Actuators - What is an Actuator?

Unraveling the Complexities of Actuators: Understanding Their Definition, Mechanisms, Varied Applications, and Impact on Modern Engineering and Technology

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  • Aktuatoren - Ein bewegungsgesteuertes...
  • Was ist ein Aktuator und was machen sie?

    Ein Aktuator ist ein Gerät, das eine Art Bewegung erstellt, normalerweise linear oder rotär. Um einen Stellantrieb zu betreiben, erfordert es eine Eingangsenergiequelle, normalerweise elektrische oder hydraulische Flüssigkeit, kann aber auch pneumatisch sein, das Druckluft verwendet. Die Ausgangsbewegung wird in Form einer Welle drehen oder eines Stabes, der sich erstreckt oder zurückzieht, und so dass sich einst mit etwas verbunden ist, was sich so oft wiederholt wie gewünscht bewegt, ohne dass ein menschlicher Eingriff erforderlich ist.

    Ein Aktuator im Prinzip kann daher als Gerät beschrieben werden, das Energie in Bewegung umwandelt. Aktuatoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, von Robotik und industrieller Automatisierung bis hin zu Transport- und Luft- und Raumfahrt. Sie werden verwendet, um mechanische Systeme zu steuern und zu bewegen und können je nach Art der Energie, die sie konvertieren, wie elektrische, pneumatische oder hydraulische Aktuatoren in verschiedene Arten eingeteilt werden.

     

     

    Einige gängige Arten von Aktuatoren umfassen lineare Aktuatoren, die die Rotationsbewegung in lineare Bewegung umwandeln, und rotierende Aktuatoren, die die lineare Bewegung in Drehbewegung umwandeln. Lineare Aktuatoren werden häufig in Anwendungen wie industrieller Automatisierung, Robotik und medizinischen Geräten verwendet, während Rotationsaktuatoren häufig in Anwendungen wie Ventilen, Turbinen und Pumpen verwendet werden. Wir haben einen umfangreichen Blog über lineare Aktuatoren 101 geschrieben Hier

    Elektrische lineare Aktuatoren - Art des Stellantriebs

    Darüber hinaus gibt es verschiedene Arten von Aktuatoren, die auf der Technologie basieren, die sie verwenden, wie z. B.:

    • Elektrische Aktuatoren Diese werden durch Strom angetrieben und können basierend auf der Art des verwendeten Elektromotors wie DC -Motoren, Schrittmotoren und Wechselstrommotoren weiter klassifiziert werden.
    • Pneumatischer Aktuator: Diese werden mit Druckluft angetrieben und werden üblicherweise in industriellen Automatisierungs- und Robotikanwendungen eingesetzt.
    • Hydraulische Aktuatoren: Diese werden durch Flüssigkeitsdruck angetrieben und werden üblicherweise in hochkarätigen industriellen Anwendungen wie Bauanlagen und schweren Maschinen verwendet.

    Es ist wichtig zu beachten, dass die Auswahl des Aktuators von der spezifischen Anwendung abhängt, einschließlich Faktoren wie Last, Geschwindigkeit und Betriebsumgebung.

    Auswählen des idealen Aktuators

    Beim Kauf eines elektrischen linearen Aktuators müssen Sie einige Dinge berücksichtigen. Erstens haben lineare Aktuatoren 4 Hauptmerkmale, von denen jede für jede Anwendung unterschiedliche Bedeutung hat. Dies sind Schlaganfall - Kraft - Geschwindigkeit - IP -Bewertung. Normalerweise wählen Sie zuerst den idealen Aktuator basierend auf dem Schlaganfall und zwingen dann auf, dann zu Geschwindigkeit. Erinnern Sie sich an die Geschwindigkeit und den Kompromiss gegeneinander. Das bedeutet also, dass Sie eine hohe Kraft haben können, aber dann wird die Geschwindigkeit wahrscheinlich niedriger sein. Wenn Sie eine hohe Geschwindigkeit wünschen, ist die Kraft wahrscheinlich niedriger.

    Bei der Auswahl des idealen elektrischen linearen Aktuators sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden, darunter:

    1. Belastungskapazität: Der Aktuator sollte in der Lage sein, die Last zu unterstützen, die er bewegt. Betrachten Sie das Gewicht der Last und alle anderen Faktoren, die die Fähigkeit des Aktuators beeinflussen können, sie zu bewegen.
    2. Geschwindigkeit: Die Geschwindigkeit des Aktuators sollte mit der für die Anwendung erforderlichen Geschwindigkeit übereinstimmen. Dies hängt vom spezifischen Anwendungsfall ab und kann Kompromisse zwischen Geschwindigkeit und anderen Faktoren wie Kraft und Präzision beinhalten.
    3. Schlaganfalllänge: Der Aktuator sollte eine für die Anwendung geeignete Schlaganfalllänge haben. Betrachten Sie die Entfernung, die der Aktuator reisen muss, und alle physischen Einschränkungen, die die Schlaganfalllänge einschränken können.
    4. Kraft: Der Aktuator sollte in der Lage sein, genügend Kraft zu erzeugen, um die Last zu bewegen und jede Reibung oder den Widerstand im System zu überwinden. Dies kann die Berechnung der erforderlichen Kraft basierend auf der Last und der gewünschten Beschleunigung oder Verzögerung beinhalten.
    5. Präzision: Der Aktuator sollte präzise genug sein, um die Anforderungen der Anwendung zu erfüllen. Dies kann die Berücksichtigung von Faktoren wie Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Gegenreaktion beinhalten.
    6. Umweltfaktoren: Der Stellantrieb sollte in der Lage sein, in der beabsichtigten Umgebung zu operieren, wobei Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Staubbekämpfung oder andere Verunreinigungen berücksichtigt werden.
    7. Stromversorgung: Der Aktuator sollte mit den verfügbaren Stromversorgungs- und Spannungsanforderungen der Anwendung kompatibel sein.
    8. Rauschen: Der Aktuator sollte mit einem Geräuschpegel arbeiten, der für die Anwendung akzeptabel ist.
    9. Steuerungsoptionen: Betrachten Sie die verfügbaren Steuerungsoptionen, z. B. manuelle Steuerelemente, programmierbare Controller und Sensoren, und wählen Sie die aus, die den Anforderungen der Anwendung am besten entspricht.

