Actuators - What is an Actuator?

Bij het kopen van een elektrische lineaire actuator zijn er een paar dingen die u moet overwegen. Ten eerste hebben lineaire actuatoren 4 hoofdkenmerken, die elk verschillende belangrijkheidsniveaus hebben voor elke toepassing.  Dit zijn een slag - kracht - snelheid - IP -beoordeling.  Meestal kiest u eerst de ideale actuator op basis van de slag, vervolgens Force en vervolgens snelheid. Denk aan de snelheid en dwang afweging tegen elkaar. Dus dit betekent dat je een hoge kracht kunt hebben, maar dan zal de snelheid waarschijnlijk lager zijn. Als u hoge snelheid wilt, zal de kracht waarschijnlijk lager zijn. 

Bij het selecteren van de ideale elektrische lineaire actuator moeten verschillende factoren worden overwogen, waaronder:

1. Laadvermogen: De actuator moet in staat zijn om de belasting te ondersteunen die deze zal verplaatsen. Overweeg het gewicht van de belasting en alle andere factoren die van invloed kunnen zijn op het vermogen van de actuator om deze te verplaatsen.
2. Snelheid: De snelheid van de actuator moet overeenkomen met de snelheid die nodig is voor de toepassing. Dit hangt af van de specifieke use case en kan afwegingen tussen snelheid en andere factoren zoals kracht en precisie omvatten.
3. Slaglengte: De actuator moet een slaglengte hebben die geschikt is voor de toepassing. Overweeg de afstand die de actuator moet reizen en eventuele fysieke beperkingen die de slaglengte kunnen beperken.
4. Kracht: De actuator moet voldoende kracht kunnen genereren om de belasting te verplaatsen en elke wrijving of weerstand in het systeem te overwinnen. Dit kan inhouden dat het berekenen van de vereiste kracht op basis van de belasting en de gewenste versnelling of vertraging.
5. Nauwkeurigheid: De actuator moet nauwkeurig genoeg zijn om aan de vereisten van de aanvraag te voldoen. Dit kan het overwegen van factoren zoals nauwkeurigheid, herhaalbaarheid en terugslag inhouden.
6. Omgevingsfactoren: De actuator moet in de beoogde omgeving kunnen werken, rekening houdend met factoren zoals temperatuur, vochtigheid en blootstelling aan stof of andere verontreinigingen.
7. Stroomvoorziening: De actuator moet compatibel zijn met de beschikbare voeding en spanningsvereisten van de applicatie.
8. Lawaai: De actuator moet werken op een geluidsniveau dat acceptabel is voor de toepassing.
9. Besturingsopties: Overweeg de beschikbare besturingsopties, zoals handmatige bedieningselementen, programmeerbare controllers en sensoren, en kies degene die het beste aan de behoeften van de applicatie voldoet.

Door deze factoren zorgvuldig te overwegen, is het mogelijk om een ​​elektrische lineaire actuator te selecteren die zal voldoen aan de specifieke vereisten van de toepassing, waardoor optimale prestaties en betrouwbaarheid worden gewaarborgd.

De slag van een actuator kan ook de extensie worden genoemd. Dit is de afstand waarnaar de staaf doorgaat en zich in en uit uitstrekt. Gewoonlijk worden deze gemeten in inches en kunnen ze variëren van 1 "(inch) slag tot ongeveer 40" slag. Het is niet normaal om actuatoren te hebben met een slag van langer dan 40 "tot 50" vanwege de mechanische beperkingen van de leadschrew in de actuator die de duw- en trekkracht levert.

De snelheid van de actuator is direct gerelateerd aan de overbrengingsverhouding erin. Een hoge overbrengingsverhouding zal de snelheid van de staaf vertraagden die zich uitstrekt in en uit de actuator, maar ook de kracht dramatisch verhoogt. Actuatoren variëren van krachten zo laag als een paar pond tot een paar duizend pond. Een andere manier om meer snelheid en kracht te krijgen, is door de motor groter te maken. Dus als u een DC-motor met grote diameter heeft, kan deze sneller draaien en meer kracht geven. Het is dus ook opmerkelijk dat de grootte ook ruilt met snelheid en kracht ook om dingen verder te compliceren.

