Una guida completa agli attuatori. Cosa sono, tipi di attuatori e come funzionano

Una guida completa agli attuatori: quali sono, tipi di attuatori e come funzionano

Spesso gli elementi essenziali di un dispositivo o di un sistema non sono lo showstopper. Non sono la bellezza esteriore del design o del caso. Non sono la funzione che viene spesso elogiato. Il più delle volte, gli elementi essenziali di un dispositivo sono nascosti dietro un guscio più esteticamente piacevole.

Gli attuatori sono un perfetto esempio di questo sistema nascosto perché sono un pezzo necessario per una vasta gamma di sistemi, raramente ottenendo credito per le loro incredibili azioni. Quindi, in questo articolo, esamineremo cosa sono gli attuatori, come funzionano gli attuatori, i tipi di attuatori e come puoi scegliere l'attuatore giusto per il tuo progetto.

Una macchina attuatore è la parte responsabile di spostarsi e controllare un meccanismo o un sistema, per l'apertura di una valvola. È un "motore", per dirlo semplicemente.

Gli attuatori richiedono sia un meccanismo di controllo che un approvvigionamento energetico. In genere, il dispositivo di controllo è una valvola. La valvola richiede un segnale a bassa energia per attivare. Può essere attivato con tensione elettrica, pressione di fluido pneumatico o idraulico o persino per forza umana. Anche la corrente elettrica, la pressione idraulica o la pressione pneumatica sono potenziali forniture di energia.

Usano un pistone, un motore o un altro dispositivo per funzionare convertendo la potenza da una sorgente elettrica o fluida. Nella loro forma più elementare, gli attuatori aprono o ravvicinati. D'altra parte, le valvole di regolazione o controllo della posizione interpretano un segnale di posizionamento per spostarsi con precisione in qualsiasi posizione intermedia. Il sistema di controllo può essere utilizzato manualmente o automaticamente, alimentato dal software, meccanicamente o elettricamente.

Un attuatore consente la capacità di qualsiasi macchina di generare movimento. In sostanza, gli attuatori agiscono come un motore che trasforma l'energia in coppia e usa quella coppia per spostare o regolare un meccanismo o un sistema. Possono entrambi causare e fermare il movimento.

Come funziona un attuatore?

L'attuatore è la porzione di un apparato meccanico che consente il movimento, proprio come i muscoli nel corpo umano consentono di muoversi gambe, braccia, dita e altre parti del corpo. Consente il movimento trasformando l'energia in arrivo e i segnali in una forza meccanica. Mentre il movimento in uscita può essere rotazionale o lineare, la forza di centraggio può essere elettrica, pneumatica (aria) o idraulica (acqua). Pertanto, gli attuatori sono tutt'intorno a noi, dai sistemi di controllo degli accessi alle nostre porte ai vicini robot di magazzino che eseguono il sollevamento pesante. Anche le versioni silenziose dei nostri telefoni cellulari includono attuatori che producono vibrazioni.

Un attuatore, come accennato in precedenza, può aiutare a convertire l'energia in movimento, aiutando anche a controllare quel movimento e l'energia.

Il tipo di energia, il volume di input e la velocità di movimento sono le variabili in un sistema di attuatori. Gli identici componenti che gli attuatori usano hanno anche apparenze visive variabili a seconda del tipo e della funzione dell'attuatore.

I componenti di un attuatore

Gli attuatori richiedono a Pochi componenti di base. Questi componenti includono:

• Alimentazione elettrica: Come detto, la fonte di energia potrebbe essere elettrica, aria o gas, acqua o qualsiasi fonte di energia, ma questi sono quelli che gli attuatori usano più frequentemente.

• Trasformatore di energia: Trasferimenti di potenza dall'alimentazione all'attuatore attraverso il convertitore di potenza. Questa operazione segue eventuali misurazioni o unità specificate su un controller o nel suo progetto.