    Durch die sorgfältige Prüfung dieser Faktoren ist es möglich, einen elektrischen linearen Aktuator auszuwählen, der die spezifischen Anforderungen der Anwendung erfüllt und eine optimale Leistung und Zuverlässigkeit sicherstellt.

    Auswählen des idealen linearen Aktuators

    Schritt 1. Welcher Schlaganfall (Erweiterung) benötigen Sie:

    Der Hub eines Aktuators kann auch als Erweiterung bezeichnet werden. Dies ist die Entfernung, durch die sich die Stange durchdringt und sich ausdehnt. Normalerweise werden diese in Zoll gemessen und können von 1 "Zoll) Schlaganfall bis zu einem Hub von rund 40" liegen. Es ist nicht normal, Aktuatoren mit einem Strich von länger als 40 bis 50 "zu haben, da die mechanischen Einschränkungen der Bleischraube innerhalb des Aktuators, der die Druck- und Ziehkraft liefert, liefert.

    Schritt 2. Betrachten Sie die erforderliche Geschwindigkeit:

    Die Geschwindigkeit des Aktuators hängt direkt mit dem Getriebeverhältnis zusammen. Ein Hochgesprachverhältnis verlangsamt die Geschwindigkeit der Stange, die sich in und aus dem Aktuator erstreckt, aber auch die Kraft dramatisch erhöht. Die Aktuatoren reichen von Kräften wie ein paar Pfund bis zu ein paar tausend Pfund. Eine andere Möglichkeit, mehr Geschwindigkeit und Kraft zu erzielen, besteht darin, den Motor größer zu machen. Wenn Sie also einen DC-Motor mit großem Durchmesser haben, kann er schneller drehen und mehr Kraft verleihen. Es ist also auch bemerkenswert, dass die Größe auch mit Geschwindigkeit und Zwang abbaut, nur um die Dinge weiter zu komplizieren.

    Schritt 3. Betrachten Sie die erforderliche Kraft:

    Ähnlich wie bei Schritt 2 müssen Sie in diesem Schritt darüber nachdenken, mit welcher Geschwindigkeit Sie leben können, wenn Sie einen Aktuator mit hoher Kraft benötigen. Die höhere Kraft bedeutet langsamere Geschwindigkeit und umgekehrt. Bei der Betrachtung der Kraftanforderungen für die Auswahl des idealen Aktuators sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden, einschließlich:
    1. Lastgewicht: Das Gewicht der Last, die sich der Stellantrieb bewegt, ist ein Schlüsselfaktor bei der Bestimmung der erforderlichen Kraft. Der Aktuator sollte in der Lage sein, genügend Kraft zu erzeugen, um das Gewicht der Last sowie jede Reibung oder jeden Widerstand im System zu überwinden.
    2. Beschleunigung und Verzögerung: Die erforderliche Kraft hängt auch von den für die Anwendung erforderlichen Beschleunigungs- und Verzögerungsraten ab. Wenn die Last schnell bewegt werden muss, kann eine höhere Kraft erforderlich sein, um die gewünschte Beschleunigung zu erreichen.
    3. Entfernung und Geschwindigkeit: Die Kraftanforderungen werden auch von der Entfernung beeinflusst, die der Aktuator reisen muss, und die Geschwindigkeit, mit der er sich bewegen muss. Eine längere Hublänge oder eine schnellere Geschwindigkeit erfordert mehr Kraft.
    4. Trägheit: Die Trägheit der Last und der Stellantrieb selbst kann auch die Kraftanforderungen beeinflussen. Wenn die Last eine hohe Trägheit aufweist, kann eine höhere Kraft erforderlich sein, um sie in Bewegung zu bringen, während eine niedrigere Kraft möglicherweise ausreicht, um ihre Bewegung aufrechtzuerhalten, sobald sie sich bewegt.
    5. Reibung und Widerstand: Reibung und Widerstand im System können die Kraftanforderungen erhöhen, da der Stellantrieb genügend Kraft erzeugen muss, um diese Faktoren zusätzlich zur Verschiebung der Last zu überwinden.
    6. Sicherheitsfaktoren: Es ist auch wichtig, bei der Bestimmung der Kraftanforderungen Sicherheitsfaktoren zu berücksichtigen. Eine höhere Kraft kann notwendig sein, um sicherzustellen, dass die Last sicher und sicher bewegt wird, ohne Schäden oder Verletzungen.

    Durch die Berücksichtigung dieser Faktoren ist es möglich, einen Aktuator mit den entsprechenden Kraftfunktionen für die spezifische Anwendung auszuwählen, um eine optimale Leistung und Zuverlässigkeit sicherzustellen.

