Doğrusal aktüatörler söz konusu olduğunda, hız, hassasiyet ve boyutları nedeniyle elektromekanik cihazlar pnömatik olanlara göre tercih edilen seçenek haline geliyor.

Son yıllarda, fabrika ve şirket yöneticilerinin fabrika otomasyon ekipmanlarında daha fazla elektrikli çubuk tipi aktüatör ve daha az pnömatik aktüatör kullanılması yönündeki talepleri giderek arttı. Bu dönüşümü tetikleyen birkaç faktör var, ancak en önemlileri arasında şunlar yer alıyor:

• Daha yüksek hassasiyete sahip elektromekanik aktüatörlerle makine performansını artırın.
• Pnömatik aktüatörlerle aynı itişi sağlamak için yalnızca dörtte bir alan gerektiren elektromekanik aktüatörlerle ekipmanın boyutunu küçültün.
• Enerjiyi daha verimli kullanın, çünkü elektromekanik aktüatörlerin basıncı korumak için 7/24 çalışan hava kompresörlerine ihtiyacı yoktur.
• Elektromekanik aktüatörler daha az bileşen kullandığı, kompresör gerektirmediği ve hava kaçağı sorunu yaşamadığı için bakım ve toplam sahip olma maliyetini azaltır.

Pnömatik aktüatörlerin elektromekanik tiplerle değiştirilmesine karar verildikten sonraki adım, birçok marka arasından doğru elektromekanik aktüatörü seçmektir. Temel itme gücü özellikleri benzer olsa da, kullanım ömrü performansı, bakım kolaylığı ve çevresel dayanıklılık alanlarında önemli farklılıklar mevcuttur.

Genel olarak, bilyalı vidanın çapı ne kadar büyükse, itme potansiyeli de o kadar büyük olur. Ancak bunu başarmak için, itme yatağının ve uzatma borusu, iç bilyalı somun, rulman yuvası ve silecek yuvası dahil tüm sabitleme noktalarının uygun şekilde birleştirilmesi gerekir. Aksi takdirde, itme gücündeki herhangi bir artış, sistem ömrünün kısalmasına neden olur. Yükü kaldıramayacak kadar zayıf bir bileşen çok daha hızlı aşınır, hatta hasar görebilir.

Her biri 16 mm bilyalı vidayla donatılmış ve 750 N itme gücü sağlayan iki aktüatörünüz olabilir ve örneğin biri 2.000 km hareket ömrüne sahipken, diğeri 8.000 km hareket ömrüne sahip olabilir. Aradaki fark, bilyalı vidanın ve diğer bileşenlerin birbirine ne kadar iyi bağlandığıyla ilgilidir.

Dahası, maliyet ve kapladığı alanla ilişkili olarak daha büyük bilyalı vida çapları nedeniyle, bilyalı vidanın diğer bileşenlerle doğru şekilde birleştirilmesi her ikisini de azaltır. 3.200 N kuvvet gerektiren bir uygulama gereksinimini karşılamak için bir tedarikçi 20 mm çapında bir bilyalı vida kullanırken, bileşenleri doğru şekilde birleştirilmiş başka bir tedarikçi aynı itme kuvvetini 12 mm çapında bir vida ile elde edebilir. Böylece, bilyalı vidanın boyutu performanstan ödün vermeden küçültülebilir.

Bilyalı vidaların diğer bileşenlerle doğru şekilde eşleştirilmesi, aktüatörün ömrünü önemli ölçüde etkiler ve taşıyıcı tasarımıyla birleştirildiğinde, bu iki faktör hassasiyet ve yük kapasitesi üzerinde en büyük etkiye sahiptir. Aktüatör tasarımının bir diğer amacı da radyal ve yanal serbest boşluğu azaltmaktır. Bunu etkileyen faktörler taşıyıcı gövdesinin çapı, temas yüzey alanı ve destek ayaklarının kullanımıdır. Örneğin, daha büyük bir taşıyıcı gövdesi, yan yük durumlarında yüzey temas alanını en üst düzeye çıkararak daha büyük harici radyal yükleri destekler. Elektrikli aktüatörlerin yan yükleme yeteneği, performansı, hassasiyeti ve kompaktlığı pnömatik veya hidrolik aktüatörlerle ulaşılamayacak bir seviyeye çıkarır.

