Aktuatoren sind antriebstechnische Baueinheiten, die pneumatische, hydraulische oder elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln, meist in Form linearer oder rotierender Bewegung. Sie werden auch als Aktoren oder schlicht Antrieb bezeichnet.
Drehantrieb von METAL WORK
Je nach Energiequelle, die für den Antrieb verwendet wird, unterscheidet man drei Arten von Aktuatoren: pneumatische Aktuatoren (druckluftbetrieben), hydraulische Aktuatoren (druckölbetrieben) und elektrische Aktuatoren. Um den richtigen Aktuator zu wählen, sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen.
Als erstes ist zu entscheiden, welche Art der Bewegung sich besser eignet. Es gibt zwei Arten von Aktoren: als Drehantrieb bezeichnete rotatorische Aktoren (die eine Drehbewegung erzeugen) und als Linearantrieb bezeichnete Linearaktoren (die eine lineare Bewegung erzeugen). Außerdem muss in Betracht gezogen werden, über wie viel Kraft der Aktuator verfügen sollte.
Und schließlich muss zwischen einem einfachwirkenden und einem doppeltwirkenden Aktuator gewählt werden. Allerdings fällt diese Wahl nur bei hydraulischen und pneumatischen Aktuatoren an; bei elektrischen Antrieben existiert kein solcher Unterschied.
Die Wahl zwischen einem pneumatischen, einem hydraulischen und einem elektrischen Aktuator hängt von der beabsichtigten Anwendung, der Belastung und der gewünschten Geschwindigkeit ab. Hydraulikaktuatoren stellen die beste Wahl in Sachen Leistung dar. Sie eignen sich ideal, um schwere Lasten zu bewegen, während pneumatische Aktuatoren sich vor allem durch ihre Geschwindigkeit auszeichnen. Es ist zu beachten, dass elektrische Aktuatoren in explosionsgefährdeten Bereichen (ATEX-Zonen) nicht eingesetzt werden dürfen. In solchen Umgebungen sind ausschließlich hydraulische oder pneumatische Aktoren einzusetzen.
Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist die Einfachheit der Implementierung. Während elektrische Aktuatoren einfach zu installieren und zu bedienen sind, kann sich die Bedienung hydraulischer Aktuatoren als recht schwierig herausstellen. Darüber hinaus erfordern hydraulische Aktuatoren mehr Wartung.
Elektrischer Aktuator von LINAK
Wenn Sie einen einfach zu installierenden und zu bedienenden Aktuator suchen, empfehlen wir Ihnen einen elektrischen Aktuator. Dieser eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen mehrere Positionen gehandhabt werden müssen. Er ermöglicht hochpräzise Positionen mit einer Fehlerspanne von nur 0,001 mm.
Außerdem kann er sehr schwere Lasten von bis zu mehreren Tonnen tragen. Elektrische Aktoren weisen zwar eine höhere Tragfähigkeit als pneumatische Aktoren auf, übertreffen aber nicht die von hydraulischen Aktuatoren.
Ein weiterer Vorteil elektrischer Aktuatoren liegt in ihrer hohen, präzisen Geschwindigkeit. Zudem sind sie weniger umweltbelastend und arbeiten leise.
Zwei weitere wichtige Faktoren sind zu beachten, bevor Sie sich für den Kauf eines elektrischen Aktuators entscheiden können. Erstens sollten Sie wissen, dass die Achse eines elektrischen Aktuators durch einen Asynchronmotor (robust und einfach zu bedienen), einen Schrittmotor (präzise) oder einen bürstenlosen Motor (langlebig, aber recht teuer) angetrieben werden kann.
Zweitens möchten wir Sie daran erinnern, dass in ATEX-Zonen dringend von der Verwendung elektrischer Geräte abzuraten ist, da sie Explosionen oder Brände auslösen können. Für den Betrieb in solchen Umgebungen empfehlen wir daher einen pneumatischen (mit Druckluftversorgung) oder hydraulischen Aktuator.
Pneumatischer Aktuator von Cy.Pag
Pneumatische Aktuatoren wandeln pneumatische Energie (Druckluft) in mechanische Energie um. Dabei wird unterschieden zwischen Linearaktuatoren und Drehaktuatoren.