    Schritt 4. IP -Bewertung:

    Die IP -Bewertung ist der Niveau des Wetterschutzes, den ein Aktuator hat. Eine höhere IP -Bewertung bedeutet, dass der Aktuator heftigere Umgebungen wie Regen und Temperaturen standhalten kann. Eine hohe IP -Bewertung von 66 gilt als sehr gute externe Art des Wetterantragsantriebs. Für den Innenbereich ist jedoch eine IP -Bewertung von 42 angemessen. Bei der Betrachtung der IP -Anforderungen (Eingangsschutz) zur Auswahl des idealen Aktuators sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden, einschließlich :::
    1. Umgebung: Die Umgebung, in der der Aktuator verwendet wird, ist ein Schlüsselfaktor bei der Ermittlung der erforderlichen IP -Bewertung. Betrachten Sie Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Staub und Wasserbelastung.
    2. Ort: Der Ort des Aktuators innerhalb des Systems kann auch die IP -Anforderungen beeinflussen. Wenn sich der Aktuator in einem Hochrisikobereich wie einer Wasserquelle oder in einem Bereich mit hohen Staubniveaus befindet, kann eine höhere IP-Bewertung erforderlich sein.
    3. Regulatorische Anforderungen: Die regulatorischen Anforderungen können auch die für die Anwendung erforderliche Mindest -IP -Bewertung bestimmen. Überprüfen Sie unbedingt relevante Vorschriften oder Standards, um die Einhaltung der Einhaltung zu gewährleisten.
    4. Erwartete Lebensdauer: Die erwartete Lebensdauer des Aktuators kann auch ein Faktor für die Ermittlung der erforderlichen IP -Bewertung sein. Wenn erwartet wird, dass der Aktuator über einen längeren Zeitraum in Betrieb ist, kann eine höhere IP -Bewertung erforderlich sein, um die Haltbarkeit und Langlebigkeit sicherzustellen.
    5. Wartungsanforderungen: Berücksichtigen Sie die Wartungsanforderungen für den Aktuator und wie sich die IP -Bewertung auf Wartungsverfahren auswirken kann. Beispielsweise kann eine höhere IP -Bewertung es schwieriger machen, im Aktuator zugreifen zu können, und Servicekomponenten.

    Durch die Betrachtung dieser Faktoren ist es möglich, einen Aktuator mit der entsprechenden IP -Bewertung für die spezifische Anwendung auszuwählen, um sicherzustellen, dass der Aktuator in der beabsichtigten Umgebung zuverlässig und sicher arbeitet.

    Schritt 5. So montieren Sie den Aktuator

    Jetzt hast du den Aktuator, aber wie montierst du ihn? Alle Aktuatoren kommen mit einem sogenannten Griff in jedem und der Einheit. Hier verbinden Sie den Aktuator mit einer Art Klammer. Für unsere Aktuatoren hat jeder Aktuator eine bestimmte Größe der Klammer, die an beiden Enden passt. Einige Aktuatoren haben spezielle Klammern, die über den Körper des Aktuators passen, aber diese können während der Bewegung restriktive Bewegungseffekte auf den Aktuator haben.

    Schritt 6. Welche anderen Faktoren dürfen ich berücksichtigen müssen:

    Es gibt noch andere Faktoren, über die Sie bei der Auswahl des idealen Aktuators nachdenken müssen. Die Spannung kann beispielsweise wichtig sein. In der Regel kommen die Aktuatoren im Standard 12 oder 24 VDC. Wie wäre es mit Feedback Control? Wenn Sie die Position des Stellantriebs benötigen, benötigen Sie möglicherweise einen Aktuator, der ein gewisses Maß an Feedback wie einen Hallsensor, einen optischen Sensor oder sogar einen in den Stellantrieb eingebauten Potentiometer enthält. Diese Geräte bieten alle ein Feedback -Signal, so dass ein Controller jederzeit seine Position kennt. Dies ist für Anwendungen erforderlich, bei denen Sie mehr als eine einfache End-to-End-Kontrolle benötigen. Wir haben einen weiteren Blog -Beitrag geschrieben, der nur zu diesem Thema der Feedback -Aktuatoren gewidmet istHier.

    So verbinden Sie den Aktuator

    Es gibt viele Möglichkeiten, den Aktuator zu verbinden, und dies hängt davon ab, welche Art von Steuerung Sie haben oder benötigen. Ein einfacher Rocker Switch Control ist bei weitem der einfachste Weg, um eine zu verbinden. Möglicherweise möchten Sie auch eine Fernbedienung als eine andere Form der Kontrolle. Für die Positionsregelung benötigen Sie möglicherweise eine detailliertere Verbindung. In der Regel die meisten elektrischen Aktuatoren bieten eine 2 -Draht -Konfiguration zum Anschließen an Strom oder einen Schalter. +/- Spannung sind die Drähte, die vom Stellantrieb führen, und die Umkehrung dieser Drähte in die Stromquelle lässt den Aktuator die Richtung ändern. Dieser Prozess wird als "Umkehrung der Polarität" bezeichnet. Ein Rocker -Switch macht das für Sie im Schalter.

    Zwei Drahtantriebsverbindungsmethoden:

    Die häufigste Art von Aktuator ist ein 2 -Draht -System. Wenn Sie diese Drähte einfach direkt an eine Stromversorgung (normalerweise 12VDC) anschließen, bewegen sich der Aktuator und das Umkehr der Drähte bewegt sich den Stellantrieb in die entgegengesetzte Richtung. Ein Rocker -Switch ist das für Sie. Schließen Sie die 2 Drähte aus dem Aktuator an den Schalter an und verbinden Sie die 2 Drähte von der Stromquelle an den Schalter, und Sie sind fertig. Unsere Schalter haben alle die Schaltpläne auf jeder Produktseite, um dies einfach zu machen

    Kabelmethoden für Feedback -Aktuator:

    Aktuatoren mit integriertem Feedback haben mehr Drähte. Normalerweise 2 zusätzliche Drähte und in einigen Fällen 4 zusätzliche Drähte. Diese Drähte müssen an den richtigen Ort gehen. Hallsensor und optische Sensoranträge sind normalerweise gleich verdrahtet. Ein Potentiometer -Aktuator, der immer nur 3 Drähte hat, wird ein wenig anders sein. Alle FIRGELLI Feedback -Aktuatoren lassen das Schaltplan auf den Aktuator gedruckt.

