Geçmişte mekanik otomasyon sistemlerinin karşılaştığı en büyük zorluk, elektrik veya mekanik motorlardan gelen dönme hareketinin faydalı doğrusal hareket biçimlerine başarılı bir şekilde dönüştürülmesi olmuştur. Bu bağlamda çığır açan bir gelişme olan konveyör bant sistemi, üretim ortamında kullanılmak üzere dönme hareketinden doğrusal harekete dönüşümün ilk faydalı uygulamalarından birini temsil etmiştir. Bu sistemler, çok çeşitli hammadde ve iş parçalarını, daha önce kaba mekanik kuvvetler kullanılarak elde edilebilecek olandan çok daha verimli bir şekilde taşıyabilmekte ve üretim ortamlarında son derece kullanışlıdır.

Günümüzde, döner hareket dönüşümü alanındaki önemli mühendislik çalışmaları, çok çeşitli gelişmiş otomasyon uygulamaları için kullanışlı olan çeşitli doğrusal mekanik aktüatörler ortaya çıkarmıştır. Buradaki zorluk, ister bir üretim ortamında ham maddenin hareketi, ister takımları hassas konumlara taşımak üzere tasarlanmış daha gelişmiş hareket sistemlerinin inşası olsun, istenen işlevselliğe uygun bir aktüatör seçmektir.

Doğru doğrusal mekanik aktüatörü seçmek için, istenen yük kapasitesi veya itme kuvveti ve gerekli strok mesafesi gibi bazı önemli hususlar dikkate alınmalıdır. Bunlar birincil hususlar olmakla birlikte, bakım yükü gibi diğerleri de kesinlikle önemli bir rol oynar.

Yaygın olarak kullanılan iki mekanize doğrusal aktüatör türü, tahrik mekanizmalarına göre farklılık gösterir: kayış tahrikli ve bilyalı vida tahrikli aktüatörler. Her iki tür de benzer uygulamalarda kullanılır, ancak işlevleri önemli ölçüde farklılık gösterir. Her iki türün de kendine özgü güçlü yönleri ve önemli sınırlamaları vardır ve bunlar, aktüatör seçiminde dikkatlice değerlendirilmelidir.

Kayış Tahrikli Aktüatörler

Kayış tahrikli aktüatör, konveyör bant sistemiyle aynı prensiplerle çalışır. Kayış tahriki, iki dairesel kasnak arasına bağlı bir triger kayışı aracılığıyla döner hareketi doğrusal harekete dönüştürür. Triger kayışı genellikle elyaf takviyeli elastomerden üretilir, ancak daha zorlu uygulamalar için birçok farklı kayış malzemesi mevcuttur. Kayış, torku verimli bir şekilde aktarmak ve kaymayı önlemek için rotor kasnaklarıyla arayüz oluşturan dişler içerir. Kayış tahriki alüminyum bir gövde içinde bulunurken, taşıyıcı üstte hareket eder ve tahrik mili arayüzü genellikle aktüatörün yan tarafına dik olarak yerleştirilir.

Bilyalı Vida Tahrikli Aktüatörler

Bilyalı vida tahrikli aktüatörün arkasındaki temel prensip, esasen kurşun vida tahrikli sisteme göre bir iyileştirmedir. Bilyalı vida tahrikli aktüatörlerde, bilyalı vidanın dönüşü, bilyalı somunu/monte edilmiş taşıyıcıyı tahrik eder. Bunun nedeni, saplama ile bilyalı vida arasındaki arayüzün, somundaki sertleştirilmiş çelik bilyaların saplamanın yuvarlanma yolu boyunca yuvarlandığı bir bilyalı rulman sistemi olmasıdır. Kayış tahrikli aktüatöre benzer şekilde, bilyalı vida tahrikli aktüatörün tahrik bileşenleri alüminyum bir gövde içinde bulunurken, taşıyıcı üstte hareket eder. Kayış tahrikli aktüatörlerin aksine, tahrik mili arayüzü, aktüatörün ucunda, bilyalı vida ile aynı hizada bulunur.

Her Birinin Güçlü ve Zayıf Yönleri

Kayış tahrikli aktüatörler genellikle uzun hareket mesafeleri gerektiren uygulamalar için tercih edilir ve bu mesafeler, benzer uzunluktaki bilyalı vida tahrikli aktüatörlere göre daha uygun maliyetli bir şekilde elde edilebilir. Ayrıca, kayış tahrikli aktüatörler genellikle daha verimlidir ve daha az kritik hareketli parçaya sahip olduğundan, daha az iş gücü gerektiren bakım gerektirir. Buna rağmen, torkun doğru şekilde iletilmesini sağlamak için kayışın yeterli gerginliği kritik öneme sahiptir ve periyodik bakım dönemlerinde kayışın yeniden gerginleştirilmesi genellikle gereklidir.

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

İki aktüatör tipi arasındaki daha detaylı karşılaştırma, kayış tahrikli aktüatörün basitliğine ve verimliliğine rağmen ek dezavantajlarını ortaya koymaktadır. Daha yüksek yük/itme talepleri için önemli ölçüde daha kalın kayışlar gereklidir. Kayışlar ayrıca şok yüklerine de duyarlıdır, ancak bu endişe, elastikiyet pahasına mukavemet sağlayabilen kayış malzemelerinin dikkatli seçimiyle bir dereceye kadar hafifletilebilir. Ayrıca, kayışın uzamaya karşı hassasiyeti nedeniyle, bilyalı vidalı aktüatörlerin konumlandırma doğruluğu, kayış tahrikli aktüatörlere göre daha üstün olma eğilimindedir. Bu nedenle, bilyalı vidalı aktüatörler, uzun zaman dilimleri boyunca yüksek derecede güvenilirlik ve tekrarlanabilirlik gerektiren uygulamalar için tercih edilir. Bilyalı vidalı aktüatörler, kayış tahrik kasnağının bu tür tekrarlanan talepler altında rotorda kaymaya karşı savunmasız olması nedeniyle, yüksek ivmelenme ve yüksek itme talepleri için tercih edilen seçimdir.

Sonuç olarak, bilyalı vida tahrikli aktüatörler, yüksek yükleme ve/veya itme kuvvetlerinin yanı sıra son derece hassas konumlandırma gerektiren uygulamalarda daha iyi bir seçimdir. Ancak, yüksek verimlilikleri ve basitlikleri sayesinde, kayış tahrikli aktüatörler, özellikle daha yüksek hızların gerekli olduğu düşük yüklerin olduğu uygulamalar için daha iyi bir seçim olmaya devam etmektedir. Kayış tahrikli aktüatörler, uzun stroklu uygulamalar için de uygun maliyetli bir çözüm olabilir. Kayış tahrikli ve bilyalı vida tahrikli mekanik aktüatörler arasında seçim yapmak göz korkutucu görünse de, ilk bakışta her tasarımın güçlü ve zayıf yönleri, her uygulama için net seçenekler sunar.