Actuators - What is an Actuator?

Khi mua bộ truyền động tuyến tính điện, có một vài điều bạn phải xem xét. Đầu tiên là bộ truyền động tuyến tính có 4 đặc điểm chính, mỗi đặc điểm có tầm quan trọng khác nhau đối với bất kỳ ứng dụng nào.  Đây là đột quỵ - lực - tốc độ - xếp hạng IP.  Thông thường, bạn sẽ chọn bộ truyền động lý tưởng dựa trên đột quỵ trước, sau đó là lực, sau đó tốc độ. Ghi nhớ tốc độ và lực lượng đánh đổi với nhau. Vì vậy, điều này có nghĩa là bạn có thể có một lực cao, nhưng sau đó tốc độ có thể sẽ thấp hơn. Nếu bạn muốn tốc độ cao, thì lực có thể sẽ thấp hơn. 

Khi chọn bộ truyền động tuyến tính điện lý tưởng, một số yếu tố cần được xem xét, bao gồm:

1. Khả năng tải: Bộ truyền động nên có khả năng hỗ trợ tải mà nó sẽ di chuyển. Hãy xem xét trọng lượng của tải và bất kỳ yếu tố nào khác có thể ảnh hưởng đến khả năng di chuyển của bộ truyền động.
2. Tốc độ: Tốc độ của bộ truyền động phải phù hợp với tốc độ cần thiết cho ứng dụng. Điều này sẽ phụ thuộc vào trường hợp sử dụng cụ thể và có thể liên quan đến sự đánh đổi giữa tốc độ và các yếu tố khác như lực và độ chính xác.
3. Chiều dài đột quỵ: Bộ truyền động nên có độ dài đột quỵ phù hợp cho ứng dụng. Hãy xem xét khoảng cách mà bộ truyền động cần di chuyển và mọi ràng buộc vật lý có thể hạn chế độ dài đột quỵ.
4. Lực lượng: Bộ truyền động sẽ có thể tạo ra đủ lực để di chuyển tải và khắc phục mọi ma sát hoặc điện trở trong hệ thống. Điều này có thể liên quan đến việc tính toán lực yêu cầu dựa trên tải và gia tốc hoặc giảm tốc mong muốn.
5. Độ chính xác: Bộ truyền động phải đủ chính xác để đáp ứng các yêu cầu của ứng dụng. Điều này có thể liên quan đến việc xem xét các yếu tố như độ chính xác, độ lặp lại và phản ứng dữ dội.
6. Các yếu tố môi trường: Bộ truyền động sẽ có thể hoạt động trong môi trường dự định, có tính đến các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và tiếp xúc với bụi hoặc các chất gây ô nhiễm khác.
7. Cung cấp điện: Bộ truyền động phải tương thích với các yêu cầu về nguồn điện và điện áp có sẵn của ứng dụng.
8. Tiếng ồn: Bộ truyền động nên hoạt động ở mức độ nhiễu được chấp nhận cho ứng dụng.
9. Tùy chọn kiểm soát: Xem xét các tùy chọn điều khiển có sẵn, chẳng hạn như điều khiển thủ công, bộ điều khiển có thể lập trình và cảm biến, và chọn loại điều khiển đáp ứng tốt nhất nhu cầu của ứng dụng.

Bằng cách xem xét cẩn thận các yếu tố này, có thể chọn bộ truyền động tuyến tính điện sẽ đáp ứng các yêu cầu cụ thể của ứng dụng, đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy tối ưu.

Đột quỵ của một bộ truyền động cũng có thể được gọi là tiện ích mở rộng. Đây là khoảng cách mà thanh sẽ di chuyển qua và mở rộng vào và ra. Thông thường, chúng được đo bằng inch và có thể dao động từ 1 "(inch) đột quỵ đến khoảng 40". Không bình thường khi có các bộ truyền động với một cú đánh dài hơn 40 "đến 50" do những hạn chế cơ học của người dẫn đầu bên trong bộ truyền động cung cấp lực đẩy và kéo.

Tốc độ của bộ truyền động có liên quan trực tiếp đến tỷ lệ bánh răng bên trong nó. Một tỷ lệ bánh răng cao sẽ làm chậm tốc độ của thanh kéo dài vào và ra khỏi bộ truyền động nhưng cũng làm tăng lực lượng đáng kể. Các bộ truyền động dao động từ các lực lượng thấp như vài lbs đến vài nghìn bảng. Một cách khác để có được nhiều tốc độ và lực hơn là làm cho động cơ lớn hơn. Vì vậy, nếu bạn có một động cơ DC có đường kính lớn, nó có thể quay nhanh hơn và tạo ra nhiều lực hơn. Vì vậy, cũng đáng chú ý là kích thước cũng giao dịch với tốc độ và lực lượng quá, chỉ để làm phức tạp mọi thứ hơn nữa.

