Actuators - What is an Actuator?

전기 선형 액추에이터를 구매할 때 고려해야 할 몇 가지 사항이 있습니다. 먼저 선형 액추에이터는 4 가지 주요 특성을 가지며, 각각의 주요 특성은 모든 응용 프로그램과 다른 중요도 수준을 갖습니다.  이들은 스트로크 - 힘 - 속도 - IP 등급입니다.  일반적으로 스트로크를 기준으로 이상적인 액추에이터를 선택한 다음 강제, 속도를 선택합니다. 서로에 대한 속도와 힘을 기억하십시오. 따라서 이것은 당신이 힘을 가질 수 있지만 속도가 낮을 ​​것임을 의미합니다. 고속을 원한다면 힘이 더 낮을 것입니다. 

이상적인 전기 선형 액추에이터를 선택할 때 다음을 포함하여 몇 가지 요소를 고려해야합니다.

1. 로드 용량: 액추에이터는 움직일 하중을지지 할 수 있어야합니다. 부하의 무게와 액추에이터의 움직임 능력에 영향을 줄 수있는 기타 요인을 고려하십시오.
2. 속도: 액추에이터의 속도는 응용 프로그램에 필요한 속도와 일치해야합니다. 이는 특정 사용 사례에 따라 달라지며 속도와 힘과 정밀도와 같은 다른 요인 간의 트레이드 오프가 포함될 수 있습니다.
3. 스트로크 길이: 액추에이터는 응용 프로그램에 적합한 뇌졸중 길이를 가져야합니다. 액추에이터가 이동하는 데 필요한 거리와 뇌졸중 길이를 제한 할 수있는 물리적 제약을 고려하십시오.
4. 힘: 액추에이터는 하중을 움직이고 시스템의 마찰이나 저항을 극복하기에 충분한 힘을 생성 할 수 있어야합니다. 여기에는 하중 및 원하는 가속도 또는 감속에 따라 필요한 힘을 계산하는 것이 포함될 수 있습니다.
5. 정도: 액추에이터는 응용 프로그램의 요구 사항을 충족하기에 충분히 정확해야합니다. 여기에는 정확도, 반복성 및 반발과 같은 요소를 고려하는 것이 포함될 수 있습니다.
6. 환경 적 요인: 액추에이터는 온도, 습도, 먼지 또는 기타 오염 물질 노출과 같은 요소를 고려하여 의도 된 환경에서 작동 할 수 있어야합니다.
7. 전원 공급 장치: 액추에이터는 사용 가능한 전원 공급 장치 및 애플리케이션의 전압 요구 사항과 호환되어야합니다.
8. 소음: 액추에이터는 애플리케이션에 허용되는 노이즈 레벨에서 작동해야합니다.
9. 제어 옵션: 수동 컨트롤, 프로그래밍 가능한 컨트롤러 및 센서와 같은 사용 가능한 제어 옵션을 고려하고 응용 프로그램의 요구를 가장 잘 충족하는 옵션을 선택하십시오.

이러한 요소를 신중하게 고려함으로써, 애플리케이션의 특정 요구 사항을 충족시키는 전기 선형 액추에이터를 선택하여 최적의 성능과 신뢰성을 보장 할 수 있습니다.

액추에이터의 스트로크를 확장이라고도 할 수도 있습니다. 이것은 막대가 이동하여 확장되는 거리입니다. 일반적으로, 이들은 인치로 측정되며 1 "(인치) 스트로크에서 약 40"스트로크까지 다양합니다. 푸시 및 당기기 힘을 제공하는 액추에이터 내부의 납 스크류의 기계적 제한으로 인해 40 "내지 50"이상의 뇌졸중이있는 액추에이터를 갖는 것은 정상이 아닙니다.

액추에이터의 속도는 그 안의 기어비와 직접 관련이 있습니다. 기어 비율이 높으면 액추에이터 안팎으로 확장되는 막대의 속도가 느려질뿐만 아니라 힘을 극적으로 증가시킵니다. 액추에이터는 몇 파운드 정도의 낮은 힘에서 수천 파운드까지 다양합니다. 더 빠른 속도와 힘을 얻는 또 다른 방법은 모터를 더 크게 만드는 것입니다. 따라서 대규모 직경 DC 모터가 있다면 더 빨리 회전하고 더 많은 힘을 줄 수 있습니다. 따라서 크기는 속도와 힘으로도 거래되는 것도 주목할 만합니다.

