آشنایی با عملگرهای الکتریکی (Electric Actuators)
مقدمه
عملگرهای الکتریکی یا Electric Actuators دستگاه‌هایی هستند که می‌توانند حرکت یا نیروی لازم برای انجام یک عمل مانند بستن یا گیره کردن را ایجاد کنند. این دستگاه‌ها با استفاده از یک موتور الکتریکی، نیروی لازم را برای حرکت بار فراهم می‌کنند. در این مقاله، به بررسی نحوه کارکرد عملگرهای الکتریکی، نحوه انتخاب آنها، انواع موجود و کاربردهایشان خواهیم پرداخت.
عملکرد عملگر الکتریکی
نحوه کارکرد
موتور الکتریکی در عملگر الکتریکی با چرخاندن اسپیندل یا روتور، حرکت چرخشی ایجاد می‌کند. اسپیندل موتور به طور مستقیم به یک پیچ حلزونی از طریق شفت انتقال نیرو متصل است. به این ترتیب، پیچ حلزونی در یک مهره پیچ حلزونی چرخانده می‌شود.
با چرخش اسپیندل، مهره پیچ حلزونی به سمت جلو یا عقب روی پیچ حلزونی حرکت می‌کند. یک میله پیستون توخالی به مهره پیچ حلزونی متصل است که با چرخش موتور به صورت ساعت‌گرد یا پادساعت‌گرد، حرکت خطی را به داخل یا خارج از عملگر خطی ایجاد می‌کند.
موتور توسط یک درایو الکتریکی کنترل می‌شود که اجازه می‌دهد سرعت چرخش و در نتیجه سرعت خطی عملگر تغییر کند. یک مکانیزم بازخورد اطلاعات موقعیت را فراهم می‌کند و عملگر خطی می‌تواند برای حرکت به یک موقعیت خاص، توقف و سپس حرکت به موقعیت دیگر یا بازگشت به حالت استراحت برنامه‌ریزی شود.
توان موتور، تعیین‌کننده گشتاوری است که می‌تواند تولید شود و بنابراین نیرویی که می‌تواند از طریق عملگر به حرکت مفید تبدیل شود.
نحوه انتخاب عملگر الکتریکی
عوامل مهم در انتخاب
انتخاب عملگر الکتریکی بستگی به کاربرد آن دارد که نیاز به نیرو دارد. در عملگر خطی پنوماتیک، نیرو توسط فشار ایجاد شده بر سطح پیستون ایجاد می‌شود. در عملگرهای الکتریکی، نیرو از گشتاور موتور تولید می‌شود. بار مورد نظر برای حرکت، نیروهای اصطکاکی سطح و زاویه بار از جمله پارامترهای مهم برای انتخاب عملگر هستند.
برای عملگرهای پنوماتیک، بار باید مسافتی را طی کند که تعیین‌کننده کورس عملگر است. این مسئله در مورد عملگرهای الکتریکی نیز صدق می‌کند با تفاوت‌هایی جزئی. برای جلوگیری از پیشروی بیش از حد، کورس قابل استفاده معادل حداکثر کورس منهای چهار برابر گام پیچ حلزونی است. عملگر الکتریکی ممکن است برای موقعیت‌های متعددی استفاده شود؛ بنابراین کورس مورد نیاز باید حرکت کل را در نظر بگیرد. پیچ‌های مختلفی با گام‌های متفاوت موجود هستند که به تطبیق ترکیبات مختلف قطعات برای پاسخگویی به نیازهای مختلف کمک می‌کنند.
مزایای عملگرهای الکتریکی نسبت به پنوماتیک
- دقت بالا
- نیروی محوری بیشتر
- سر و صدای کمتر
- انعطاف‌پذیری بیشتر در کنترل
- سختی بار و هزینه‌های عملیاتی کمتر
انواع عملگرهای الکتریکی
عملگرهای الکتریکی به دو دسته میله‌ای و بدون میله تقسیم می‌شوند و می‌توانند با یا بدون موتور و درایو باشند. موتورها می‌توانند به صورت محوری پشت بدنه عملگر یا به موازات عملگر در چهار موقعیت نصب شوند.
کاربردهای معمول عملگرهای الکتریکی
صنعت خودروسازی
- وسایل نقلیه خودران
- دستگاه‌های توزیع
- روش‌های اتصالاتی مانند چسباندن، جوشکاری و پرچ‌کردن
صنعت غذا و نوشیدنی
- تولید بطری‌های PET
- سیستم‌های پر کردن و برچسب‌گذاری
- کاربردهای رباتیک مانند ربات‌های شیردهی
حمل و نقل مواد
- پرس‌های سروو
- گیره کردن
بسته‌بندی
- دقت بالا
- انعطاف‌پذیری
دیگر کاربردهای صنعتی
- رباتیک
- الکترونیک و مونتاژ الکترونیکی
- ماشین‌ابزارها
نیازمندی‌های ضروری برای کارکرد عملگرهای الکتریکی
- منبع برق مناسب
- کابل‌کشی مناسب برای تامین برق و سیگنال‌های کنترلی بین موتور و درایو
- نیاز به نصب عملگر و استفاده از سوئیچ‌ها برای شناسایی موقعیت
برای اطلاعات بیشتر به بخش عملگرهای الکتریکی ما مراجعه کنید.
نتیجه‌گیری
عملگرهای الکتریکی به دلیل دقت بالا، انعطاف‌پذیری و هزینه‌های عملیاتی کمتر در بسیاری از صنایع کاربرد گسترده‌ای دارند. انتخاب صحیح عملگر الکتریکی بستگی به نیازهای کاربرد خاص دارد. با درک عملکرد، انواع مختلف و کاربردهای این دستگاه‌ها می‌توانید بهترین گزینه را برای نیازهای خود انتخاب کنید.