Giống như Bước 2, trong bước này, bạn phải suy nghĩ về tốc độ bạn có thể sống với nếu bạn cần một bộ truyền động lực cao. Lực cao hơn sẽ có nghĩa là tốc độ chậm hơn và ngược lại. Khi xem xét các yêu cầu lực để chọn bộ truyền động lý tưởng, một số yếu tố cần được tính đến, bao gồm:

1. Trọng lượng tải: Trọng lượng của tải mà bộ truyền động sẽ di chuyển là một yếu tố chính trong việc xác định lực cần thiết. Bộ truyền động sẽ có thể tạo ra đủ lực để vượt qua trọng lượng của tải, cũng như bất kỳ ma sát hoặc điện trở nào trong hệ thống.
2. Tăng tốc và giảm tốc: Lực bắt buộc cũng sẽ phụ thuộc vào tốc độ gia tốc và giảm tốc cần thiết cho ứng dụng. Nếu tải trọng cần được di chuyển nhanh chóng, một lực cao hơn có thể được yêu cầu để đạt được gia tốc mong muốn.
3. Khoảng cách và tốc độ: Các yêu cầu lực cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi khoảng cách mà bộ truyền động cần di chuyển và tốc độ cần di chuyển. Một chiều dài đột quỵ dài hơn hoặc tốc độ nhanh hơn sẽ đòi hỏi nhiều lực hơn.
4. Quán tính: quán tính của tải và chính bộ truyền động cũng có thể ảnh hưởng đến các yêu cầu lực. Nếu tải trọng có quán tính cao, có thể cần lực cao hơn để di chuyển, trong khi lực thấp hơn có thể đủ để duy trì chuyển động của nó một khi nó di chuyển.
5. Ma sát và điện trở: ma sát và điện trở trong hệ thống có thể làm tăng các yêu cầu lực, vì bộ truyền động sẽ cần tạo ra đủ lực để khắc phục các yếu tố này ngoài việc di chuyển tải.
6. Các yếu tố an toàn: Điều quan trọng là phải xem xét bất kỳ yếu tố an toàn nào khi xác định các yêu cầu lực. Một lực cao hơn có thể là cần thiết để đảm bảo rằng tải được di chuyển một cách an toàn và an toàn, mà không có bất kỳ rủi ro thiệt hại hoặc thương tích nào.

Bằng cách tính đến các yếu tố này, có thể chọn một bộ truyền động có khả năng lực thích hợp cho ứng dụng cụ thể, đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy tối ưu.

Xếp hạng IP là mức độ bảo vệ thời tiết mà một bộ truyền động có. Xếp hạng IP cao hơn có nghĩa là bộ truyền động có thể chịu được các môi trường khắc nghiệt hơn như mưa và nhiệt độ. Xếp hạng IP cao là 66, được coi là một loại bộ truyền động ứng dụng thời tiết rất tốt. Tuy nhiên, để sử dụng trong nhà, xếp hạng IP là 42 là đủ. Khi xem xét các yêu cầu IP (Bảo vệ xâm nhập) để chọn bộ truyền động lý tưởng, một số yếu tố cần được tính đến, bao gồm ::

1. Môi trường: Môi trường trong đó bộ truyền động sẽ được sử dụng là một yếu tố chính trong việc xác định xếp hạng IP cần thiết. Xem xét các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, bụi và tiếp xúc với nước.
2. Vị trí: Vị trí của bộ truyền động trong hệ thống cũng có thể ảnh hưởng đến các yêu cầu IP. Nếu bộ truyền động nằm trong khu vực có nguy cơ cao, chẳng hạn như gần nguồn nước hoặc trong khu vực có mức độ bụi cao, có thể yêu cầu xếp hạng IP cao hơn.
3. Yêu cầu quy định: Các yêu cầu quy định cũng có thể chỉ ra xếp hạng IP tối thiểu cần thiết cho ứng dụng. Hãy chắc chắn kiểm tra mọi quy định hoặc tiêu chuẩn liên quan để đảm bảo tuân thủ.
4. Tuổi thọ dự kiến: Tuổi thọ dự kiến ​​của bộ truyền động cũng có thể là một yếu tố trong việc xác định xếp hạng IP cần thiết. Nếu bộ truyền động dự kiến ​​sẽ phục vụ trong một thời gian dài, xếp hạng IP cao hơn có thể là cần thiết để đảm bảo độ bền và tuổi thọ.
5. Yêu cầu bảo trì: Xem xét các yêu cầu bảo trì cho bộ truyền động và cách xếp hạng IP có thể ảnh hưởng đến các quy trình bảo trì. Ví dụ, xếp hạng IP cao hơn có thể khiến các thành phần dịch vụ và truy cập trở nên khó khăn hơn bên trong bộ truyền động.