2 단계와 마찬가지로이 단계에서는 고 힘 액추에이터가 필요한 경우 어떤 속도로 살 수 있는지 생각해야합니다. 더 높은 힘은 속도가 느리고 그 반대를 의미합니다. 이상적인 액추에이터를 선택하기위한 힘 요구 사항을 고려할 때는 다음을 포함하여 몇 가지 요소를 고려해야합니다.

1. 부하 중량 : 액추에이터가 움직일 하중의 무게는 필요한 힘을 결정하는 데 핵심 요소입니다. 액추에이터는 부하의 무게와 시스템의 마찰 또는 저항을 극복하기에 충분한 힘을 생성 할 수 있어야합니다.
2. 가속 및 감속 : 필요한 힘은 또한 응용 프로그램에 필요한 가속 및 감속 속도에 따라 다릅니다. 하중을 빠르게 움직여야하는 경우 원하는 가속도를 달성하기 위해 더 높은 힘이 필요할 수 있습니다.
3. 거리 및 속도 : 힘 요구 사항은 액추에이터가 이동하는 데 필요한 거리와 이동 속도의 영향을받습니다. 스트로크 길이가 길거나 속도가 빠르려면 더 많은 힘이 필요합니다.
4. 관성 : 부하 및 액추에이터 자체의 관성은 또한 힘 요구 사항에 영향을 줄 수 있습니다. 부하가 높은 관성을 갖는 경우, 움직일 수 있도록 더 높은 힘이 필요할 수 있으며, 일단 움직일 때 운동을 유지하기에 낮은 힘이 충분할 수 있습니다.
5. 마찰 및 저항 : 시스템의 마찰과 저항은 액추에이터가 하중을 움직일뿐만 아니라 이러한 요소를 극복하기에 충분한 힘을 생성해야하므로 힘 요구 사항을 증가시킬 수 있습니다.
6. 안전 요인 : 힘 요구 사항을 결정할 때 안전 요소를 고려하는 것도 중요합니다. 손상이나 부상의 위험없이 하중이 안전하고 안전하게 움직일 수 있도록 더 높은 힘이 필요할 수 있습니다.

이러한 요소를 고려함으로써 특정 응용 프로그램에 적절한 힘 기능을 갖춘 액추에이터를 선택하여 최적의 성능과 신뢰성을 보장 할 수 있습니다.

IP 등급은 액추에이터가 보유한 날씨 보호 수준입니다. IP 등급이 높을수록 액추에이터가 비와 온도와 같은 더 가혹한 환경을 견딜 수 있습니다. 66의 높은 IP 등급은 기상 응용 액추에이터의 외부 유형으로 간주됩니다. 그러나 실내 사용을 위해서는 42의 IP 등급이 적절합니다. 이상적인 액추에이터를 선택하기위한 IP (Ingress Protection) 요구 사항을 고려할 때 ::를 포함한 몇 가지 요소를 고려해야합니다.

1. 환경 : 액추에이터가 사용될 환경은 필요한 IP 등급을 결정하는 데 핵심 요소입니다. 온도, 습도, 먼지 및 물 노출과 같은 요인을 고려하십시오.
2. 위치 : 시스템 내 액츄에이터의 위치는 IP 요구 사항에도 영향을 줄 수 있습니다. 액추에이터가 수원 근처 또는 먼지 수준이 높은 지역과 같은 고위험 지역에 위치한 경우 IP 등급이 높아질 수 있습니다.
3. 규제 요구 사항 : 규제 요구 사항은 응용 프로그램에 필요한 최소 IP 등급을 지시 할 수 있습니다. 규정 준수를 위해 관련 규정이나 표준을 확인하십시오.
4. 예상 수명 : 액추에이터의 예상 수명은 필요한 IP 등급을 결정하는 데 요인이 될 수 있습니다. 액추에이터가 오랫동안 서비스 중일 것으로 예상되는 경우, 내구성과 수명을 보장하기 위해 더 높은 IP 등급이 필요할 수 있습니다.
5. 유지 보수 요구 사항 : 액추에이터의 유지 보수 요구 사항과 IP 등급이 유지 보수 절차에 미치는 영향을 고려하십시오. 예를 들어, IP 등급이 높을수록 액추에이터 내부에서 구성 요소에 액세스하고 서비스를 제공하기가 더 어려워 질 수 있습니다.