Net als stap 2 moet je in deze stap nadenken over met welke snelheid je kunt leven als je een High Force -actuator nodig hebt. De hogere kracht betekent lagere snelheid en vice versa. Bij het overwegen van de krachtvereisten voor het selecteren van de ideale actuator moeten rekening worden gehouden met verschillende factoren, waaronder:

1. Laadgewicht: het gewicht van de belasting die de actuator zal verplaatsen, is een sleutelfactor bij het bepalen van de vereiste kracht. De actuator moet voldoende kracht kunnen genereren om het gewicht van de belasting te overwinnen, evenals elke wrijving of weerstand in het systeem.
2. Versnelling en vertraging: de vereiste kracht is ook afhankelijk van de versnellings- en vertragingspercentages die nodig zijn voor de toepassing. Als de belasting snel moet worden verplaatst, kan een hogere kracht nodig zijn om de gewenste versnelling te bereiken.
3. Afstand en snelheid: de krachtvereisten worden ook beïnvloed door de afstand die de actuator moet reizen en de snelheid waarmee hij moet bewegen. Een langere slaglengte of hogere snelheid vereist meer kracht.
4. Inertie: de traagheid van de belasting en de actuator zelf kunnen ook de krachtvereisten beïnvloeden. Als de belasting hoge traagheid heeft, kan een hogere kracht nodig zijn om deze in beweging te krijgen, terwijl een lagere kracht voldoende kan zijn om zijn beweging te behouden zodra deze beweegt.
5. Wrijving en weerstand: Wrijving en weerstand in het systeem kunnen de krachtvereisten vergroten, omdat de actuator voldoende kracht moet genereren om deze factoren te overwinnen naast het verplaatsen van de belasting.
6. Veiligheidsfactoren: het is ook belangrijk om veiligheidsfactoren te overwegen bij het bepalen van de krachtvereisten. Een hogere kracht kan nodig zijn om ervoor te zorgen dat de belasting veilig en veilig wordt verplaatst, zonder enig risico op schade of letsel.

Door deze factoren in aanmerking te nemen, is het mogelijk om een ​​actuator te selecteren met de juiste krachtmogelijkheden voor de specifieke toepassing, waardoor optimale prestaties en betrouwbaarheid worden gewaarborgd.

De IP -rating is het niveau van weerbescherming die een actuator heeft. Een hogere IP -beoordeling betekent dat de actuator bestand is tegen meer harde omgevingen zoals regen en temperaturen. Een hoge IP -rating van 66, wordt beschouwd als een zeer goede externe actuator van het weertoepassing. Voor gebruik binnenshuis is een IP -rating van 42 echter voldoende. Bij het overwegen van de IP -vereisten (Ingress Protection) voor het selecteren van de ideale actuator, moeten rekening worden gehouden met verschillende factoren, waaronder::

1. Omgeving: de omgeving waarin de actuator zal worden gebruikt, is een sleutelfactor bij het bepalen van de vereiste IP -rating. Overweeg factoren zoals temperatuur, vochtigheid, stof en waterblootstelling.
2. Locatie: de locatie van de actuator binnen het systeem kan ook de IP -vereisten beïnvloeden. Als de actuator zich in een risicovolle gebied bevindt, zoals in de buurt van een waterbron of in een gebied met hoog stof, kan een hogere IP-rating nodig zijn.
3. Wettelijke vereisten: wettelijke vereisten kunnen ook de minimale IP -rating bepalen die nodig is voor de toepassing. Controleer alle relevante voorschriften of normen om naleving te waarborgen.
4. Verwachte levensduur: de verwachte levensduur van de actuator kan ook een factor zijn bij het bepalen van de vereiste IP -rating. Als de actuator naar verwachting lang in gebruik wordt genomen, kan een hogere IP -rating nodig zijn om duurzaamheid en levensduur te waarborgen.
5. Onderhoudsvereisten: overweeg de onderhoudsvereisten voor de actuator en hoe de IP -rating onderhoudsprocedures kan beïnvloeden. Een hogere IP -beoordeling kan het bijvoorbeeld moeilijker maken om toegang te krijgen tot en servicecomponenten in de actuator.