Bằng cách xem xét các yếu tố này, có thể chọn một bộ truyền động với xếp hạng IP thích hợp cho ứng dụng cụ thể, đảm bảo rằng bộ truyền động sẽ hoạt động đáng tin cậy và an toàn trong môi trường dự định.

Vì vậy, bây giờ bạn có bộ truyền động, nhưng làm thế nào để bạn gắn nó? Tất cả các bộ truyền động đều đi kèm với cái gọi là một cảnh quay trên mỗi đơn vị. Đây là nơi bạn kết nối bộ truyền động với một số loại khung. Đối với các bộ truyền động của chúng tôi, mỗi bộ truyền động có một kích thước nhất định của khung phù hợp ở cả hai đầu. Một số bộ truyền động có dấu ngoặc đặc biệt để phù hợp với cơ thể của bộ truyền động, nhưng chúng có thể có hiệu ứng chuyển động hạn chế đối với bộ truyền động trong quá trình chuyển động. 

Có những yếu tố khác mà bạn cần suy nghĩ khi chọn bộ truyền động lý tưởng. Điện áp, ví dụ, có thể quan trọng. Thông thường các bộ truyền động có trong 12 hoặc 24VDC theo tiêu chuẩn. Làm thế nào về kiểm soát phản hồi? Nếu bạn cần kiểm soát vị trí của bộ truyền động thì bạn có thể cần một bộ truyền động có một số mức độ phản hồi như cảm biến hội trường, cảm biến quang học hoặc thậm chí là một máy đo nhiệt kế được tích hợp trong bộ truyền động. Tất cả các thiết bị này đều cung cấp tín hiệu phản hồi để bộ điều khiển biết vị trí của nó bất cứ lúc nào. Điều này là cần thiết cho các ứng dụng mà bạn cần nhiều hơn điều khiển từ đầu đến cuối đơn giản. Chúng tôi đã viết một bài đăng trên blog khác dành riêng cho chủ đề này về các bộ truyền động phản hồi đây.

Có nhiều cách để kết nối bộ truyền động và điều này sẽ phụ thuộc vào loại điều khiển bạn có hoặc cần. Một điều khiển chuyển đổi rocker đơn giản cho đến nay là cách dễ nhất để kết nối một, nhưng bạn cũng có thể muốn một điều khiển từ xa như một hình thức điều khiển khác. Để kiểm soát vị trí, bạn có thể cần một kết nối chi tiết hơn. Thông thường hầu hết các bộ truyền động điện, cung cấp cấu hình 2 dây để kết nối với nguồn điện hoặc công tắc. +/- điện áp là các dây dẫn từ bộ truyền động và đảo ngược các dây đó đến nguồn điện là điều khiến bộ truyền động thay đổi hướng. Quá trình này được gọi là "đảo ngược sự phân cực". Một công tắc rocker làm điều đó cho bạn bên trong công tắc.

Loại truyền động phổ biến nhất là hệ thống dây 2. Đơn giản chỉ cần kết nối các dây này trực tiếp với nguồn điện (thường là 12VDC) sẽ làm cho bộ truyền động di chuyển và đảo ngược các dây sẽ làm cho bộ truyền động di chuyển theo hướng ngược lại. Một công tắc rocker là những gì làm cho bạn, vì vậy hãy kết nối 2 dây từ bộ truyền động với công tắc và kết nối 2 dây từ nguồn nguồn với công tắc và bạn đã hoàn tất. Tất cả các công tắc của chúng tôi đều có sơ đồ nối dây trên mỗi trang sản phẩm để làm cho điều này đơn giản

Các loại khác

Khí nén

Những loại bộ truyền động này sử dụng khí hoặc không khí có áp suất trong một xi lanh được tạo ra bởi một áp suất cao bơm Để di chuyển một piston để tạo chuyển động tuyến tính. Giống như bộ truyền động thủy lực, thiết kế của bộ truyền động tuyến tính khí nén đã có từ lâu. Một máy nén khí được sử dụng để điều áp không khí hoặc khí trơ trong bể, và không khí áp suất cao được sử dụng để làm cho pít-tông của bộ truyền động trượt vào và ra. Khi pít-tông trong bộ truyền động đã đi đến cuối chuyến đi, một công tắc van sau đó được di chuyển để mở van sang đầu kia của bộ truyền động nơi một lần nữa không khí áp suất cao sau đó đẩy piston vào bộ truyền động theo hướng khác. 