• Attuatore: L'attuatore, un dispositivo fisico-meccanico, esegue la conversione. A seconda dell'ingresso/output che si sta utilizzando e del risultato desiderato, può apparire diverso.
• Carico meccanico: Il carico meccanico è lo stress o la forza che si oppone all'energia che l'attuatore crea nel sistema. Di conseguenza, il sistema genera più elettricità.
• Controller: Il controller è un dispositivo che accende l'attuatore e gestisce l'output, dirigendo la sua forza, durata della vita e direzione. Oltre a impedire che il sistema opera in modo indipendente, consente le restrizioni ad entrambe le estremità della conversione che l'operatore può controllare.

Tipi di attuatori e come vengono utilizzati

Ci sono sette basi Tipi di attuatori tutto con scopi unici.

Lineare elettrico

Attuatori lineari elettrici sono generalmente impiegati nelle applicazioni di automazione quando una parte o uno strumento ha bisogno di un movimento lineare controllato fino a un certo punto. Quando è necessario un posizionamento lineare, vengono utilizzati in vari settori.

Rotatore elettrico

Elettrico Attuatori rotanti sono impiegati nelle applicazioni di automazione quando un gate, una valvola e altre parti simili sono controllabili per spostarsi in specifiche posizioni rotanti. Inoltre, si utilizzano in vari settori in cui è necessario il posizionamento.

Potenza fluida lineare

Quando un oggetto deve essere spostato attentamente in una posizione particolare, Attuatori lineari di potenza fluida In genere vengono utilizzati nelle applicazioni di automazione. Quando è necessario un posizionamento lineare, vengono utilizzati in vari settori. L'apertura e la chiusura delle porte della serranda, del serraggio, della saldatura, ecc., Sono usi tipici.

Rotatore di potenza fluida

Quando un oggetto deve essere ruotato in modo controllato in una posizione particolare, Attuatori rotanti di potenza fluida sono usati. L'uso più comune di una potenza fluida Attuatore rotante è applicazioni di automazione. L'aria o altri gas e il fluido idraulico sono alcuni dei diversi media che alimenta l'attuatore.

Attuatori a catena lineare

IL Attuatore a catena lineare In genere fornisce una linea retta per push o pull Action in Motion Control Applicazioni. Quando la catena è dritta, i collegamenti vicini si bloccano in posizione per creare un componente rigido. A seconda dell'area disponibile in un'applicazione specifica, sono disponibili in una varietà di dimensioni e progetti a catena, nonché scelte di archiviazione a catena.

Manuale lineare

La maggior parte delle applicazioni commerciali per posizioni precise, come strumenti di manipolazione o pezzi, impiegano manuale Attuatori lineari. Gli attuatori manuali non alimentati vengono attivati ​​e spenti girando una mano o una manopola. Esistono molti tipi diversi, ognuno con un carico aggiuntivo e una capacità di forza trainante, come quelli con viti di piombo, scaffali, pignoni, unità a cinghia, ecc.

Rotatore manuale

Il funzionamento della valvola è l'uso primario degli attuatori rotanti manuali. A volte vengono indicati come operatori o attuatori di valvole manuali. Le valvole a sfera, farfalla, check e globo sono alcuni tipi diversi. Altri usi possono includere tutto ciò che richiede una rotazione controllata e vincolata.

8 passaggi per scegliere l'attuatore giusto per l'applicazione

Naturalmente, vari attuatori si usano in più settori e non tutti saranno appropriati per le tue esigenze. Ecco una breve guida per scegliere il meglio.

1. Determina il tipo di movimento necessario

Sarai in grado di vedere se la funzione richiede movimenti lineari decisivi o se è necessario un ulteriore dinamismo nella funzione finale, a seconda della funzione. Ma potresti anche voler pensare a quanto lontano vuoi che quel movimento vada.

1. Considerazioni per l'input energetico

Gli attuatori elettrici sono ampiamente utilizzati e possono svolgere una gamma più completa di compiti. Tuttavia, nei casi in cui la corrente elettrica richiesta non è sempre fattibile, è possibile utilizzare attuatori idraulici e pneumatici per eliminare il requisito per l'ingresso ad alta tensione.

