколько хорошо шариковый винт и другие компоненты соединены друг с другом.

Кроме того, поскольку больший диаметр шариковинтовой передачи коррелирует со стоимостью и занимаемой площадью, правильная подгонка шариковинтовой передачи к другим компонентам снижает оба этих фактора. Для обеспечения требуемой силы в 3200 Н один производитель может использовать шариковинтовую передачу диаметром 20 мм, в то время как другой производитель, использующий правильно подобранные компоненты, может достичь той же силы с помощью передачи диаметром 12 мм. Таким образом, размер последней шариковинтовой передачи можно уменьшить без ущерба для производительности.

Правильное сопряжение шариковых винтов с другими компонентами существенно влияет на срок службы привода, а в сочетании с конструкцией несущей конструкции эти два фактора оказывают наибольшее влияние на точность и грузоподъемность. Еще одна цель проектирования привода — уменьшение радиального и бокового люфта. Факторами, влияющими на это, являются диаметр корпуса несущей конструкции, площадь контактной поверхности и использование опорных ножек. Например, больший корпус несущей конструкции позволяет выдерживать большие внешние радиальные нагрузки за счет максимизации площади контакта в ситуациях боковой нагрузки. Возможность боковой нагрузки на электрические приводы повышает производительность, точность и компактность до уровня, недостижимого для пневматических или гидравлических приводов.

Хотя увеличение площади поверхности повышает радиальную и боковую несущую способность, это не обязательно улучшает устойчивость. Часто эта проблема решается путем фиксации выступающих ножек в пазах (три на изображении выше). Эти опорные ножки уменьшают вибрации, которые могут создавать шум и способствовать износу. В большинстве конструкций используется один или два таких выступа, что устраняет некоторый люфт, но со временем это может вызывать щелчки по мере износа системы. Однако использование четырех ножек вместо двух уменьшает износ и шум, обеспечивая более эффективную и долговечную защиту от вращения. Кроме того, дополнительные ножки обеспечивают плавное возвращение в исходное положение, еще больше уменьшая люфт из-за износа.

Кроме того, изгиб этих опорных ножек наружу создает радиальную предварительную нагрузку, что уменьшает люфт в упорной трубе. Это также центрирует корпус опоры и шариковую гайку, устраняя необходимость в подгонке опоры к экструзионному профилю и компенсируя износ в течение всего срока службы устройства. Поддержание всех элементов в правильном положении сокращает количество калибровок привода для обеспечения стабильного крутящего момента на холостом ходу.

Точные допуски имеют решающее значение для снижения износа и шумоподавления. Но если воздушного зазора нет совсем, при работе приводов на высоких скоростях повышается давление. Это приводит к перегреву, проблемам со смазкой и другим проблемам с долговечностью. Для решения этой проблемы два выступающих элемента на несущих ножках располагаются ниже, чем два оставшихся — именно такой подход использует компания Thomson во многих своих приводах. Это обеспечивает достаточный зазор, чтобы предотвратить повышение давления. Как видно на изображении выше, два выступающих элемента, расположенных перпендикулярно несущим ножкам, находятся ниже, чем два оставшихся.

Техническая ремонтопригодность

Простота обслуживания влияет на срок службы и способствует повышению производительности. Электромеханические приводы различаются по способу смазки и обращению с двигателем. Большинство приводов отводятся назад, частично обнажая детали на 60-70% для смазки. Техники снимают колпачки, находят детали, нуждающиеся в смазке, добавляют консистентную смазку и, возможно, повторяют этот процесс.

Однако более эффективным подходом является полное выдвижение или втягивание трубки, что обеспечивает максимальный обзор всех компонентов. Это позволяет компаниям использовать автоматизированную смазку. Кроме того, использование смазочного ниппеля исключает необходимость снятия крышки, что еще больше упрощает техническое обслуживание.

Техническое обслуживание также можно ускорить, исключив время, необходимое для соединения двигателя с механическим приводом. Традиционно установка двигателя в параллельном положении занимает от 20 до 25 минут. После установки двигателя техник должен использовать различные инструменты для регулировки натяжения ремня и выравнивания. Это требует как минимум 12 шагов.