    Der Begriff Aktuator stammt aus dem Akt, etwas zu betätigen, mit anderen Worten, etwas zu betätigen. Um den Ausdruck dessen zu vereinfachen, wie er tut, liest ein Aktuator ein Signal und dann betätigt es oder arbeitet.Aktuatoren sind in der Regel Teil eines Gesamtsystems, einer Maschine oder eines Geräts in etwas Größeres integriert, um nützliche Arbeiten in irgendeiner Form zu erzeugen. Es ist eine Komponente in dieser Maschine, die etwas tut, indem sie sich bewegen.

    Damit ein Aktuator arbeitet, erfordert es einen Energiequelleneintrag, normalerweise elektrische Energie. Es erfordert auch einen externen Signaleingang in irgendeiner Form, um dem Aktuator zu sagen, was zu tun ist, und dann betätigt das Gerät. Der Ausgang erfolgt normalerweise in Form einer Bewegung, die entweder rotär oder linear sein kann, mit der das gewünschte Ergebnis in einem System erzielt wird. Der lustige Teil ist, dass einige Aktuatoren andere Aktuatoren verwenden, um sie zum Betrieb zu bringen. Beispielsweise würde ein hydraulischer linearer Aktuator einen Magnetantrieb verwenden, um die Hochdruckflüssigkeit in den Hauptkolben des Aktuators zu öffnen und zu schließen. Wie Sie sehen, werden diese Geräte also an so vielen Stellen und Anwendungen verwendet.

    Aktuatoren in Autos

    Schauen wir uns ein typisches Beispiel für ein Aktuatorsystem an, das in unserem Alltag verwendet wird. Die Erwärmung in einem Auto hat sowohl heiße als auch Kalttemperatureinstellungen sowie einen Lüfter mit unterschiedlichen Kraftpegeln. Die Temperatureinstellung wird von einem Aktuator gesteuert, der reguliert, wie viel Luft über einem Wärmetauscher fließt. Dieser Aktuator steuert die Luftstromposition, desto mehr fließt er über den Wärmetauscher, je heißer die Luft umgekehrt ist, desto weiter ist es vom Wärmetauscher, je Kühler sie ist.

     

     

    Aktuatoren in Autos

    Geschichte der Aktuatoren

    Aktuatoren gibt es seit über 100 Jahren und ihr Name kam von dem, was sie tun, sie betätigen etwas. Das heißt, sie bewegen etwas, indem sie öffnen oder schließen, drücken oder zogen, heben oder fallen usw. Die häufigste Art von Aktuator, die Sie jeden Tag verwenden Elektrischer linearer Aktuator Wird verwendet, um den Kofferraum in einem Auto zu öffnen und zu schließen. Dies sind sehr häufige Arten von elektromechanischen Aktuatoren, die in unserem täglichen Leben ausgiebig eingesetzt werden. Bevor Strom geschaffen wurde, wurden sie noch hergestellt, aber von Menschen kontrolliert, wie z. B. ein Riegel an einer Tür.

    Was machen Sie?

    Wie festgestellt, wandelt ein Aktuator Energie in Bewegung um, kann aber auch dazu beitragen, diese Bewegung und Energie zu kontrollieren.

    Die Variablen in einem Aktuatorsystem sind die Art der Energie, die Eingangsmenge und die Bewegungsgeschwindigkeit. Was immer konsistent sein wird, ist die Notwendigkeit einer Energiequelle und der Erzeugung mechanischer Bewegung. Aktuatoren arbeiten auch mit denselben Komponenten, obwohl diese je nach Art des Aktuators und seiner Funktion unterschiedlich aussehen.

    Energiequelle

    Die Stromquelle kann, wie erläutert, elektrisch, Luft oder Gas, Wasser oder eine andere Art von Energiequelle sein. Diese sind jedoch am häufigsten beim Betrieb von Aktuatoren.

    Stromwandler

    Der Leistungswandler überträgt die Stromquelle in den Aktuator im Einklang mit den Einheiten oder Messungen, die auf einem Controller oder in seinem Design detailliert sind.

    Ein hydraulisches proportionales Ventil ist ein Beispiel für einen auf dem Wasser verwendeten Leistungswandler - ein mechanischer Teil, der das Wasser einläuft oder ausschaltet, sodass der Wasserfluss mit der Eingangsrate und dem gewünschten Bewegungsausgang entspricht.

    Elektrische Wechselrichter sind ein weiteres Beispiel, das in der Industrie häufig verwendet wird, um Gleichstromstrom in abwechselnden Strom Strom umzuwandeln. Sie können wie rechteckige elektronische Laufwerke oder Schaltungen aussehen.

    Aktuatordefinition

    Wenn es um den Betrieb vieler moderner Systeme in mehreren Sektoren geht, spielt keiner eine grundlegendere Rolle als Aktuatoren. Diese kritischen Geräte helfen bei der Umwandlung von Energie in Bewegung oder mechanische Kraft - wesentliche Anforderungen für die Steuerung von Mechanismen mit Präzision. Sie sind in verschiedenen Typen (hydraulisch, pneumatisch, elektrisch und mechanisch) erhältlich, die ihre jeweiligen einzigartigen Funktionen von kleinen Komponenten ausgerichtet haben - anspruchsvolle Telefonie -Geräte/Automobile bis hin zu größeren Industriemaschinen in Herstellungsanlagen und fortgeschrittenen Aerospace -Bestreben. Ihr Hauptwert liegt darin, wie sie wichtige Parameter wie Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Kraft regulieren können. Aktuatoren sind unverzichtbare Komponenten über Bereiche hinweg, einschließlich Robotikautomatisierung und Steuerungstechnik.