Door deze factoren te overwegen, is het mogelijk om een ​​actuator te selecteren met de juiste IP -beoordeling voor de specifieke toepassing, zodat de actuator betrouwbaar en veilig zal werken in de beoogde omgeving.

Dus nu heb je de actuator, maar hoe monteer je hem? Alle actuatoren komen met wat een galm op elke en van de eenheid wordt genoemd. Hier verbindt u de actuator met een soort beugel. Voor onze actuatoren heeft elke actuator een bepaalde grootte van beugel die aan beide uiteinden past. Sommige actuatoren hebben speciale beugels die boven het lichaam van de actuator passen, maar deze kunnen beperkende bewegingseffecten op de actuator hebben tijdens beweging. 

Er zijn andere factoren waar u aan moet denken bij het selecteren van de ideale actuator. Spanning kan bijvoorbeeld belangrijk zijn. Typisch worden actuatoren standaard in 12 of 24VDC. Hoe zit het met feedbackbestrijding? Als u positionele controle van de actuator nodig hebt, heeft u mogelijk een actuator nodig die een zekere mate van feedback heeft, zoals een Hall -sensor, optische sensor of zelfs een potentiometer ingebouwd in de actuator. Deze apparaten bieden allemaal een feedbacksignaal, zodat een controller zijn positie op elk moment kent. Dit is nodig voor applicaties waar u meer nodig heeft dan eenvoudige end-to-end controle. We hebben een ander blogbericht geschreven dat alleen is gewijd aan dit onderwerp van feedbackactuators hier.

Er zijn veel manieren om de actuator te verbinden, en dit hangt af van welk type controle u hebt of nodig heeft. Een eenvoudige rocker -schakelaarregeling is veruit de gemakkelijkste manier om er een te verbinden, maar je wilt misschien ook een afstandsbediening als een andere vorm van besturing. Voor positionele controle heeft u mogelijk een meer gedetailleerde verbinding nodig. Meestal bieden de meeste elektrische actuatoren een configuratie van 2 draads voor verbinding met stroom of een schakelaar. +/- spanning zijn de draden die leiden vanuit de actuator en het omkeren van die draden naar de stroombron is wat de actuator van richting verandert. Dit proces wordt "de polariteit omkeren" genoemd. Een rocker -schakelaar doet dat voor jou in de schakelaar.

Het meest voorkomende type actuator is een 2 -draads systeem. Door deze draden eenvoudigweg rechtstreeks aan te sluiten op een voeding (meestal 12VDC), wordt de actuator bewogen en het omkeren van de draden zorgt ervoor dat de actuator in de tegenovergestelde richting bewegen. Een rocker -schakelaar is wat dit voor u doet, dus sluit de 2 draden van de actuator aan op de schakelaar en sluit de 2 draden van de stroombron aan op de schakelaar en u bent klaar. Onze schakelaars hebben allemaal de bedradingsschema's op elke productpagina om dit eenvoudig te maken

Andere typen

Pneumatisch

Dit soort actuatoren gebruiken onder druk gezet gas of lucht in een cilinder gecreëerd door een hoge druk pomp Een zuiger verplaatsen om lineaire beweging te creëren. Net als hydraulische actuatoren is het ontwerp van een pneumatische lineaire actuator al lang. Een luchtcompressor wordt gebruikt om de lucht of inert gas in een tank onder druk te zetten en hoge druklucht wordt gebruikt om de zuiger van de actuator in en uit te laten glijden. Zodra de zuiger in de actuator het einde van de reis heeft bereikt, wordt een klepschakelaar vervolgens verplaatst om de klep naar het andere uiteinde van de actuator te openen waar opnieuw hoge druklucht de zuiger in de actuator in de andere richting duwt. 

De voordelen van het gebruik van pneumatiek zijn:

1. Hoge snelheid is mogelijk en wordt geregeld door de drukventiel en het volumetrische vermogen van het systeem.
2. Redelijk hoge krachten kunnen worden bereikt.
3. Er wordt weinig geluid uitgestoten, afgezien van de pomp die de tank drukt.
4. Zeer lange slagen zijn mogelijk.
5. Betrouwbaarheid en duurzaamheid van extreem hoge cyclus.
6. De actuatoren kunnen erg klein en compact zijn, omdat ze vrij eenvoudig zijn in de bouw. 