이러한 요소를 고려함으로써 특정 응용 프로그램에 적절한 IP 등급을 갖춘 액추에이터를 선택할 수있어 액추에이터가 의도 된 환경에서 안정적이고 안전하게 작동 할 수 있습니다.

이제 액추에이터가 있지만 어떻게 장착합니까? 모든 액추에이터는 각기와 장치의 Clevis라고 불리는 것을 함께 제공합니다. 여기에서 액추에이터를 일부 유형의 브래킷에 연결합니다. 액추에이터의 경우 각 액추에이터에는 양쪽 끝에 맞는 특정 크기의 브래킷이 있습니다. 일부 액추에이터에는 액추에이터의 본문에 맞는 특수 괄호가 있지만 운동 중 액츄에이터에 제한적인 움직임 효과를 가질 수 있습니다. 

이상적인 액추에이터를 선택할 때 생각해야 할 다른 요소가 있습니다. 예를 들어 전압이 중요 할 수 있습니다. 일반적으로 액추에이터는 표준으로 12 또는 24VDC로 제공됩니다. 피드백 제어는 어떻습니까? 액추에이터의 위치 제어가 필요한 경우 홀 센서, 광학 센서 또는 액추에이터에 내장 된 전위차계와 같은 수준의 피드백이있는 액추에이터가 필요할 수 있습니다. 이 장치는 모두 컨트롤러가 언제든지 위치를 알 수 있도록 피드백 신호를 제공합니다. 간단한 엔드 투 엔드 컨트롤 이상이 필요한 애플리케이션에 필요합니다. 우리는이 피드백 액추에이터 의이 주제에 전념하는 다른 블로그 게시물을 작성했습니다. 여기.

액추에이터를 연결하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 이는 어떤 유형의 제어가 필요한지 또는 필요한지에 따라 다릅니다. 간단한 로커 스위치 컨트롤은 하나를 연결하는 가장 쉬운 방법이지만 원격 제어를 다른 형태의 제어로 원할 수도 있습니다. 위치 제어의 경우보다 자세한 연결이 필요할 수 있습니다. 일반적으로 대부분의 전기 액추에이터는 전원 또는 스위치에 연결하기위한 2 와이어 구성을 제공합니다. +/- 전압은 액추에이터에서 이끄는 와이어이며, 해당 와이어를 전원으로 역전시키는 것이 액추에이터를 변경하게합니다. 이 과정을 "극성 반전"이라고합니다. 로커 스위치는 스위치 내부에서 그렇게합니다.

가장 일반적인 유형의 액추에이터는 2 와이어 시스템입니다. 이러한 와이어를 전원 공급 장치 (일반적으로 12VDC)에 직접 연결하면 액추에이터가 움직이게되며 와이어를 되돌리면 액추에이터가 반대 방향으로 이동할 수 있습니다. 로커 스위치는이 작업을 수행하므로 액추에이터에서 스위치에 2 개의 와이어를 연결하고 전원에서 2 개의 와이어를 전원에서 스위치에 연결하면 완료됩니다. 우리의 스위치에는 모든 제품 페이지에 배선 다이어그램이 있습니다.

다른 유형

영적인

이러한 유형의 액추에이터는 고압으로 생성 된 실린더에 가압 가스 또는 공기를 사용합니다. 펌프 피스톤을 움직여 선형 움직임을 만듭니다. 유압 액추에이터와 마찬가지로 공압 선형 액추에이터의 설계는 오랫동안 주변에있었습니다. 공기 압축기는 탱크의 공기 또는 불활성 가스를 가압하는 데 사용되며, 고압 공기는 액추에이터의 피스톤을 안팎으로 밀어 넣는 데 사용됩니다. 액추에이터의 피스톤이 이동의 끝에 도달하면 밸브 스위치가 이동하여 밸브를 액추에이터의 다른 쪽 끝으로 열어 다시 고압 공기가 다른 방향으로 액추에이터의 피스톤을 밀어냅니다. 