     

    Mechanische Belastung

    Die mechanische Belastung ist eine physische Belastung oder Gegenkraft des Systems, die gegen die Energie arbeitet, die der Aktuator erzeugt. Als solches führt das System dazu, mehr Leistung zu erzeugen.

    Ein alltägliches Beispiel für dieses Zusammenspiel ist zu sehen, wenn ein Auto bergauf fährt. Die Neigung oder Steigung ist eine Ladung, gegen die der Motor arbeitet. Um sich zu bewegen, muss das Auto seine Geschwindigkeit erhöhen. Im Maschinenbau kann als Teil des Systemdesigns eine mechanische Belastung bearbeitet werden.

    Controller für einen Aktuator

    Der Controller ist ein Gerät, das den Stellantrieb aktiviert und die Ausgabe steuert und seine Richtung, Kraft und seine Langlebigkeit leitet. Es hindert das System daran, an seinen eigenen Geräten zu arbeiten, und ermöglicht Grenzen an beiden Enden der Umwandlung, die der Bediener überwachen kann.

    Es kann sich um ein elektrisches, elektronisches oder mechanisches Gerät handeln und wie ein Knopf, einen Hebel, einen Schalter oder ein Zifferblatt aussehen. Es gibt jedoch viele verschiedene Beispiele, wenn es darum geht, einen Aktuator zu betreiben.

    Aktuator Controller

    Verschiedene Anwendungen

    Egal, ob Sie sich lineare oder rotierende Aktuatoren ansehen, ihre Liste der Anwendungen ist endlos. Sie sind wahrscheinlich in einem Gerät in Ihrer Nähe, einschließlich Ihres Mobiltelefons. Ohne sie wären viele industrielle Anwendungen weitaus weniger effizient.

    Häufige Verwendungen linearer Aktuatoren

    Materialhandhabung: Herstellungsanlagen und Lagerhäuser haben zweifellos eine Verwendung für Materialhandhabungssysteme, bei denen lineare Aktuatoren unglaublich nützlich sind, um die effektive und schnelle Kontrolle und Verarbeitung von Waren, einschließlich Förderbandsystemen, zu nützlich.

    wie Aktuatoren verwendet werden

    Schneidausrüstung: Die Verwendung einer Maschine zum Schneiden schützt die Sicherheit des Menschen, wenn es sich um sich wiederholende Aufgaben handelt, die scharfe oder gefährliche Geräte beinhalten. Lineare Aktuatoren können Maschinen für ein genaues Schneiden, einschließlich Holz, Glas oder Karte, mit Strom versorgen.

    Rohstoffverarbeitung: Beispiele für die Verwendung von Aktuatoren in der Rohstoffverarbeitung sind Glas-/Keramiköfen oder Marmor-/Holzbearbeitungsmaschinen und in Verbindung mit Trendautomationsfunktionen können sie effizienter und genauer arbeiten.

    Robotik: Robotik ist ein klassisches und offensichtliches Beispiel dafür, wo lineare Aktuatoren verwendet werden und deren Einsatz mehr Innovationen und Abwechslung hier zu sehen ist.

    Aktuatoren in Robotern

    Von der Alltäglichen bis zum Hochleistungsbereich gibt es viele Arten von Aktuatoren, die in so vielen alltäglichen Anwendungen verwendet werden, die meistens nicht sichtbar sind, aber in irgendeiner Form arbeiten.

    Verschiedene Typen

    Magnetantrieb

    Lassen Sie uns einen weiteren sehr häufigen Aktuatortyp untersuchen, und das ist der Magnetaktuator. Solenoide funktionieren wie ein Relais; Sie nehmen einen elektrischen Strom auf und erzeugen ein elektromagnetisches Feld. Es ist diese magnetische Kraft, die dann eine Stange ein- und auszieht. Je höher das Magnetfeld, das dem Magnetantrieb geliefert wird, desto mehr Kraft erzeugt und Visa-Versa. Diese sind sehr einfache Eins/Aus -Anträge, was nur sehr wenige Kontrolloptionen bedeutet. Zum Beispiel haben Magnetaktuatoren keine wirkliche Kontrolle über Geschwindigkeit oder Kraft und auch eine sehr begrenzte Hublänge. Es ist selten, einen Magnet -Aktuator mit mehr als 2 Zoll (Zoll) Schlaganfall zu finden.

    Solenoid -Aktuatoren

    Die zentrale Verriegelung an Autotüren ist die häufigste Art des verwendeten Magnetaktuators. Sie verbinden und trennen den Riegel einfach vom Türgriff. Der Kontrollmechanismus ist auch sehr einfach; Ein einzelner Impuls von 12 -V -Gleichstrom -Elektrizität wird an den Magneten gesendet, um ihn zu betätigen, und eine Feder kehrt zurück.

    Im Folgenden finden Sie einen typischen Magnetaktuator, der in den meisten Autos verwendet wird. Wenn sie unbekannt aussehen, dann, weil die meisten Menschen nicht in den Türverkleidungen eines Autos sehen.

    Arten von Aktuator

    Piezo -Aktuator

    Die Bewegung dieser Aktuatoren entsteht aus der Spannung und erfordern sehr große Spannungen, damit sie sich erweitern und verziehen können, in der Regel über 200 V. DerPiezo Material ist eine Art Keramik, es ist sehr spröde und hat viele Schichten mit Metallplatten zwischen jeder Schicht, sodass jeder Piezo -Stapel energiegeladen wird.