Yüzey alanlarını en üst düzeye çıkarmak radyal ve yanal yük kapasitesini artırsa da, dengeye mutlaka yardımcı olmaz. Bu sorun genellikle yükseltilmiş ayakların oluklu kanallara (yukarıdaki görselde üç tane) kilitlenmesiyle çözülür. Bu destek ayakları, gürültüyü artırabilen ve aşınmaya katkıda bulunabilen titreşimleri azaltır. Çoğu tasarımda bir veya iki adet bu tür çıkıntı kullanılır, böylece bir miktar boşluk giderilir, ancak sistem zamanla aşınmaya başladığında tıklama sesleri oluşabilir. Ancak iki ayak yerine dört ayak kullanmak, aşınmayı ve gürültüyü azaltarak daha etkili ve dayanıklı bir dönme önleyici koruma sağlar. Ayrıca, ek ayaklar yapışmayan geri dönüş hareketi sağlayarak aşınmadan kaynaklanan boşluğu daha da azaltır.

Ek olarak, bu taşıyıcı bacakların dışa doğru kıvrılması, itme borusundaki boşluğu azaltan radyal ön yük oluşturur. Ayrıca, taşıyıcı gövdesini ve bilyalı somunu merkezleyerek, taşıyıcıyı ekstrüzyona takozlama ihtiyacını ortadan kaldırır ve cihazın ömrü boyunca aşınmayı telafi eder. Her şeyin hizalı tutulması, aktüatörün tutarlı rölanti torku için kalibre edilmesi gereken süreyi azaltır.

Aşınmayı ve gürültüyü azaltmak için dar toleranslar kritik öneme sahiptir. Ancak hiç hava boşluğu yoksa, aktüatörler yüksek hızlarda çalışırken basınç oluşur. Bu durum aşırı ısınmaya neden olarak yağlama sorunlarına ve diğer dayanıklılık sorunlarına yol açar. Bu sorunu çözmek için, taşıyıcı ayaklardaki erkek anahtar parçalardan ikisini kalan ikisinden daha alçak yapın; Thomson'ın birçok aktüatöründe benimsediği yaklaşım budur. Bu, basıncın birikmesini önlemek için yeterli boşluk sağlar. Yukarıdaki görselde görüldüğü gibi, taşıyıcı ayaklarda ortogonal olarak yerleştirilmiş erkek anahtar parçalarından ikisi kalan ikisinden daha alçaktır.

Bakım kolaylığı

Bakım kolaylığı, kullanım ömrü performansını etkiler ve üretkenlik avantajlarına katkıda bulunur. Elektromekanik aktüatörler, yağlama ve motor kullanım özellikleri açısından farklılık gösterir. Çoğu aktüatör, yağlama için parçaları %60 ila %70 oranında kısmen açığa çıkaracak şekilde geri çekilir. Teknisyenler kapakları çıkarır, yağlanması gereken parçaları bulur, gres ekler ve bu işlemi tekrarlamaları gerekebilir.

Ancak daha iyi bir yaklaşım, tüpü tamamen uzatıp geri çekerek tüm bileşenleri maksimum görünürlükle ortaya çıkarmaktır. Bu, şirketlerin otomatik yağlama kullanmasını sağlar. Ayrıca, yağlama memesi kullanmak, kapağı çıkarma ihtiyacını ortadan kaldırarak bakımı daha da basitleştirir.

Motoru mekanik aktüatörle eşleştirmek için gereken süreyi ortadan kaldırırsanız, bakım da hızlandırılabilir. Geleneksel olarak, motoru paralel bir konfigürasyonda monte etmek 20 ila 25 dakika sürer. Motor monte edildikten sonra, bir teknisyenin uygun kayış gerginliği ve hizalaması için çeşitli aletler kullanarak ayarlaması gerekir. Bu işlem en az 12 adım gerektirir.

Ancak, aktüatör önceden monte edilmiş paralel bir çözümle birlikte gelirse, kayış montaj sırasında önceden gerdirilebilir ve bu da çok aşamalı gerilim ayarlamalarına gerek kalmamasını sağlar; motor yalnızca üç adımda cıvatalarla sabitlenip kullanılabilir hale getirilebilir. Hat içi montajda, önceden monte edilmiş bir çözümün avantajları benzerdir, ancak bu kadar çarpıcı değildir.

Ayrıca, straddle montajlı rulmanların kullanılması, hizalama hatası riskini ortadan kaldırır. Ayrıca, motor şaftını radyal yüklerden koruyarak gürültüyü azaltır ve aktüatör ömrünü uzatır.