Однако, если привод поставляется с предварительно собранным параллельным решением, ремень можно предварительно натянуть во время сборки, что исключает необходимость многоступенчатой ​​регулировки натяжения — двигатель можно прикрутить и ввести в эксплуатацию всего за три шага. Для линейного монтажа преимущества предварительно собранного решения аналогичны, хотя и не столь существенны.

Кроме того, использование подшипников с боковым креплением исключает риск смещения. Это также защищает вал двигателя от радиальных нагрузок, что снижает уровень шума и дополнительно продлевает срок службы привода.

Экологическое сопротивление

Электромеханические приводы различаются по своей устойчивости к суровым условиям эксплуатации, воздействию окружающей среды и частым промывкам под высоким давлением. Это зависит от внешнего профиля, выбора материала и методов герметизации.

Профили с гладкой поверхностью чище, чем с рифленой, поскольку на них не скапливается пыль и жидкости. Таким образом, они больше подходят для агрессивных сред, где требуется частая промывка. Однако у гладкого корпуса может быть и недостаток. При использовании в приложениях, требующих крепления датчиков, может потребоваться дополнительная пластиковая накладка для фиксации датчика.

Устойчивость к воздействию окружающей среды также зависит от состава материала удлинительной трубки. В большинстве систем используется хромированная сталь, но нержавеющая сталь является гораздо лучшим выбором для суровых условий эксплуатации.

Ключевым показателем устойчивости к воздействию окружающей среды является степень защиты от проникновения (IP). Например, степень защиты IP 65 означает, что устройство пыленепроницаемо и защищено от струй воды низкого давления с любого направления, что может иметь место при мойке в пищевой промышленности. Лишь немногие электрические приводы соответствуют этому показателю, но в агрессивных средах он имеет решающее значение. Степень защиты IP 54 обеспечивает некоторую защиту от брызг воды и менее чем 100% защиту от пыли, что делает его приемлемым для некоторых применений, требующих мойки, но не в случаях работы под давлением. Степень защиты IP 40, распространенная среди линейных приводов, означает отсутствие защиты от пыли или жидкости.

Более высокие степени защиты IP в основном зависят от использования более качественных уплотнений. Например, компания Thomson герметизирует каждый отсек, включая крепления двигателя, на своих электромеханических приводах. Все прокладки также должны быть герметичными и доходить до самого двигателя, а не останавливаться на монтажной пластине.

Управление движением нового поколения

По мере роста рыночных требований к повышению производительности, сокращению времени переналадки, повышению надежности, большей экономии энергии и снижению затрат на техническое обслуживание и эксплуатацию, все больше проектировщиков и конечных пользователей переходят от пневматических приводов к электромеханическим. Для оборудования, требующего сложного управления движением, электромеханические приводы являются практически единственной альтернативой. Но даже для простых задач линейного перемещения проектировщики и пользователи систем управления движением склоняются к электрическим приводам из-за меньшего и/или более простого технического обслуживания, большей экономии энергии и более экологичной работы.

Еще большие преимущества можно получить, тщательно сравнивая электроприводы разных марок. Всегда оценивайте «грузоподъемность» в контексте заявленного срока службы системы и требований к занимаемому пространству. В этих областях существуют реальные компромиссы. Конструкция несущей конструкции влияет на точность, а также на боковую и вращательную несущую способность, поэтому обращайте пристальное внимание на способ крепления несущей конструкции в канале, а также на форму и размер любых направляющих механизмов.

Усовершенствованные механизмы и детали, такие как опорные ножки и конструкция ножек, которые могут быть изогнуты для лучшего захвата, повысят точность и износостойкость. А соответствующий внешний профиль, выбор материалов и стратегия герметизации являются ключевыми факторами устойчивости к воздействию окружающей среды. Более гладкие профили, нержавеющая сталь и более высокие степени защиты IP, как правило, обеспечивают наибольшую защиту.