Spis treści:
Z angielskiego określenia electric actuators można wyprowadzić czasownik actuate. Słowo to oznacza po prostu uruchomienie maszyny. Jednak określenie “siłownik” odnosi się do konkretnej rodziny maszyn, które coś poruszają lub kontrolują – z naciskiem na ruch. Przekształcają one energię elektryczną, pneumatyczną lub inną w ruch liniowy lub obrotowy. Jak sama nazwa wskazuje, siłownik elektryczny do działania wymaga napięcia. Potrzebny jest też silnik. Może to być tradycyjny silnik elektryczny lub na przykład silnik krokowy, w zależności od potrzeb aplikacji. Ruch jest generowany za pomocą elementów, o których więcej przy okazji opisu rodzajów siłowników. Najczęściej umieszcza się je w metalowej lub plastikowej obudowie. Opcjonalnie przekładnia zmienia prędkość obrotową, a elektroniczny system kontroli i ewentualne dodatkowe czujniki, takie jak enkodery, regulują parametry ruchu.
Rodzaje siłowników elektrycznych
Jako pierwsze opiszemy dwa zasadnicze typy według sposobu działania – siłowniki liniowe i siłowniki obrotowe, o których więcej i dokładniej będzie później. Podtypów jest mnóstwo, z czego często rodzą się pytania, czy taki a taki siłownik to to samo.
Siłowniki liniowe
- Siłowniki śrubowe przekształcają ruch obrotowy na liniowy za pomocą śruby.
- Siłowniki pasowe wykorzystują paski napędowe do przekazywania ruchu liniowego.
- Siłowniki ślizgowe posługują się tłokiem przesuwającym się wewnątrz cylindra.
- Silnik liniowy stanowi integralną część linii ruchu i przekształca energię elektryczną w ruch liniowy.
Siłowniki obrotowe
- Silniki elektryczne z przekładnią obracające wałem, często z dodatkową przekładnią, generują moment obrotowy.
- Silniki krokowe wykonują ruchy krokowe, co pozwala na precyzyjne pozycjonowanie.
- Siłowniki obrotowe zębatkowe do generowania ruchu obrotowego używają zębatek .
- Silniki bezszczotkowe są cenione za płynny ruch obrotowy.
- Siłowniki obrotowe hydrauliczne i pneumatyczne wykorzystują płyny lub sprężone powietrze do generowania ruchu obrotowego.
Spotyka się również siłowniki hybrydowe , które łączą cechy siłowników liniowych i obrotowych w jednym urządzeniu, umożliwiając ruchy zarówno liniowe, jak i obrotowe. Inne kombinacje siłowników liniowych i obrotowych to wieloosiowe, które pozwalają na ruchy w różnych kierunkach jednocześnie oraz wyspecjalizowane siłowniki piezoelektryczne, elektromagnetyczne czy ultradźwiękowe. Podział jest więc oparty na tym, jakie mechanizmy generują ruch w tych urządzeniach albo raczej z jakich zjawisk do tego korzystają.
Elektryczne siłowniki liniowe i obrotowe
Siłowniki liniowe mają ograniczoną odległość obsługiwanego ruchu, ponieważ mają postać wału, który porusza się do tyłu i do przodu wzdłuż swojej długości. Nie musi to oznaczać, że są krótkie, bo mogą poruszać się nawet na odległość kilku metrów. Jednak ze względu na sposób ich działania często bardziej wydajne okazuje się użycie innej formy maszyny do szybkiego przemieszczania rzeczy na duże odległości, chyba że istnieje szczególna potrzeba precyzji.
Siłownik liniowy nie musi się poruszać między punktem A i punktem B, lecz może się zatrzymać w dowolnym punkcie po drodze. Wyobraźmy sobie elektryczną szybę samochodową albo fotel u dentysty o regulowanej wysokości i kącie nachylenia, gdzie musi istnieć sposób na ustawienie obiektu dokładnie tak, jak jest to pożądane, a nie w jednej z dwóch skrajnych pozycji. Ale weźmy też pod uwagę coś takiego jak ruchomy panel słoneczny, gdzie jego optymalna orientacja zmienia się stopniowo wraz z upływem dnia – taki delikatny, ciągły i precyzyjny ruch jest dokładnie tym, co może zapewnić siłownik elektryczny.
Siłowniki obrotowe nie mają takich ograniczeń, ponieważ działają w pętli ciągłej, chociaż są zwykle używane do przesuwania obiektów pod kątem mniejszym niż 360 stopni. A skoro kąt obrotu można dokładnie kontrolować, to czyni je to idealnymi na przykład do obsługi zaworów lub bram. W przypadku robotów czy manipulatorów często konieczne jest, aby elementy robota mogły obracać się wokół własnych osi. Tutaj jeszcze jeden obrazowy przykład z codziennego życia – przykładem są stawy w ludzkim ciele. Siłowniki obrotowe wykorzystuje się w samochodach do sterowania zaworami i położeniem kół w układzie kierowniczym, ruchu powierzchni sterowych w lotnictwie, a w elektronice montażowej jeszcze przed jej trafieniem w Wasze ręce, bo do precyzyjnego ustawiania i pozycjonowania komponentów na płytach drukowanych PCB.
Zastosowanie siłowników elektrycznych
Jeszcze trochę o tym po to, żeby lepiej wyobrazić sobie ich niesamowite możliwości. Niektóre siłowniki liniowe są zdolne do podnoszenia ogromnych obciążeń, sięgających nawet kilku ton. Dzięki temu są używane w przemyśle ciężkim do manipulowania dużymi elementami. Mogą to być nawet rampy czy całe przedziały pojazdów szynowych, urządzenia wiertnicze czy mosty podnoszone (zwodzone). Z drugiej strony jako przeciwwaga tej potęgi to atuty takie jak szybkie ruchy, na przykład w produkcji masowej, gdzie czas jest kluczowy, niezwykła precyzja w manipulowaniu mikro obiektami czy praktycznie bezszelestnie i pozbawione wibracji działanie w harmonijnie zorganizowanym systemie automatyki domowej.
W każdym z tych przypadków elektryczne siłowniki są dostosowywane do specyficznych wymagań zapewniając nie tylko podnoszenie dużych obciążeń, ale także precyzyjną kontrolę ruchu i bezpieczeństwo pracy.To dzięki połączeniu siły i precyzji możliwe są innowacyjne rozwiązania, które przyczyniają się do rozwoju technologicznego i poprawy efektywności całej gamy urządzeń od bram domowych, poprzez robotykę medyczną, na unoszeniu monstrualnych ciężarów w budownictwie i przemyśle kończąc.