공압 사용의 이점은 다음과 같습니다.

1. 고속이 가능하며 시스템의 압력 밸브와 체적 용량에 의해 제어됩니다.
2. 상당히 높은 힘을 얻을 수 있습니다.
3. 탱크를 가압하는 펌프와는 별도로 작은 소리가 방출됩니다.
4. 매우 긴 스트로크가 가능합니다.
5. 매우 높은 사이클 신뢰성과 내구성.
6. 액추에이터는 건축이 매우 간단하기 때문에 매우 작고 컴팩트 할 수 있습니다. 

공압의 단점은 다음과 같습니다.

1. 탱크 및 고압 펌프와 같은 추가 장비가 필요합니다.
2. 시스템이 실패하면 전체 시스템이 누출 될 수 없습니다.
3. 공기는 압축성 가스이며, 공압 액추에이터가 높은 힘을 움직일 때 가스/공기가 피스톤을 액추에이터 내부로 움직이기 전에 자연스럽게 압축되기 때문에 항상 지연이 있습니다. 이것은 시스템에 지연이 있음을 의미합니다. 유압 액추에이터에는이 문제가 없습니다.
4. 매우 낮은 위치 제어가 달성 가능합니다. 기계식 액추에이터에 비해 제어 부족을 보여주기 위해 LEGO를 사용하는 아래 비디오를보고 DTI (다이얼 테스트 표시기)를 사용하여 차이를 보여줍니다.

그들은 어디에 사용됩니까?

고속 운동이 필요한 경우 초당 30 인치 이상 사용됩니다. 일단 설치되면 많은 설치 시간이 필요하기 때문에 한 장소에서 다른 장소로 이동하기가 어렵습니다. 이 액추에이터는 유지 보수없이 수백만주기를 수행하는 데 이상적이므로 제조 공장의 조립 라인에서 발견되며 매우 빠르게 움직일 수 있습니다. 

유압

유압 액추에이터는 공압 액추에이터와 정확히 동일한 방식으로 작동합니다. 고압 공기 또는 가스를 사용하는 대신 유압 유체라는 비 압축 액체를 사용합니다. 유체는 압축성이 없기 때문에 공압보다 큰 이점이 있으므로 이러한 시스템은 엄청난 힘을 가질 수 있습니다. 그렇기 때문에 파는 사람, 덤프 트럭, 지게차, 트랙터 등과 같은 중장비 건설 장비에만 사용되는 이유입니다.

그들은 어떻게 일합니까?

유압 액츄에이터는 고압 유체를 사용하여 밸브 스위치를 통해 스위칭이 수행되는 곳에서 피스톤을 뒤쪽으로 앞뒤로 밀어 넣습니다. 티Hese 시스템에는 고압 펌프, 고압 밸브 및 배관 및 유압 유체를 고정하기위한 탱크가 필요합니다. 따라서 공간과 돈이 많고 필요한 경우 매우 많은 양의 힘, 유압 장치가 갈 수 있습니다.

유압 액추에이터 사용의 이점은 다음과 같습니다.

1. 적당한 속도가 가능하며 펌프 속도로 제어됩니다.
2. 매우 높은 힘을 얻을 수 있습니다. 
3. 매우 긴 스트로크가 가능합니다.
4. 매우 높은 사이클 신뢰성과 내구성.
5. 액추에이터는 건축이 매우 간단하기 때문에 매우 작고 크기가 작을 수 있습니다. 

단점은 다음과 같습니다.

1. 제어. 유압 액추에이터는 정밀 제어가 거의 없습니다.
2. 시스템이 작동하려면 유압 유체가 필요하며 유체는 매우 독성이 있습니다. 시스템이 실패하면 누출 될 수 있습니다.
3. 유압 펌프가 작동하면 매우 시끄럽고 필요한 힘이 높을수록 노이즈가 커질 수 있습니다.
4. 유압 유체는 예측 가능한 점도에 의존하므로 파이프와 밸브 등을 통해 부드럽게 흐르지 않습니다.이를 통해 파이프와 피팅을 통해 고압에서 유체를 밀기 위해 추가 에너지가 필요합니다. 결과적으로, 유압 시스템은 특히 다양한 기후에서 작동하고 사용하는 데 매우 비효율적입니다.
5. 가격. 이 시스템은 구매 및 설치 비용이 많이 듭니다. 