Nadelen van pneumatische zijn:

1. Extra apparatuur is vereist, zoals een tank en hogedrukpomp.
2. Het hele systeem kan niet lekken als het systeem faalt.
3. Lucht is een samendrukbaar gas, wat betekent dat wanneer een pneumatische actuator een hoge kracht beweegt, er altijd een vertraging is omdat de gas/lucht eerst eerst zal comprimeren voordat het de zuiger in de actuator verplaatst. Dit betekent dat er een vertraging in het systeem zal zijn. Hydraulische actuatoren hebben dit probleem niet.
4. Zeer lage positionele controle is haalbaar. Bekijk de onderstaande video waar we LEGO gebruiken om het gebrek aan controle aan te tonen in vergelijking met een mechanische actuator en gebruik een DTI (Dial Test Indicator) om het verschil weer te geven

Waar worden ze gebruikt?

Ze worden gebruikt waar hoge snelheidsbeweging vereist is, meer dan 30 inch per seconde. Eenmaal geïnstalleerd zijn ze moeilijk om van de ene plaats naar de andere te gaan, omdat ze veel installatietijd vereisen. Deze actuatoren zijn te vinden op de assemblagelijnen van productiefabrieken, omdat ze ideaal zijn voor het uitvoeren van miljoenen cycli zonder onderhoud, en ze kunnen zeer snel bewegen. 

Hydraulisch

Hydraulische actuatoren werken op precies dezelfde manier als pneumatische actuatoren, behalve in plaats van het gebruik van hogedruklucht of gas, gebruiken ze een niet-conpressibele vloeistof die hydraulische vloeistof wordt genoemd. Omdat de vloeistof niet-conpressabel is, heeft het een enorm voordeel ten opzichte van pneumatiek, deze systemen zijn in staat tot immense krachten. Daarom ziet u ze uitsluitend gebruikt op zware bouwapparatuur zoals gravers, dumptrucks, vorkheftrucks, tractoren, enz.

Hoe werken ze?

Hydraulische actuatoren gebruiken hogedrukvloeistof om een ​​zuiger naar achteren en vooruit te duwen waar het schakelen wordt gedaan door klepschakelaars. THese-systemen vereisen hogedrukpompen, hoge drukventielen en leidingen, en een tank om hydraulische vloeistof in te houden. Dus als u veel ruimte en geld heeft en een erg Hoge hoeveelheid kracht, hydraulica kan de beste keuze zijn.

De voordelen van het gebruik van hydraulische actuatoren zijn:

1. Matige snelheid is mogelijk en wordt geregeld door de pompsnelheid.
2. Extreem hoge krachten kunnen worden bereikt. 
3. Zeer lange slagen zijn mogelijk.
4. Betrouwbaarheid en duurzaamheid van extreem hoge cyclus.
5. De actuatoren kunnen erg klein en compact van grootte zijn, omdat ze vrij eenvoudig zijn in constructie. 

De nadelen zijn:

1. Controle. Hydraulische actuatoren hebben zeer weinig precisiecontrole.
2. Hydraulische vloeistof is vereist om het systeem te laten werken en de vloeistof is zeer giftig. Als het systeem faalt, kan het lekken.
3. Wanneer de hydraulische pomp werkt, kan deze erg luidruchtig zijn en hoe hoger de vereiste kracht, hoe luider het geluid.
4. Hydraulische vloeistof is gebaseerd op voorspelbare viscositeit, dus het stroomt niet soepel door buizen en kleppen, enz. Dit vereist extra energie om vloeistof op hoge druk door buizen en fittingen te duwen. Als gevolg hiervan zijn hydraulische systemen zeer inefficiënt om te werken en te gebruiken, vooral in verschillende klimaten.
5. Prijs. Deze systemen zijn duur om te kopen en te installeren. 