Çevresel Direnç

Elektromekanik aktüatörler, zorlu koşullara, çevresel koşullara ve sık sık yüksek basınçlı yıkamalara dayanıklılıkları bakımından farklılık gösterir. Bu, dış profile, malzeme seçimine ve sızdırmazlık yöntemlerine bağlıdır.

Pürüzsüz yüzeyli profiller, toz ve sıvı biriktirmedikleri için oluklu yüzeylerden daha temizdir. Bu nedenle, sık yıkama gerektiren zorlu ortamlar için daha uygundurlar. Ancak, şık bir dış yüzeye sahip olmanın dezavantajları da olabilir. Sensör bağlantısı gerektiren uygulamalarda kullanılırsa, sensörü takmak için ekstra bir plastik parça gerekebilir.

Çevresel dayanıklılık, uzatma borusunun malzeme bileşimine de bağlıdır. Çoğu sistem krom çelik kullanır, ancak paslanmaz çelik zorlu ortamlar için çok daha iyi bir seçimdir.

Çevreye karşı dayanıklılığın temel göstergelerinden biri Giriş Koruması (IP) Kodu'dur. Örneğin 65'lik bir IP derecesi, cihazın toza dayanıklı olduğu ve gıda ve içecek endüstrisindeki yıkama işlemlerinde görülebileceği gibi her yönden gelen düşük basınçlı su jetlerine karşı korunduğu anlamına gelir. Sadece birkaç elektrikli aktüatör bu dereceyi karşılar, ancak aşındırıcı ortamlarda kritik öneme sahiptir. 54'lük bir IP derecesi, sıçrayan suya karşı bir miktar koruma sağlarken toza karşı %100'den az koruma sağlayarak bazı yıkama uygulamaları için kabul edilebilir, ancak basınç söz konusu olduğunda kabul edilemez. Doğrusal aktüatörler arasında yaygın olan 40'lık bir IP derecesi ise toz veya sıvı koruması olmadığı anlamına gelir.

Daha yüksek IP değerleri, esas olarak daha iyi contaların kullanılmasına bağlıdır. Örneğin Thomson, elektromekanik aktüatörlerindeki motor yuvaları da dahil olmak üzere tüm bölmeleri sızdırmaz hale getirir. Tüm contalar da sızdırmaz olmalı ve montaj plakasında durmak yerine motora kadar uzanmalıdır.

Yeni Nesil Hareket Kontrolü

Daha yüksek verimlilik, daha kısa değişim süreleri, daha fazla güvenilirlik, daha fazla enerji tasarrufu ve daha düşük bakım ve işletme maliyetleri için pazar talepleri arttıkça, giderek daha fazla tasarımcı ve son kullanıcı pnömatik aktüatörler yerine elektromekanik aktüatörlere yöneliyor. Gelişmiş hareket kontrolü gerektiren makineler için elektromekanik aktüatörler pratikte tek alternatiftir. Ancak basit doğrusal hareket görevleri için bile, daha az ve/veya daha kolay bakım, daha fazla enerji tasarrufu ve daha temiz çalışma nedeniyle hareket kontrolü tasarımcıları ve kullanıcıları elektrikli aktüatörlere yöneliyor.

Farklı elektrikli aktüatör markalarını dikkatlice karşılaştırarak daha da büyük faydalar elde etmek mümkündür. "Yük taşıma kapasitesi"ni her zaman iddia edilen sistem ömrü ve alan gereksinimleri bağlamında değerlendirin. Bu alanlarda gerçek avantajlar mevcuttur. Taşıyıcı tasarımı, hassasiyeti ve yanal ve döner yük taşıma kapasitelerini etkilediğinden, taşıyıcının kanala nasıl sabitlendiğine ve kılavuz mekanizmalarının şekline ve boyutuna dikkat edin.

Daha iyi kavrama için kavisli hale getirilebilen destek ayakları ve bacak tasarımları gibi geliştirilmiş mekanizmalar ve parçalar, hassasiyeti ve aşınmayı artıracaktır. Uygun dış profil, malzeme seçimleri ve sızdırmazlık stratejisi ise çevresel dayanıklılık için önemli faktörlerdir. Daha pürüzsüz profiller, paslanmaz çelik malzemeler ve daha yüksek IP değerleri genellikle en yüksek korumayı sağlar.