로타리

다른 유형의 액추에이터는 로터리 액추에이터로, 응용 프로그램의 요구에 따라 회전 운동이 제한된 전원 공급 장치를 사용하여 작동합니다. 로터리 액추에이터의 주요 장점 중 하나는 낮은 속도로 실행되지만 토크 값이 높을수록 효과적으로 로봇 공학 및 기타 산업 자동화 응용 프로그램에 사용하기에 이상적으로 사용되며 일관된 작동주기를위한 고도로 시스템을 요구하는 소비자 등급 전자 제품에 이상적입니다. 로터리 모터는이 토크를 생성하면서 드라이브 샤프트 회전 속도를 높이면 중단없이 원형 ​​원형 동작을 만듭니다. 작동 중 최적의 성능 일관성을 위해 액추에이터는 센서를 사용하여 일반적으로 홀 센서 또는 인코더 형태로 위치 측정을 감지하여 가독성을 위해 뇌에 신호를 전송합니다. 또한 우주 문제의 경우, 이러한 효율적인 액추에이터는 놀라운 기능 사용자 친화적 인 소규모 크기 기능을 제공합니다. 따라서 제한된 공간 영역에서도 사용할 수 있습니다.

원리 :

이러한 유형의 액추에이터에 의해 생성 된 운동은 전기 모터에서 볼 수 있듯이 연속 회전 일 수 있거나 움직임은 고정 각도 회전 일 수있다. 공압적으로 또는 유압식으로 제어되는 로터리 액츄에이터를 사용하면 고정 각도 회전 유형 일 가능성이 높습니다. 이는 메인 샤프트를 회전시키는 랙 또는 피스톤이 지금까지만 움직일 수 있으므로 회전 운동이 사용 가능한 선형 뇌졸중으로 제한되기 때문입니다. . 더 많은 회전이 필요한 경우, 피스톤은 더 슬라이드해야하며, 다른 기어 비율을 사용하여 움직임을 번역합니다. 

로타리 서보

또 다른 카테고리의 로터리 액추에이터, 즉 서보 모터 및 스테퍼 모터가 존재합니다. 이 액추에이터는 전기를 통해 제어됩니다. 따라서 회전 제어 측면에서 주목할만한 정밀도를 동시에 제공하는 동시에 연속 회전 운동을 제공합니다.

이러한 유형의 액추에이터는 일반적으로 회전 운동과 토크가 로터리 모터에 의해 생성되는 로봇 공학 및 소비자 전자 제품에 사용됩니다. 기어 시스템에 의해 속도가 줄어들고 토크가 증가하여 로터리 모션을 생성합니다. 정확한 제어를 얻기 위해 액추에이터는 위치를 측정하는 센서를 갖습니다. 이것은 일반적으로 홀 센서 또는 인코더의 형태로, 위치로 번역하기 위해 신호를 '뇌'로 다시 보냅니다. 서보 모터의 훌륭한 특징은 매우 작고 매우 좁은 곳에서 사용될 수 있다는 것입니다. 

요약

액추에이터는 로타리에서 선형, 유압 및 공압, 솔레노이드 및 전기 기계에 이르기까지 다양한 유형으로 제공됩니다. 각 유형에는 이상적인 응용 프로그램이 있습니다. 유압식으로 구동되는 대형 산업용 로타리 액추에이터는 거대한 오일 파이프 밸브를 열고 마이크로 액츄에이터 로봇 공학 및 소규모 응용 프로그램에 대한 정확성과 정밀도로 작은 12V 전원으로 구동 할 수 있습니다. 액추에이터에 대한 자세한 내용은 액추에이터 세계에서 약간 더 깊이 들어가는 백서를 썼습니다. 그 기사를 읽으십시오 여기. 

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