Những lợi ích của việc sử dụng khí nén là:

1. Tốc độ cao là có thể và được điều khiển bởi van áp suất và công suất thể tích của hệ thống.
2. Lực lượng khá cao có thể đạt được.
3. Âm thanh nhỏ được phát ra ngoài máy bơm áp lực bể.
4. Những nét rất dài là có thể.
5. Độ tin cậy và độ bền của chu kỳ cực cao.
6. Các thiết bị truyền động có thể rất nhỏ và nhỏ gọn vì chúng khá đơn giản trong xây dựng. 

Hạn chế của khí nén là:

1. Thiết bị bổ sung được yêu cầu như xe tăng và bơm áp suất cao.
2. Toàn bộ hệ thống không thể được phép rò rỉ nếu hệ thống không thành công.
3. Không khí là một khí nén, có nghĩa là khi một bộ truyền động khí nén đang di chuyển một lực cao, luôn luôn có độ trễ vì khí/không khí sẽ tự nhiên nén đầu tiên trước khi nó di chuyển piston bên trong bộ truyền động. Điều này có nghĩa là sẽ có một độ trễ trong hệ thống. Bộ truyền động thủy lực không có vấn đề này.
4. Kiểm soát vị trí rất thấp là có thể đạt được. Xem video dưới đây nơi chúng tôi sử dụng LEGO để chứng minh sự thiếu điều khiển so với bộ truyền động cơ học và sử dụng DTI (chỉ báo kiểm tra quay số) để hiển thị sự khác biệt

Chúng được sử dụng ở đâu?

Chúng được sử dụng khi cần chuyển động tốc độ cao, lên tới 30 inch mỗi giây. Sau khi cài đặt, chúng rất khó di chuyển từ nơi này sang nơi khác vì chúng cần nhiều thời gian cài đặt. Những bộ truyền động này được tìm thấy trên các dây chuyền lắp ráp của các nhà máy sản xuất vì chúng rất lý tưởng để thực hiện hàng triệu chu kỳ mà không cần bảo trì và chúng có thể di chuyển rất nhanh. 

Thủy lực

Các bộ truyền động thủy lực hoạt động chính xác giống như các bộ truyền động khí nén, ngoại trừ thay vì sử dụng không khí áp suất cao hoặc khí, chúng sử dụng chất lỏng không thể nén được gọi là chất lỏng thủy lực. Bởi vì chất lỏng là không thể nén nên nó có một lợi thế rất lớn so với khí nén, các hệ thống này có khả năng có nhiều lực lượng. Đây là lý do tại sao bạn thấy chúng được sử dụng độc quyền trên các thiết bị xây dựng hạng nặng như máy đào, xe tải, xe nâng, máy kéo, v.v.

Làm thế nào để họ làm việc?

Bộ truyền động thủy lực sử dụng chất lỏng áp suất cao để đẩy pít-tông về phía sau và về phía trước nơi việc chuyển đổi được thực hiện thông qua các công tắc van. TCác hệ thống hese yêu cầu máy bơm áp suất cao, van và đường ống áp suất cao, và một bể chứa chất lỏng thủy lực. Vì vậy, nếu bạn có nhiều không gian và tiền bạc và yêu cầu rất Lượng lực cao, thủy lực có thể là con đường để đi.

Lợi ích của việc sử dụng bộ truyền động thủy lực là:

1. Tốc độ vừa phải là có thể và được điều khiển bởi tốc độ bơm.
2. Lực lượng cực kỳ cao có thể đạt được. 
3. Những nét rất dài là có thể.
4. Độ tin cậy và độ bền của chu kỳ cực cao.
5. Các thiết bị truyền động có thể rất nhỏ và có kích thước nhỏ gọn vì chúng khá đơn giản trong xây dựng. 

Hạn chế là:

1. Điều khiển. Bộ truyền động thủy lực có rất ít kiểm soát chính xác.
2. Chất lỏng thủy lực là cần thiết cho hệ thống hoạt động và chất lỏng rất độc hại. Nếu hệ thống thất bại, nó có thể rò rỉ.
3. Khi bơm thủy lực hoạt động, nó có thể rất ồn ào và lực cần thiết càng cao, tiếng ồn càng lớn.
4. Chất lỏng thủy lực phụ thuộc vào độ nhớt có thể dự đoán được, do đó, nó không chảy trơn tru qua các đường ống và van, v.v ... Điều này đòi hỏi thêm năng lượng để đẩy chất lỏng ở áp suất cao thông qua các đường ống và phụ kiện. Do đó, các hệ thống thủy lực rất không hiệu quả để vận hành và sử dụng, đặc biệt là ở các vùng khí hậu khác nhau.
5. Giá. Các hệ thống này rất tốn kém để mua và cài đặt. 

