Spis treści:
Siłownik liniowy elektryczny jest urządzeniem wykorzystywanym do przekształcania energii elektrycznej w ruch liniowy m.in. w automatyce, robotyce i przemyśle.
Co to jest siłownik liniowy?
Siłowniki liniowe elektryczne to urządzenia mechaniczne zdolne do przekształcania energii elektrycznej w ruch liniowy w pewnym zakresie. Podstawową funkcją siłowników liniowych jest przesuwanie lub przemieszczanie obiektu w linii prostej. W odróżnieniu od siłowników pneumatycznych i hydraulicznych ruch nie jest generowany przy użyciu sprężonego medium (powietrza lub płynu hydraulicznego), tylko przy wykorzystaniu energii elektrycznej. Siłowniki są napędzane przez silnik elektryczny. W zależności od konkretnej aplikacji stosuje się silniki krokowe lub serwomotory.
Urządzenia są wyposażone w czujniki i sterowniki, które dostarczają dane o aktualnym położeniu, prędkości i sile działania siłownika. Dzięki nim możliwe jest precyzyjne sterowanie ruchem siłownika.
W jaki sposób działa siłownik liniowy elektryczny?
Aby siłownik liniowy mógł zacząć działać, podłączony silnik elektryczny musi otrzymać komendę aktywacyjną przesyłaną przez sterownik. Uruchomiona jednostka napędowa generuje ruch obrotowy o określonej prędkości. Ruch wału jest przekazywany na śrubę pociągową, która również zostaje wprawiona w ruch obrotowy powodujący przesuwanie nakrętki. W taki sposób ruch obrotowy jest zmieniany na liniowy.
Prędkość i kierunek ruchu liniowego są kontrolowane przez sterownik, który otrzymuje informacje od wspomnianych czujników położenia. Do najważniejszych zalet siłowników liniowych elektrycznych należą: wysoka precyzja działania, powtarzalność ruchów i łatwa integracja z różnymi aplikacjami.
Budowa siłownika liniowego elektrycznego
Siłowniki liniowe mają prostą, a co za tym idzie niezawodną budowę. Wybrane modele są przystosowane do ciągłej pracy, dzięki minimalnemu zużyciu w trakcie eksploatacji. Kluczowym elementem budowy jest śruba pociągowa, nazywana również śrubą napędową. To nic innego jak wał ze spiralnym rowkiem. Ten element ma za zadanie efektywne przekształcenie ruchu obrotowego silnika elektrycznego na ruch liniowy siłownika.
Śruba napędowa współpracuje z nakrętką, czyli kolejnym ważnym elementem budowy. Nakrętka porusza się wzdłuż obracającej się śruby. Materiał, z którego jest wyprodukowana nakrętka, zależy od specyficznych wymagań aplikacji dotyczących m.in. prędkości działania i obciążeń.
Następne podzespoły to przewodniki i łożyska. To elementy odpowiedzialne za zapewnienie stabilności i płynności ruchu nakrętki poruszającej się wzdłuż śruby. Łożyska mają za zadanie zmniejszenie tarcia, a co za tym idzie zużycia siłownika. Te elementy są niezbędne do długotrwałej i niezawodnej pracy. Pozostałe elementy to czujniki położenia i sterowniki, czyli urządzenia elektroniczne, które kontrolują pracę silnika dzięki otrzymywanym sygnałom.
Właściwości siłowników liniowych
Siłownik liniowy ma zdolność do samohamowania w sytuacji, gdy silnik elektryczny nie pracuje. W codziennym użytkowaniu oznacza to, że nie ma możliwości wsunięcia i wysunięcia tłoka. Siłownik będzie utrzymywał ciężar nawet w przypadku odłączenia zasilania.
Siłowniki liniowe są cenione za wysoką sprawność i wydajność. W porównaniu do modeli hydraulicznych i pneumatycznych mają wyższą sprawność energetyczną. Oznacza to, że do wykonania tej samej pracy potrzebują mniej energii niż urządzenia hydrauliczne i pneumatyczne. Kolejną zaletą jest cicha praca, dzięki której siłowniki mogą być z powodzeniem wykorzystywane w środowiskach, w których nie można przekraczać określonego poziomu hałasu. Powszechne wykorzystanie siłowników liniowych elektrycznych wynika m.in. z minimalnej konserwacji. Brak konieczności wymiany filtrów i płynu hydraulicznego redukuje koszty eksploatacyjne.
Pozostałe właściwości
Brak ryzyka wycieku płynu sprawia, że siłowniki elektryczne są uważane za bezpieczne w użytkowaniu. Ponadto nie stanowią potencjalnego zagrożenia dla środowiska naturalnego i jednocześnie są uniwersalne. Mogą być wykorzystywane zarówno w niewielkich urządzeniach domowych, jak i potężnych maszynach przemysłowych. W przeciwieństwie do systemów hydraulicznych są łatwe i szybkie w montażu. Poszczególne modele siłowników różnią się od siebie m.in. napięciem zasilania. Sporą grupę stanowią modele zasilane prądem stałym o napięciu 12 V. Nietrudno znaleźć siłowniki, które do pracy wymagają napięcia 24 V lub 36 V.
Parametry techniczne siłowników liniowych
Nie ma jednego uniwersalnego siłownika liniowego, który może być używany w każdym systemie, maszynie, urządzeniu lub projekcie DIY. Siłowniki różnią się od siebie parametrami technicznymi, które determinują ich zastosowanie. Jednym z nich jest udźwig (siła). Ta wartość określa maksymalną siłę, jaką siłownik może wygenerować w trakcie pracy. Parametr udźwigu jest przeważnie podawany przez producentów w kilogramach i Niutonach.
Kolejnym jest skok, czyli zasięg ruchu. Ta cecha określa długość, na jaką tłok siłownika może się przesunąć. Oprócz długości ważna jest również prędkość ruchu. Następny parametr określa, z jaką szybkością tłok się porusza. Przeważnie im wyższa prędkość, tym niższy udźwig. W precyzyjnych systemach niezwykle ważna jest dokładność pozycjonowania. Ten parametr określa, z jaką precyzją siłownik może umieścić obiekt w zaprogramowanym miejscu. Pozostałe parametry to zakres temperatury roboczej, cykl pracy, powtarzalność oraz stopień ochrony IP.
Zastosowanie siłowników liniowych
Siłowniki liniowe są powszechnie wykorzystywane w przemyśle do precyzyjnego manipulowania obiektami. Ponadto są odpowiedzialne za złożone ruchy urządzeń i maszyn. Siłowniki są również używane w branży motoryzacyjnej, rolniczej i ogrodowej. Dodatkowo są stosowane w systemach automatyki domowej, w robotyce i systemach ręcznego sterowania.