Roterend

Een ander type actuator is een roterende actuator, die voornamelijk functioneert door een elektrische voeding te gebruiken met beperkte rotatiebeweging of continue rotatiebewegingen, afhankelijk van de behoeften van de toepassing. Een groot voordeel van roterende actuatoren is dat ze met lagere snelheden werken, maar hogere koppelwaarden produceren, waardoor ze effectief zijn, waardoor ze ideaal zijn voor gebruik in robotica en andere industriële automatiseringstoepassingen, evenals de elektronica van de consumentenkwaliteit die systemen met een hoge torque eisen voor consistente operatiecycli. De roterende motor genereert dit koppel terwijl het versnellen van de aandrijfasrotatie versnelt, waardoor gladde cirkelvormige bewegingen zonder onderbrekingen worden gecreëerd. Voor optimale prestatiebestendigheid tijdens de werking gebruikt de actuator een sensor om zijn positiemetingen te detecteren, typisch in de vorm van een Hall -sensor of encoder, waardoor signalen naar de hersenen worden verzonden voor leesbaarheid. Bovendien worden deze efficiënte actuatoren voor ruimteproblemen geleverd met een opmerkelijk functie-gebruiksvriendelijke kleine capaciteiten; Vandaar dat ze zelfs kunnen worden gebruikt, zelfs in gebieden met beperkte ruimtes.

Het principe:

De beweging die door dit soort actuatoren wordt geproduceerd, kan continue rotatie zijn, zoals te zien in een elektromotor, of beweging kan een vaste hoekrotatie zijn. Met een roterende actuator die pneumatisch of hydraulisch wordt geregeld, hebben ze eerder een vast hoekrotatietype, dit komt omdat het rek of zuiger dat de hoofdas roteert, alleen tot nu toe kan bewegen en dus wordt de rotatiebeweging beperkt door de lineaire slag die beschikbaar is door de lineaire slag die beschikbaar is door de lineaire slag die beschikbaar is door de lineaire slag die beschikbaar is door de lineaire slag die beschikbaar is door de lineaire slag die beschikbaar is door de lineaire slag die beschikbaar is door de lineaire slag die beschikbaar is door de lineaire slag die beschikbaar is door de lineaire slag die beschikbaar is door de lineaire slag die beschikbaar is door de lineaire slag die beschikbaar is door de lineaire slag die beschikbaar is, . Als meer rotatie vereist is, zou de zuiger verder moeten glijden en wordt een andere overbrengingsverhouding gebruikt om de beweging te vertalen. 

Roterende servo

Er bestaat een andere categorie Rotary Actuator, namelijk de servomotor en stappenmotor. Deze actuatoren worden geregeld via elektriciteit. Waardoor een continue rotatiebeweging wordt geboden en tegelijkertijd een opmerkelijke precisie biedt in termen van rotatiecontrole.

Dit soort actuatoren worden vaak gebruikt in robotica en consumentenelektronica waar rotatiebewegingen en koppel worden geproduceerd door een roterende motor. De snelheid wordt verlaagd en het koppel verhoogd door een tandwielsysteem om de roterende beweging te creëren. Om nauwkeurige controle te krijgen, heeft de actuator een sensor die positie meet. Dit is meestal in de vorm van een Hall -sensor of encoder die een signaal terugstuurt naar de 'hersenen' om zich in een positie te vertalen. Een geweldig kenmerk van Servo Motors is dat ze heel klein kunnen worden gemaakt en op zeer strakke plaatsen kunnen worden gebruikt. 

Samenvatting

Actuatoren zijn er in veel verschillende typen, van rotatie tot lineair, hydraulisch en pneumatisch, solenoïde en elektromechanisch. Elk type heeft een ideale toepassing. Grote industriële roterende actuatoren die hydraulisch aangedreven zijn, zijn geweldig voor het openen van enorme oliepijpkleppen, en micro-actuators Kan worden aangedreven door kleine 12V -stroombronnen met grote nauwkeurigheid en precisie voor robotica en kleine toepassingen. Voor meer informatie over actuatoren hebben we een whitepaper geschreven dat een beetje meer diepte in de wereld van actuatoren gaat. Lees dat artikel hier. 

FIRGELLI® Actuatoren zijn speciaal ontworpen en geproduceerd met materialen van hoge kwaliteit om u de perfecte balans tussen vermogen, controle en prijs te geven om uw automatiseringssystemen te bouwen.