Geçmişte mekanik otomasyon sistemleri için en büyük zorluk, elektrikli veya mekanik motorlardan gelen dönme hareketinin, kullanışlı doğrusal hareket biçimlerine dönüştürülmesi olmuştur. Bu konuda bir atılım olan konveyör bant sistemi, üretim ortamında kullanılmak üzere dönme hareketinden doğrusal harekete dönüştürmenin ilk kullanışlı uygulamalarından birini temsil etmektedir. Bu sistemler, daha önce kaba mekanik kuvvetler kullanılarak elde edilebilecek olandan çok daha verimli bir şekilde çok çeşitli ham maddeleri ve iş parçalarını taşıyabilmekte ve üretim ortamlarında son derece kullanışlıdır.

Günümüzde, döner hareket dönüştürme alanındaki önemli mühendislik çalışmaları, çok çeşitli gelişmiş otomasyon uygulamaları için kullanışlı olan çeşitli doğrusal mekanik aktüatörler ortaya çıkarmıştır. Buradaki zorluk, istenen işlevselliğe uygun bir aktüatör seçmektir; bu, bir üretim ortamında ham maddenin hareket ettirilmesi veya aletlerin hassas konumlara getirilmesi için tasarlanmış daha gelişmiş hareket sistemlerinin oluşturulması olabilir.

Uygun doğrusal mekanik aktüatörü seçmek için, istenen yük kapasitesi veya itme kuvveti ve gerekli strok mesafesi gibi bazı önemli hususlar dikkate alınmalıdır. Bunlar temel hususlar olmakla birlikte, bakım yükü gibi diğer faktörler de elbette önemli bir rol oynamaktadır.

Mekanize doğrusal aktüatörlerin yaygın olarak kullanılan iki türü, tahrik mekanizmalarına göre birbirinden ayrılır: kayış tahrikli ve bilyalı vida tahrikli aktüatörler. Her iki tür de benzer uygulamalarda kullanılır, ancak işlevleri önemli ölçüde farklıdır. Her türün kendine özgü güçlü yönleri ve önemli sınırlamaları vardır ve bir aktüatör seçilirken bunlar dikkatlice değerlendirilmelidir.

Kayış Tahrikli Aktüatörler

Kayış tahrikli aktüatör, konveyör bant sistemiyle aynı prensiplere göre çalışır. Kayış tahriki, iki dairesel kasnak arasına bağlı bir zamanlama kayışı vasıtasıyla dönme hareketini doğrusal harekete dönüştürür. Zamanlama kayışı genellikle fiber takviyeli bir elastomerden yapılır, ancak daha zorlu uygulamalar için birçok başka kayış malzemesi de mevcuttur. Kayış, torku verimli bir şekilde iletmek ve kaymayı önlemek için rotor kasnaklarıyla temas eden dişler içerir. Kayış tahriki alüminyum bir gövde içine yerleştirilmiştir, taşıyıcı ise üstünde hareket eder ve tahrik mili arayüzü tipik olarak aktüatörün yan tarafına dik olarak konumlandırılmıştır.

Bilyalı Vidalı Tahrikli Aktüatörler

Bilyalı vidalı tahrikli aktüatörün temel prensibi, esasen kurşun vidalı tahrikli sisteme göre bir iyileştirmedir. Bilyalı vidalı tahrikli aktüatörlerde, bilyalı vidanın dönüşü, bilyalı somunu/monte edilmiş kızağı hareket ettirir; çünkü saplama ile bilyalı vida arasındaki arayüz esasen bir bilyalı rulman sistemidir ve somundaki sertleştirilmiş çelik bilyalar, saplamanın yuvarlanma yolunda yuvarlanır. Kayış tahrikli aktüatöre benzer şekilde, bilyalı vidalı tahrikli aktüatörün tahrik bileşenleri bir alüminyum gövde içinde bulunur ve kızak üstte hareket eder. Kayış tahrikli aktüatörlerin aksine, tahrik mili arayüzü, aktüatörün ucundan uzakta, bilyalı vida ile aynı hizada bulunur.

Her birinin Güçlü Yönleri ve Sınırlamaları

Kayış tahrikli aktüatörler, genellikle uzun hareket mesafeleri gerektiren uygulamalar için tercih edilir; bu mesafeler, benzer uzunluktaki bilyalı vidalı aktüatörlere göre daha uygun maliyetle elde edilebilir. Ek olarak, kayış tahrikli aktüatörler genellikle daha verimlidir, daha az kritik hareketli parçaya sahiptir ve bu da daha az iş gücü gerektiren bakım anlamına gelir. Bununla birlikte, torkun doğru şekilde aktarılmasını sağlamak için kayışın yeterli gerginliği çok önemlidir ve periyodik bakım dönemlerinde kayışın yeniden gerilmesi genellikle gereklidir.

Alternatif olarak, bilyalı vida ünitesi, rulmanlı bilyalı yatak sistemine oldukça benzer ve bu nedenle daha yüksek yükleri taşıyabilir ve daha yüksek itme kuvveti elde edebilir. Bu nedenle, bilyalı vida tahrikli aktüatörler, büyük ve ağır yüklerin yüksek hassasiyetle konumlandırılmasının gerekli olabileceği uygulamalar için idealdir. Aktüatörün tasarımına bağlı olarak, bilyalı vidanın periyodik olarak yağlanması gerekebilir.

İki aktüatör tipi arasındaki daha detaylı karşılaştırma, basitliğine ve verimliliğine rağmen, kayış tahrikli aktüatörün ek dezavantajlarını ortaya koymaktadır. Daha yüksek yük/itme kuvveti talepleri için önemli ölçüde daha kalın kayışlar gereklidir. Kayışlar ayrıca şok yüklerine karşı hassastır, ancak bu endişe, esneklik pahasına mukavemeti artırabilen kayış malzemelerinin dikkatli seçimiyle bir ölçüde hafifletilebilir. Ek olarak, kayışın uzamaya karşı hassasiyeti nedeniyle, bilyalı vidalı aktüatörlerin konumlandırma doğruluğu, kayış tahrikli aktüatörlere göre daha üstün olma eğilimindedir. Bu nedenle, bilyalı vidalı aktüatörler, uzun süreler boyunca yüksek derecede güvenilirlik ve tekrarlanabilirlik gerektiren uygulamalar için tercih edilir. Bilyalı vidalı aktüatörler, yüksek ivme ve yüksek itme kuvveti talepleri için tercih edilen seçenektir, çünkü kayış tahrik kasnağı bu tür tekrarlanan talepler altında rotor üzerinde kaymaya karşı hassastır.

Sonuç olarak, yüksek yükleme ve/veya itme kuvvetlerinin yanı sıra yüksek hassasiyetli konumlandırmanın gerekli olduğu uygulamalarda bilyalı vidalı tahrikli aktüatörler daha iyi bir seçimdir. Bununla birlikte, yüksek verimlilikleri ve basitlikleri nedeniyle, özellikle daha yüksek hızların gerekli olduğu düşük yük uygulamaları için kayış tahrikli aktüatörler daha iyi bir seçim olmaya devam etmektedir. Kayış tahrikli aktüatörler ayrıca uzun stroklu uygulamalar için de uygun maliyetli bir çözüm olabilir. Kayış tahrikli ve bilyalı vidalı tahrikli mekanik aktüatörler arasında seçim yapmak zorlayıcı görünse de, ilk bakışta her tasarımın güçlü ve zayıf yönleri, her benzersiz uygulama için net seçenekler sunmaktadır.