    Für eine sehr geringe Änderung der Länge sind große Mengen an Spannung erforderlich, in der Regel wird ein Piezo nur um etwa 1% seiner Größe erweitert, aber seine Kraft ist sehr hoch. Dies bedeutet, dass Sie die Erweiterung der Piezo -Stapel für mehr verstärken können, um mehr zu bekommen, um mehr zu bekommen, um mehr zu bekommen, um mehr zu bekommen Bewegung, aber eine Handelskraft für die Entfernung. Die Verstärkung kann mechanisch durchgeführt werden, wie beispielsweise mit einem Hebel, aber Piezos werden normalerweise in Anwendungen verwendet, bei denen Sie sehr hohe Präzision benötigenUnd Kontrolle. Sie werden am häufigsten als Kraftstoffinjektoren für Autos verwendet, bei denen der Piezo -Aktuator das Kraftstoffvolumen in den Zylinder steuert. wobei die Steuerebene auf die Mikrometer zurückzuführen sein muss (ein-MillionTH eines Messgeräts).

    Piezo -Aktuatoren

    Pneumatikantrieb

    Diese Arten von Aktuatoren verwenden Druckgas oder Luft in einem Zylinder, der durch einen Hochdruck erzeugt wird Pumpe Um einen Kolben zu bewegen, um eine lineare Bewegung zu erstellen. Wie hydraulische Aktuatoren gibt es das Design eines pneumatischen linearen Aktuators schon lange. Ein Luftkompressor wird verwendet, um die Luft- oder Inertgas in einem Tank unter Druck zu setzen, und Hochdruckluft wird verwendet, um den Kolben des Aktuators ein- und ausrutschen zu lassen. Sobald der Kolben im Aktuator das Ende der Reise erreicht hat, wird ein Ventilschalter bewegt, um das Ventil am anderen Ende des Stellantriebs zu öffnen, wo wieder Hochdruckluft den Kolben in den Aktuator in die andere Richtung drückt.

    Pneumatisch

    Die Vorteile der Verwendung von Pneumatik sind:

      1. Hohe Geschwindigkeit ist möglich und wird durch das Druckventil und die volumetrische Kapazität des Systems gesteuert.
      2. Es können ziemlich hohe Kräfte erreicht werden.
      3. Der kleine Klang wird abgesehen von der Pumpe, die den Tank unter Druck setzt.
      4. Sehr lange Schläge sind möglich.
      5. Extrem hohe Zykluszuverlässigkeit und Haltbarkeit.
      6. Die Aktuatoren können sehr klein und kompakt sein, da sie im Bau recht einfach sind.

    Nachteile von Pneumatik sind:

    1. Zusätzliche Ausrüstung ist erforderlich wie Tank und Hochdruckpumpe.
    2. Das gesamte System kann nicht auslaufen lassen, wenn das System ausfällt.
    3. Luft ist ein komprimierbares Gas, was bedeutet, wenn ein pneumatischer Aktuator eine hohe Kraft bewegt, gibt es immer eine Verzögerung, da das Gas/die Luft auf natürliche Weise zuerst komprimiert wird, bevor er den Kolben in den Aktuator bewegt. Dies bedeutet, dass es eine Verzögerung im System geben wird. Hydraulische Aktuatoren haben dieses Problem nicht.
    4. Eine sehr geringe Positionskontrolle ist erreichbar. Sehen Sie sich das Video unten an, in dem wir LEGO verwenden, um die mangelnde Kontrolle im Vergleich zu einem mechanischen Aktuator zu demonstrieren, und verwenden Sie einen DTI (Dial -Test -Indikator), um den Unterschied anzuzeigen

    Wo werden sie benutzt?

    Sie werden verwendet, wenn Hochgeschwindigkeitsbewegungen erforderlich sind, über 30 Zoll pro Sekunde. Nach der Installation sind sie schwer von einem Ort zum anderen zu wechseln, da sie viel Installationszeit benötigen. Diese Aktuatoren befinden sich in den Montagelinien der Fertigungsfabriken, da sie ideal für die Durchführung von Millionen von Zyklen ohne Wartung sind und sich sehr schnell bewegen können.

    Hydraulische Aktuatoren

    Hydraulische Aktuatoren arbeiten genauso wie pneumatische Aktuatoren, außer dass sie eine nichtkompressible Flüssigkeit namens Hydraulikflüssigkeit verwenden, sondern anstatt Hochdruckluft oder Gas zu verwenden. Da die Flüssigkeit nicht kompressbar ist, hat sie einen großen Vorteil gegenüber der Pneumatik, diese Systeme können immense Kräfte in der Lage sind. Aus diesem Grund sehen Sie, wie sie ausschließlich für Hochleistungsbaugeräte wie Digger, Müllkippe, Gabelstaplerlastwagen, Traktoren usw. verwendet werden.

    Hydraulische Aktuatoren

    Wie arbeiten Sie?

    Hydraulische Aktuatoren verwenden Hochdruckflüssigkeit, um einen Kolben rückwärts und nach vorne zu drücken, wo die Schaltung durch Ventilschalter durchgeführt wird. THESE-Systeme erfordern Hochdruckpumpen, Hochdruckventile und Rohrleitungen sowie einen Tank, um hydraulische Flüssigkeit zu halten. Wenn Sie also viel Platz und Geld haben und eine benötigen sehr Eine hohe Menge an Kraft, Hydraulik könnte der richtige Weg sein.

