Ein Aktuator ist ein automatisiertes Gerät, das zur Steuerung oder Erzeugung von Bewegung in einem Mechanismus oder System verwendet wird. Die zur Steuerung oder Erzeugung einer solchen Bewegung erforderliche Energie wird aus fünf Hauptquellen gewonnen: mechanisch, hydraulisch, pneumatisch, thermisch und magnetisch.
Aktuatoren werden oft als eine Klasse von Motoren betrachtet. Es gibt jedoch einen wesentlichen Unterschied zwischen den beiden - Motoren erzeugen Drehbewegungen, während Aktuatoren normalerweise lineare, eingeschränkte Bewegungen erzeugen. Es gibt Ausnahmen.
Aktuatoren wandeln Eingangsenergie um, um eine gewünschte Bewegungsart zu erzeugen.
Ein typisches Beispiel für eine Aktuatoranwendung ist eine Absperrklappe.
Arten von Aktuatoren
1. Mechanische Aktuatoren verwenden mechanische Geräte wie Schrauben, Spindelhubgetriebe, Kugelumlaufspindeln, Rollenumlaufspindeln, Radspindeln oder Nocken, um Drehbewegungen in lineare Bewegungen umzuwandeln.
Mechanische Aktuatoren sind allerdings nicht zur Automatisierung geeignet, sondern können nur manuell bedient werden.
2. Hydraulische Antriebe verwenden einen mit mechanischer Flüssigkeit gefüllten Hohlzylinder und einen darin eingesetzten Kolben.
Wenn ein ungleichmäßiger Druck auf den Kolben ausgeübt wird, erzeugt er eine Kraft, die ein externes Objekt bewegen kann. Diese Aktuatoren erzeugen eine präzise Verschiebung entlang der Kolbenachse.
3. Pneumatische Antriebe ähneln hydraulischen Antrieben, außer dass sie zur Krafterzeugung ein Druckgas statt einer Flüssigkeit verwenden.
4. Piezoelektrische Aktoren verwenden spezielle Materialien, um bei Anwendung von mechanischem Druck eine Spannung zu erzeugen. Diese Materialien dehnen sich bei Anlegen einer Spannung aus.
Sie dienen zur Erzeugung äußerst präziser Bewegungen und erfordern für den Betrieb sehr hohe Spannungen.
5. Elektrohydrostatische Aktuatoren haben Pumpen, die sich hin und her drehen, um Flüssigkeit aus einem unter Druck stehenden Behälter durch eine Reihe von Ventilen zu ziehen. Die präzise Bewegung der rotierenden Pumpe in diesen Aktuatoren wird durch die Verwendung eines digitalen Stellungsreglers für die Rückmeldung und eines Servoreglers zur Steuerung der Pumpe erreicht.
Diese werden für Einlassleitschaufelantriebe, Unterwasser-Fernantriebe usw. verwendet.
So wählen Sie einen Aktuator aus
Die Auswahl des Antriebs basiert auf einer Reihe mechanischer Parameter, darunter Last, Hublänge und Zeit.
Eignung und Vorteile sind ebenfalls wichtige Überlegungen bei der Auswahl eines Aktuators für Ihre spezifische Anwendung.
1. Hydraulische Antriebe bieten hohe Kraft bei geringer Größe, benötigen aber eine Hydraulikquelle.
2. Pneumatische Antriebe verwenden Werksluft.
3. Elektrische Antriebe bieten eine bessere Steuerbarkeit und sind weniger anfällig für Leckagen, was ihnen in Reinraumumgebungen einen Vorteil verschafft. Obwohl sie höhere Anschaffungskosten haben, sind sie auf lange Sicht wirtschaftlicher.
4. Pneumatische Ventilantriebe – doppeltwirkend und mit Federrückstellung – nutzen Druckunterschiede als angetriebene oder nicht angetriebene Antriebe.
5. Piezoaktoren sind für die Mikropositionierung konzipiert und verwenden piezoelektrische Kristalle, um hochpräzise Bewegungen für den Einsatz in der Optik, der Halbleiterherstellung und anderen Anwendungen zu erzeugen.
Weitere zu berücksichtigende Faktoren
Bei der Auswahl des richtigen Aktuators für eine Anwendung müssen noch zahlreiche weitere Faktoren und Parameter berücksichtigt werden. Einige davon sind unten aufgeführt.
Installationskonfiguration
Nachdem Sie den idealen Aktuator ausgewählt haben, müssen Sie entscheiden, wie er an dem Gerät montiert wird, das Sie starten möchten.
Ausgangsdrehmoment
Das Ausgangsdrehmoment beschreibt die Drehkraft, die ein Aktuator auf ein Ventil ausüben kann, um es zu schließen. Es gilt sowohl für elektrische als auch für hydraulische Drehantriebe.
Maximaler Schub
Es handelt sich um die maximale Kraft, die der Aktuator aufbringen kann, um das Arbeitsfluid zu drücken oder zu halten.
Höchstgeschwindigkeit
Dies ist die maximale Linear- oder Rotationsgeschwindigkeit, die das Gerät erreichen kann. Sie wird bei Rotationsantrieben normalerweise in U/min und bei linearen Geräten in Millimetern pro Sekunde angegeben.