Durch die Druckluftversorgung ohne elektrische Komponenten sind pneumatische Aktuatoren weniger explosions- und brandgefährdet. Häufig kommen sie in industriellen Automatisierungssystemen zum Einsatz. Da die zur Versorgung verwendete Luft ein komprimierbares Fluid ist, sind pneumatische Aktuatoren sehr schnell, sodass sie sich besonders für Hochgeschwindigkeitsanwendungen eignen.
Pneumatische Aktuatoren werden am meisten verkauft, unter anderem weil sie erschwinglich, langlebig und einfach zu installieren sind. Allerdings sollten Sie unbedingt auf die Qualität der Druckluft achten, da minderwertige Luft den Aktuator durchaus beschädigen kann.
Pneumatische Aktuatoren arbeiten in der Regel mit einem Druck von ca. 6 bar. Ihre Schub- und Zugkraft hängt vom Innendurchmesser des Antriebs ab. Ihre Geschwindigkeit ist hoch und liegt zwischen 0,2 und 0,3 m/s. Bei einem Druck von 4 bis 8 bar haben sie eine theoretische Schubkraft von 20 N bis 50.000 N, was immer noch niedriger ist als die von hydraulischen Aktuatoren.
Ein weiterer Vorteil pneumatischer Aktuatoren ist, dass sie leicht und kompakt sind.
Hydraulischer Aktuator der Marke Eckart
Hydraulische Aktuatoren werden mit einem flüssigen Fluid (Öl) betrieben. Da es sich dabei um ein inkompressibles Fluid handelt, können hydraulische Aktuatoren höheren Kräften standhalten als pneumatische Aktuatoren. Sie eignen sich somit besser für schwere Lasten. Die Geschwindigkeit lässt sich einfacher regulieren als bei pneumatischen Aktuatoren, da die in die Zylinderkammern eintretende Fluidmenge mühelos justiert werden kann. Hydraulikaktuatoren haben eine lange Lebensdauer.
Sie können jedoch nicht so hohe Geschwindigkeiten erreichen wie pneumatische Aktuatoren. Auch kann es zu Ölleckagen kommen, was eine Leistungsminderung zur Folge hat, insbesondere da die Zirkulation des Fluids in den Rohrleitungen Druckverluste verursacht. Durch hohe Drücke (zwischen 50 und 700 bar) wird das Unfallrisiko erhöht. Die Tatsache, dass Öl leicht entflammbar ist, erhöht die Brandgefahr. Es handelt sich letztendlich um eine teure Technologie, da sowohl die Kosten für die Komponenten als auch für die vorbeugende Wartung hoch sind. Bei hydraulischen Aktuatoren empfehlen wir, die Wartung sorgfältig durchzuführen und dabei besonders auf die Dichtungen der Zylinderkammern zu achten.
Der Hauptunterschied zwischen einem einfachwirkenden und einem doppeltwirkenden Aktuator ist die Art und Weise, wie der Aktuator in seine Ausgangsposition zurückkehrt. Dies gilt für hydraulische wie pneumatische Aktuatoren.
Bei einem doppeltwirkenden Aktuator wird abwechselnd auf beiden Seiten des Kolbens Druck ausgeübt, um ihn in eine der beiden Richtung zu bewegen. Bei einem einfachwirkenden Aktuator wird der Aktuator mittels einer Feder in seine Ausgangsposition zurückgebracht.
Die Wahl zwischen einem doppeltwirkenden und einem einfachwirkenden Aktuator hängt hauptsächlich von der geplanten Anwendung ab. Doppeltwirkende Aktuatoren eignen sich für Maschinen, die in beide Richtungen Kraft ausüben, z. B. Kräne. Sie sind flexibler und erlauben eine Regelung der Dämpfung sowie eine einfache Steuerung der Geschwindigkeit. Jedoch ist diese Technologie teurer als einfachwirkende Aktuatoren.
Einfachwirkende Aktuatoren sind eine gute Wahl, wenn die Kraft nur in eine Richtung ausgeübt wird, wie dies z. B. bei Maschinen mit Hubmasten der Fall ist. Sie sind kostengünstiger und haben einen geringeren Fluidverbrauch als doppeltwirkende Aktuatoren, fallen allerdings größer aus und haben einen geringeren Hub.
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