    Die Vorteile der Verwendung von hydraulischen Aktuatoren sind:

    1. Eine mittelschwere Geschwindigkeit ist möglich und wird durch die Pumpengeschwindigkeit gesteuert.
    2. Es können extrem hohe Kräfte erreicht werden.
    3. Sehr lange Schläge sind möglich.
    4. Extrem hohe Zykluszuverlässigkeit und Haltbarkeit.
    5. Die Aktuatoren können sehr klein und kompakt sein, da sie im Bau recht einfach sind.

    Die Nachteile sind:

    1. Kontrolle. Hydraulische Aktuatoren haben nur eine sehr geringe Präzisionskontrolle.
    2. Hydraulische Flüssigkeit ist erforderlich, damit das System funktioniert, und die Flüssigkeit ist sehr giftig. Wenn das System ausfällt, kann es auslaufen.
    3. Wenn die Hydraulikpumpe arbeitet, kann sie sehr laut sein und je höher die erforderliche Kraft, desto lauter das Geräusch.
    4. Hydraulische Flüssigkeit basiert auf vorhersehbarer Viskosität, sodass sie nicht reibungslos durch Rohre und Ventile usw. fließt. Dies erfordert zusätzliche Energie, um Flüssigkeit bei hohem Druck durch Rohre und Armaturen zu drücken. Infolgedessen sind hydraulische Systeme sehr ineffizient, um zu arbeiten und zu verwenden, insbesondere in unterschiedlichen Klimazonen.
    5. Preis. Diese Systeme sind teuer zu kaufen und zu installieren.

    Rotary -Aktuatoren

    Eine andere Art von Aktuator ist ein Drehantrieb, der hauptsächlich durch die Verwendung eines elektrischen Netzteils mit begrenzter Rotationsbewegung oder kontinuierlicher Rotationsbewegung funktioniert, abhängig von den Anforderungen der Anwendung. Ein wesentlicher Vorteil von Rotary-Aktuatoren besteht darin, dass sie mit niedrigeren Geschwindigkeiten laufen, aber höhere Drehmomentwerte erzeugen, die sie effektiv für die Verwendung in Robotik und anderen industriellen Automatisierungsanwendungen sowie für die Elektronik der Verbraucherqualität erfordern und hochtorque Systeme für konsistente Betriebszyklen fordern. Der Rotationsmotor erzeugt dieses Drehmoment, während die Downs der Antriebswelle auf den Weg rägt, wodurch glatte kreisförmige Bewegungen ohne Unterbrechungen erzeugt werden. Für eine optimale Leistungskonsistenz während des Betriebs verwendet der Aktuator einen Sensor, um seine Positionsmessungen typischerweise in Form eines Hall -Sensors oder -Codierers zu erkennen, wodurch Signale zur Lesbarkeit an das Gehirn zurücksendet werden. Darüber hinaus sind diese effizienten Aktuatoren für Raumbedenken mit einer bemerkenswerten feature-elektrisch-freundlichen Fähigkeit aus kleiner Größe ausgestattet. Daher können sie auch in begrenzten Bereichen verwendet werden.

    Rotary -Aktuatoren

    Das Prinzip:

    Die von diesen Arten von Aktuatoren erzeugte Bewegung kann entweder eine kontinuierliche Drehung sein, wie in einem Elektromotor zu sehen ist, oder die Bewegung kann eine feste Winkelrotation sein. Mit einem rotierenden Aktuator, der pneumatisch oder hydraulisch kontrolliert ist . Wenn mehr Rotation erforderlich ist, müsste der Kolben weiter gleiten und ein anderes Zahnradverhältnis wird verwendet, um die Bewegung zu übersetzen.

    Rotary -Aktuator -Zahnradverhältnis

    Rotary Servo

    Es gibt eine weitere Kategorie des Rotary -Aktuators, nämlich den Servomotor und den Schrittmotor. Diese Aktuatoren werden über Strom kontrolliert. Dadurch wird eine kontinuierliche Rotationsbewegung bereitgestellt und gleichzeitig eine bemerkenswerte Präzision in Bezug auf die Rotationskontrolle anbietet.

    Servo -Rotary -Aktuator

    Diese Arten von Aktuatoren werden häufig in Robotik und Unterhaltungselektronik verwendet, wobei Drehbewegungen und Drehmoment von einem Rotationsmotor erzeugt werden. Die Geschwindigkeit wird reduziert und das Drehmoment durch ein Zahnradsystem erhöht, um die Drehbewegung zu erzeugen. Um eine genaue Kontrolle zu erhalten, hat der Aktuator einen Sensor, der die Position misst. Dies erfolgt normalerweise in Form eines Hall -Sensors oder -Codierers, der ein Signal an das „Gehirn“ zurücksendet, um sich in eine Position zu übersetzen. Ein großartiges Merkmal von Servomotoren ist, dass sie sehr klein und an sehr engen Stellen verwendet werden können.

    Ist eine Relais eine Art Aktuator?

    ARelais wird manchmal auch als eine Form des elektrischen Aktuators angesehen, was das Relais bedeutetBetätigungen ein elektrisches Signal oder eine elektrische Verbindung. Obwohl dies wie eine elektrische Komponente ohne bewegliche Teile klingt, hat es eine bewegliche Komponente. Ein Relais ist eine magnetisch geladene Spule, die einen Stecker über ein elektromagnetisches Feld öffnet und schließt. Also technisch gesehen es Ist Eine Form eines Aktuators, nur in kleinem Maßstab.

    Für diesen Artikel werden wir uns mehr auf lineare Aktuatoren konzentrieren. Dieses Beispiel soll veranschaulichen, wie der Begriff "Aktuatoren" istsehr breit und können auch Rotationsantrieb, Magnetloide und andere Typen abdecken.