1. Precisione

Secondo una regola "generale", i lavori più piccoli, più dettagliati e delicati, tra cui la selezione e la gestione, necessitano di maggiore precisione. Al contrario, il lavoro pesante può cavarsela senza di essa. Quel fattore influenzerà sostanzialmente l'attuatore che scegli.

1. Quale forza è meglio

L'obiettivo principale di un attuatore è spostare qualsiasi cosa; Tuttavia, la quantità di forza necessaria varia in base a quanto sia pesante o sovradimensionato. Considera le dimensioni delle cose che il tuo attuatore ha bisogno di muoversi quando ne selezioni con una capacità di carico sufficiente.

1. Quanto spazio c'è per il movimento?

Qualsiasi attuatore avrà una durata della corsa, che dovresti considerare quando ne selezioni uno per l'uso previsto.

1. Che velocità stai cercando?

La velocità dell'attuatore è un fattore significativo perché gli attuatori che richiedono più forza sono spesso più lenti di quelli che generano meno forza.

1. Qual è l'ambiente operativo?

Sia le applicazioni industriali che le impostazioni più strutturate di laboratori interni e seminari utilizzano regolarmente attuatori.

1. Come sarà montato?

Esistono diverse opzioni di montaggio per gli attuatori. Un meccanismo di montaggio a doppio pivot, ad esempio, consente all'articolo di ruotare o ruotare mentre si estende e si ritraggono. L'attuatore è mantenuto in posizione in modo più sicuro con un meccanismo di montaggio fisso.

Come montare un attuatore

Esistono due metodi principali di montaggio di un attuatore; Montaggio a doppio perno e montaggio stazionario:

Montaggio a doppio perno

Un attuatore è montato su una piattaforma di pivot usando perni di montaggio o clevis collegati a ciascuna staffa su entrambe le estremità dell'attuatore. Queste sono parentesi di montaggio perché un perno incrociato collega l'attuatore e la staffa scorrendo attraverso entrambi. L'attuatore può ruotare attorno a ciascun perno, spostandosi insieme alla cosa che si muove e consente una funzione più dinamica.

Montaggio stazionario

L'attuatore può generare movimenti push o tracciare da una posizione fissa con installazione stazionaria, che comporta la fissazione dell'attuatore a una staffa di montaggio dell'albero. Ad esempio, è così che viene installato un pulsante.

Applicazioni del mondo reale degli attuatori

Un attuatore è ottimale per un'applicazione specifica se può fornire una forza sufficiente, ha caratteristiche adeguate della velocità del carico, funziona con alta efficienza nel raggio operativo e ha un design affidabile.

L'automazione industriale e la robotica sono le due industrie in cui è impossibile immaginare di fare qualcosa senza attuatori. Questi componenti consentono alle macchine di produzione di muoversi e raccogliere oggetti. Gli attuatori sono spesso impiegati in macchine per l'edilizia agricola e di grandi dimensioni per consentire una varietà di movimenti. I pannelli solari sono un esempio straordinario di come gli attuatori possono essere usati. I pannelli solari con attuatori regolano continuamente il loro angolo durante il giorno mentre il sole sorge e si impostano per catturare l'energia più solare.

Gli attuatori sono una componente comune di quasi tutti gli elettrodomestici intelligenti, dai mobili agli aspirapolvere robotizzati che devono muoversi in qualsiasi direzione. Molti giocattoli hanno persino alcuni piccoli attuatori integrati direttamente in loro. Le possibilità sono illimitate.

Conclusione

Quasi tutti i moderni dispositivi familiari e industriali utilizzano attuatori. Tuttavia, gli sviluppi sul campo ricevono una minima attenzione da parte dei media rispetto a tecnologie all'avanguardia come l'intelligenza artificiale (AI), la blockchain, l'Internet of Things (IoT), la stampa 3D e altro ancora.

Nuovi attuatori con caratteristiche di prestazione migliorate verranno concettualizzate nei prossimi due anni e quelli che ora vengono ricercati entreranno nel mercato.