Elektrikli silindirlerin temel mantığı, bir tahrik elemanının dönme (dairesel) hareketini doğrusal (düz) harekete dönüştürerek faydalı iş üretmektir. Elektrikli silindir modelleri, dönme hareketini sağlayacak motor tipine, doğrusal hareketi sağlayacak vida mili tipine ve bu iki bileşenin birleştirilmesini sağlayan bağlantı tiplerine göre farklılık gösterir.
Elektrikli silindirler, uygulama alanları nedeniyle sıklıkla pnömatik silindirlerle karşılaştırılır. Bu karşılaştırma bazen hidrolik silindirlerle de yapılabilir. Her üç sistemin de özelliklerine göre avantajları ve dezavantajları vardır. Kullanıcılar, uygulamaları için ürün seçerken bu konuları göz önünde bulundurmalıdır. Elektrikli aktüatörler, makine imalatında, otomotiv ve otomotiv alt sanayisinde, gıda, tekstil, ambalaj ve paketlemede, sağlık cihazlarında, test cihazlarında, robotik ve elektronik uygulamalarında kullanılır. Elektrikli silindirler diğer sistemlerden ayrıdır ve mekanik bir yapıya sahiptir. Hareket, bir gövdeye yerleştirilmiş bir vida mili tarafından sağlanır. Bilyalı vida, motordan aldığı dairesel hareketi doğrusal harekete dönüştürerek güç aktarımını sağlar. Elektrikli silindirlerde kullanılan mekanik ürünlere ve motor tipine bağlı olarak, yüksek konum hassasiyeti, hız kontrolü ve kuvvet kontrolü sağlanır.

Elektrik Silindir Yapısı

Elektrikli silindir yapısı temel olarak 3 ana elemandan oluşur. Silindir kısmı ayrı ayrı değerlendirilebildiği için, motor genellikle entegre bir yapı olarak ele alınır.

1. Silindir

Silindir, motordan aldığı dairesel hareketi doğrusal harekete dönüştürerek iş yapan elemandır. Kullanılan mekanik ürünlere bağlı olarak, silindirin maksimum yük kapasitesi, konumlandırma hassasiyeti, maksimum hızı ve maksimum strok uzunluğu değişir.

2. Motor Bağlantı Adaptörü

Bu, motorun hareketini silindire ileten mekanizmadır. Silindir ile motor arasına bağlanır. Uygulamaya bağlı olarak, motor silindire eksenel veya paralel olarak monte edilebilir.

3. Motor

Motor, silindirin ana güç kaynağıdır. Silindire hareketini sağlar. Elektrikli silindirler; Servo Motor, Step Motor, DC Motor, AC Motor entegrasyonu ile kullanılabilir.
Entegre servo motorlu bir elektrikli silindirin uyguladığı kuvvet, harici ekipmana ihtiyaç duymadan kontrol edilebilir. Servo motorlu bir elektrikli silindir ile birden fazla pozisyonda yüksek hassasiyetli konumlandırma yapılabilir. Yapılan konumlandırma ile ilgili geri bildirim alınabilir. Elektrikli silindirin hız ve ivme değerleri işlem sırasında değiştirilebilir. Tüm bu işlemler PLC tarafından kontrol edilebilir. Diğer hareket jeneratörü türleri için bu işlemler, harici ekipman (sensör, doğrusal ölçek vb.) eklenmesiyle mümkündür.

Elektrikli Silindirin Özellikleri

1. Elektrikli Silindir ile Pozisyon Kontrolü

Elektrikli silindirlerle birden fazla pozisyonda hassas konumlandırma yapmak mümkündür. Elektrikli silindirin konumlandırma doğruluğu, kullanılan bilyalı vida ve konum okuyucu elemanının hassasiyetine bağlıdır. Silindir, motorun her devri için bilyalı vidanın adımını kat eder. Hareket durduğu anda silindir konumlandırılmış olur. Bilyalı vidaya verilecek hareketi kontrol ederek, silindir istenilen pozisyona getirilebilir.
Elektrikli silindirlerde bilyalı vida mili kullanılarak 0,02 mm'lik konumlandırma hassasiyeti elde edilebilirken, trapezoidal mil kullanıldığında bu değer 0,1 mm civarında kalmaktadır. Konum okuyucu elemanının (enkoder, doğrusal ölçek vb.) seçimi, istenen konumlandırma hassasiyeti değerlerine uygun olmalıdır.
Servo motorla entegre edilmiş elektrikli silindir sayesinde, harici elemanlara ihtiyaç duymadan konum bilgisi okunabilir. Bu bilgi işlenip değerlendirilebilir. Silindir, birinci konumunda bir süre bekledikten sonra ikinci konumuna geçer. Konum sayısı iki ile sınırlı değildir, artırılabilir.
Eğer elektrikli silindirler, dahili konum okuyucu elemanı bulunmayan motorlarla kullanılıyorsa, konum kontrolü için harici ekipman gereklidir. Konumlandırma, harici ekipmandan alınan konum bilgileriyle silindirin hareketinin kontrol edilmesiyle yapılabilir.