    Aktuatoren

    Umwandlung der Drehbewegung von einem Servomotor in lineare Bewegung

     Umwandlung der Drehbewegung von einem Servomotor in eine lineare Bewegung

    Da Rotary Servo -Aktuatoren so häufig verwendet und relativ kostengünstig zu kaufen sind, ist es für Menschen zu einer beliebten Möglichkeit geworden, lineare Bewegungen zu schaffen. Durch einfache Verknüpfungen und irgendeine Form des linearen Leitsystems ist es möglich, eine lineare Bewegung zu erstellen. Der Hub, der die Ergebnisse direkt proportional zur Hebelarmlänge sind, wie im obigen Bild zu sehen ist. Je länger der Arm vom Servo -Aktuator, desto länger wird der Schlaganfall sein; Der Nachteil ist jedoch, dass die Kraft reduziert wird, da das Drehmoment proportional zur Armlänge ist.

    Unterhalb der Drehmomentgleichung für Rotationsaktuatoren

    Drehmomentgleichung für Rotationsaktuatoren

    Elektromechanisch.

    Mit elektrischen linearen Aktuatoren, behandelt in einem separaten Blog -Artikel HierDie Drehbewegung eines Wechselstrom- oder Gleichstrommotors wird über eine Bleischraube in eine lineare Bewegung umgewandelt. Eine Bleischraube ist ein helikales Zahnrad, das auf eine Stange bearbeitet wird. Wenn sich die Bleischraube vom Motor dreht, gleitet die Mutter (wie in Gelb unten gezeigt) in einer glatten linearen Bewegung die Bleischraube auf und ab und überträgt die Rotationsbewegung in lineare Bewegung - daher der Name. "Linearantrieb"Dies unterscheidet sich stark von einem Magnetaktuator, der immer noch eine Form des linearen Aktuators ist. In der Branche unterscheiden sich die Ingenieure jedoch typischerweise, indem sie sie" Magnetaktuatoren "und" lineare Aktuatoren "nennen, obwohl beide lineare Bewegungen ausgeben.

    Aktuator

    Mit elektrischen linearen Aktuatoren erhalten Sie unterschiedliche Länge mit unterschiedlichen Hublängen. Das Drehen der Bleischraube schneller oder langsamer mit dem Motor ergibt unterschiedliche lineare Geschwindigkeiten. Die mehr Kraft des Motors, die auf die Bleischraube angewendet werden kann, bedeutet, dass die Mutter, die die Bleischraube auf und ab gleitet, mehr Kraft erbracht wird. Die Mutter ist an der Stange und der Stange angebracht, die Sie sehen und an der Montagehalterung befestigen, um diese lineare Bewegung zu erzeugen. Das mehr Drehmoment, das auf die angewendet werden kann BleischraubeDie linearere Kraft wird für die Schieberstange verfügbar sein.

    Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um Drehmoment in einem Aktuator zu erzeugen. Das Hinzufügen von Zahnrad zwischen dem Motor und der Bleischraube ist die häufigste Methode. Je höher das Zahnradverhältnis ist, desto mehr Kraft wird erzeugt. Es gibt einen Kompromiss: höhere Kräfte bedeuten eine niedrigere Geschwindigkeit, umgekehrt höhere Geschwindigkeit bedeutet eine geringere Kraft. Eine zusätzliche Geschwindigkeit für eine bestimmte Kraft würde einen größeren Eingangsmotor erfordern, der physikalisch größer ist und mehr Strom zur Funktionsweise zieht. Sowohl die Größe als auch die Kraft machen es teurer.

    Elektrische Aktuatoren im Detail (Aktuatoren 102)

    Im Folgenden finden Sie ein Video, in dem sich Aktuatoren ausführlicher ansehen.

    Für einen detaillierteren Überblick darüber, wie ein elektrischer linearer Aktuator funktioniert, haben wir den Artikel erstellt, der hier angezeigt werden kann. "In einem linearen Aktuator - wie ein Aktuator funktioniert"

    Wenn Sie einen elektrischen linearen Aktuator kaufen möchten und einige Hinweise darauf benötigen, wo Sie anfangen sollen, möchten Sie diesen Articel zuerst lesen. “Kaufen Sie keinen linearen Aktuator, wenn Sie diese 5-Schritt-Lesen lesen„Dies kann Ihnen helfen, einige häufige Probleme zu vermeiden, bevor Sie Geld ausgeben.

    Mikro -lineare Aktuatoren

     Mikro -Aktuatoren oder Mini -lineare Aktuatoren werden in Anwendungen verwendet, in denen der Platz begrenzt ist oder der erforderliche Schlagantrieb klein ist. Vielleicht müssen Sie eine sehr kurze Strecke etwas Kleines bewegen, ein linearer Mikroantrieb wäre ideal für eine solche Anwendung. Typischerweise sind die Striche von Mikroaktuatoren 10 mm bis 100 mm und sehr kompakt. Einer der Nachteile eines Mikroantriebs ist, dass Kräfte tendenziell a sind viel Niedriger aufgrund der in sie eingebauten kleinen Motoren.

    Explosierte Sicht auf einen Aktuator

    Zusammenfassung

    Aktuatoren sind in vielen verschiedenen Typen erhältlich, von Rotary bis linear, hydraulisch und pneumatisch, Magnet und elektromechanisch. Jeder Typ hat eine ideale Anwendung. Große industrielle Rotationsaktuatoren, die hydraulisch angetrieben sind Mikroaktuatoren Kann von kleinen 12 -V -Stromquellen mit großer Genauigkeit und Präzision für Robotik und kleine Anwendungen angetrieben werden. Für weitere Details zu Aktuatoren haben wir ein Weißbuch geschrieben, das in der Welt der Aktuatoren etwas mehr Tiefe übergeht. Bitte lesen Sie diesen Artikel Hier

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