В данной статье пойдет речь об особом виде привода узлов механизмов – линейных актуаторах.
Линейный актуатор – это устройство, преобразующее один вид энергии (электрической, механической, давления и т.д.) в энергию прямолинейного поступательного движения каретки или штока. Область применения данных механизмов очень обширна, их используют во многих сферах, например:
- привод «форточек» и вентиляционных заслонок в теплицах
- привод распашных ворот, шлагбаумов, дверей
- привод наклона поверхностей медицинских кроватей
- привод домкратов, транспортировочных площадок
- привод подвода рабочего инструмента сельхозтехники и строительной техники
- привод различных исполнительных элементов конвейеров
- привод экзоскелетов
На текущий момент наибольшее распространение получили актуаторы со следующими типами привода:
- с ручным приводом: дешевые, но требуют наличие человека непосредственно в близи исполнительного механизма, имеют либо низкую скорость, либо низкое усилие
- гидравлические (гидравлический цилиндр): имеют лучшее соотношение усилие/габариты, но требуют очень сложной и дорогой гидравлической системы, чувствительны к качеству установки и организации соединительных линий, сложны в облуживании
- пневматические (пневмоцилиндры): просты в установке, обслуживании, но требуют расчета и организации достаточно дорогой пневматической линии, а также не используются для удержания в промежуточных положениях (работа только «от упора до упора»)
- электрические: легко устанавливаются, не требуют обслуживания, но в больших системах (более 25 приводов) выходят дороже, чем пневмоцилиндры с пневматической системой
Из вышеописанного следует, что для систем, где нужно обеспечить привод менее, чем 25 узлов, и не требуются очень большие усилия, лучше использовать линейные актуаторы с электрическим приводом. Разберем этот тип актуаторов на примере линейки Hiwin Mikro.
Большинство актуаторов с электрическим приводом построено по следующей схеме:
Также бывают актуаторы, у которых привод штока осуществляется с помощью пары рейка-шестерня, но он используется реже, т.к. лишен эффекта самоблокирования штока и не удерживает свое положение при снятии напряжения с обмоток двигателя привода.
При проектировании систем, в которых используется электрический линейный актуатор, для его подбора нужно определить следующие основные параметры:
- ход штока
- скорость движения штока
- усилие толкания и усилие втягивания
- напряжение питания и потребляемая мощность
Линейка HIWIN Mikrosystem хорошо сбалансирована и перекрывает наиболее востребованные значения этих параметров:
- доступные ходы штока от 50 мм до 500 мм
- усилие от 30 кгс до 1200 кгс
- скорость штока без нагрузки 3.5 до 55 мм/с
- основных напряжений питания два – это наиболее распространенные для такого класса устройств 12 В и 24 В
- класс защиты от пыли и влаги до IP66
Так же, для снижения стоимости и сроков проектирования, доступна база 3D моделей продукции Hiwin Mikrosystem.
При определении мест установки и способа крепления стоит помнить, что актуаторы не предназначены для восприятия изгибающей нагрузки на шток (исключая специальную серию LAC1), именно поэтому в их конструкции предусмотрены проушины для цилиндрических (шарнирных) опор.
Сам актуатор является лишь исполнительным механизмом, законченное решение он представляет только в сочетании с устройством управления. На практике наиболее часто встречаются 2 типа управления:
- простое управление двумя силовыми кнопками или реле, напрямую подающими питание на актуатор
- управление с помощью специального драйвер-контроллера (например LAK2LR)
Второй вариант предпочтительней, т.к. обеспечивает правильные режимы пуска и остановки актуатора, что снижает его износ и защищает систему питания от скачков силы тока. Так же с помощью использования драйвер-контроллера и специальных актуаторов можно решить задачу синхронной работы приводов (например, контроллер LAK2BN и актуаторы LAN1), это необходимо в устройствах, где одно звено приводят в движение несколько актуаторов их рассинхронизация приведет к перекосу и заклиниванию механизма.
В линейке Hiwin Mikro есть контроллеры и пульты управления, образующие с актуаторами готовые системы автоматизации с человеко-машинным интерфейсом, которые можно легко использовать для, например, привода элементов медицинских кроватей, привода форточек в больших зданиях, привода шлагбаума или ворот, привода дверей, привода телескопов, привода домкратов и других системах.
В итоге хотелось бы отметить, что текущий уровень развития рынка актуаторов и систем управления ими позволяет производителям различной продукции и установок без труда внедрять этот элемент автоматизированного управления, не требуя знаний в области электротехники и АСУ. Если вам интересен данный вид привода, напишите, пожалуйста, нашим техническим специалистам, и они ответят на все ваши вопросы.