2. Elektrikli Silindir ile Hız Kontrolü

Elektrikli silindirin hızı, bilyalı vidanın adımına ve motorun hızına bağlıdır. Hız, bilyalı vidanın devir sayısını değiştirerek kontrol edilebilir. Hareket sırasında motorun hızını değiştirerek de hız değiştirilebilir. Uygulamaya bağlı olarak ivmeleri ayarlayarak zaman kayıpları ortadan kaldırılabilir. Silindir ilk konumuna ulaşmak için daha düşük bir hızda hareket ederken, belirli bir süre sonra ikinci konumuna ulaşmak için daha yüksek bir hızda hareket eder.

3. Elektrikli Silindir Hızlanma Kontrolü

Elektrikli silindire entegre edilmiş motorun hızlanma ve yavaşlama değerleri değiştirilerek silindirin ivmesi kontrol edilebilir. Bu, silindirin ağır yükler altında riskli kalkış ve duruşlar yapmasını önler. Hızlı çevrim süreleri gerektiren uygulamalarda, hızlı kalkış ve duruşlar ayarlanarak istenen çevrim süreleri elde edilebilir. Silindir, farklı hızlanma değerleriyle belirli bir hıza ulaşır.

4. Elektrikli Silindir ile Kuvvet Kontrolü

Elektrikli silindirin uyguladığı kuvvet, kullanılan motor gücüne ve silindirin mekanik yapısına bağlıdır. Silindirin kuvveti, motor gücü kontrol edilerek kontrol edilebilir. Günümüzde elektrikli silindirlerle 300 kN'luk kuvvetler elde edilmektedir.
Entegre servo motorlu elektrikli silindirde, motorun tork modu kullanılarak kuvvet kontrol edilebilir. Silindir belirli bir kuvvetle sınırlandırılabilir ve belirli bir kuvvet altında sabit kalabilir. Kuvvet ve konum bilgileri okunabilir. Bu bilgiler işlenebilir ve değerlendirilebilir. Kuvvet bilgilerindeki istenen hassasiyete bağlı olarak kuvvet sensörünün kullanılması gerekebilir. Bu bilgi, elektrikli silindirde tork modu kullanılmadığında kuvvet sensörü kullanılarak elde edilebilir.

Elektrikli silindirler, gelişen yüksek teknoloji ve 4. Sanayi Devrimi'nin meyvelerinden biridir. Yüksek çevrim sayılarına sahip, aynı makinede farklı ürünlerin üretilmesine olanak tanıyan ve düşük işletme maliyetlerine sahip akıllı sistemlerin yaygın kullanımı, elektrikli silindirlere olan ihtiyacı artırmaktadır. Bu ürünlerin, akışkan gücünden yararlanan silindirlere kıyasla oldukça fazla avantaj sağladıkları için zamanla büyük ölçüde yerlerini alacakları öngörülmektedir. Elektrikli silindirler diğer sistemlerden ayrıdır ve mekanik bir yapıya sahiptir. Hareket, bir gövdeye yerleştirilmiş bir vida mili tarafından sağlanır. Bilyalı vida, motordan aldığı dairesel hareketi doğrusal harekete dönüştürerek güç aktarımını sağlar. Elektrikli silindirlerde kullanılan mekanik ürünlere ve motor tipine bağlı olarak, yüksek konum hassasiyeti, hız kontrolü ve kuvvet kontrolü sağlanır. Elektrikli silindirler, kullanıcıya sağladıkları faydaların yanı sıra çevre dostu ürünlerdir. Günümüzün en büyük sorumluluklarından biri olan enerji verimliliği açısından, elektrikli silindirler diğer sistemlere göre çok daha hassastır. Aynı koşullar, yük ve hızda 2000 saatlik testten sonra, elektrikli silindirin enerji tüketimi açısından pnömatik silindire göre 11 kat daha verimli olduğu tespit edildi.