Quay

Một loại bộ truyền động khác là bộ truyền động quay, hoạt động chủ yếu bằng cách sử dụng nguồn điện với chuyển động quay giới hạn hoặc chuyển động quay liên tục, tùy thuộc vào nhu cầu của ứng dụng. Một lợi thế chính của bộ truyền động quay là chúng chạy ở tốc độ thấp hơn nhưng tạo ra các giá trị mô-men xoắn cao hơn một cách hiệu quả khiến chúng trở nên lý tưởng để sử dụng trong robot và các ứng dụng tự động hóa công nghiệp khác, cũng như các thiết bị điện tử cấp tiêu dùng đòi hỏi các hệ thống mô-men xoắn cao cho các chu kỳ hoạt động nhất quán. Động cơ quay tạo ra mô -men xoắn này trong khi các thiết bị giảm tốc độ quay của ổ đĩa, do đó tạo ra các chuyển động tròn trơn tru mà không bị gián đoạn. Để có tính nhất quán hiệu suất tối ưu trong quá trình hoạt động, bộ truyền động sử dụng cảm biến để phát hiện các phép đo vị trí của nó thường ở dạng cảm biến hoặc bộ mã hóa Hall, do đó gửi tín hiệu trở lại não để dễ đọc. Hơn nữa, đối với các mối quan tâm không gian, các bộ truyền động hiệu quả này đi kèm với một khả năng kích thước nhỏ thân thiện với người dùng đáng chú ý; Do đó cho phép chúng được sử dụng ngay cả trong các khu vực không gian hạn chế.

Nguyên tắc:

Chuyển động được tạo ra bởi các loại bộ truyền động này có thể là xoay liên tục, như được thấy trong một động cơ điện, hoặc chuyển động có thể là một vòng quay góc cố định. Với bộ truyền động quay được điều khiển bằng khí nén hoặc thủy lực, chúng có nhiều khả năng là một loại xoay góc cố định, điều này là do giá đỡ hoặc pít . Nếu cần có nhiều vòng quay, piston sẽ cần trượt xa hơn và tỷ lệ bánh răng khác được sử dụng để dịch chuyển động. 

Servo quay

Có tồn tại một loại bộ truyền động quay khác, cụ thể là động cơ servo và động cơ bước. Những bộ truyền động này được kiểm soát thông qua điện. Do đó cung cấp một chuyển động quay liên tục trong khi đồng thời cung cấp độ chính xác đáng chú ý về mặt kiểm soát quay.

Những loại bộ truyền động này thường được sử dụng trong robot và thiết bị điện tử tiêu dùng trong đó chuyển động quay và mô -men xoắn được sản xuất bởi một động cơ quay. Tốc độ giảm và mô -men xoắn tăng lên bởi một hệ thống bánh răng để tạo ra chuyển động quay. Để có được sự kiểm soát chính xác, bộ truyền động sẽ có một cảm biến đo vị trí. Điều này thường ở dạng cảm biến Hall hoặc bộ mã hóa gửi tín hiệu trở lại 'não' để chuyển thành một vị trí. Một tính năng tuyệt vời của động cơ servo là chúng có thể được làm rất nhỏ và được sử dụng ở những nơi rất chặt chẽ. 

Bản tóm tắt

Bộ truyền động có nhiều loại khác nhau, từ quay đến tuyến tính, thủy lực và khí nén, điện từ và cơ điện. Mỗi loại có một ứng dụng lý tưởng. Các bộ truyền động quay công nghiệp lớn được điều khiển bằng thủy lực là tuyệt vời để mở các van ống dầu khổng lồ, và Các nhà hoạt động vi mô Có thể được cung cấp bởi các nguồn năng lượng 12V nhỏ với độ chính xác và độ chính xác lớn cho robot và các ứng dụng nhỏ. Để biết thêm chi tiết về các bộ truyền động, chúng tôi đã viết một tờ giấy trắng đi sâu hơn một chút trong thế giới của các bộ truyền động. Vui lòng đọc bài viết đó đây. 

FIRGELLI® Bộ truyền động được thiết kế đặc biệt và sản xuất các vật liệu chất lượng cao để cung cấp cho bạn sự cân bằng hoàn hảo về sức mạnh, sự kiểm soát và giá cả để xây dựng các hệ thống tự động hóa của bạn.