Napędy liniowe - po prostej i po krzywej

Jeżeli chodzi o pierwsze z wymienionych, stale na znaczeniu zyskują siłowniki elektryczne. Są to urządzenia, które przekształcają ruch obrotowy silnika w ruch w linii prostej. Są w związku z tym używane w różnego rodzaju zadaniach pchania i ciągnięcia, na przykład podnoszeniu, upuszczaniu, przesuwaniu przedmiotów. Siłowniki elektryczne popularyzują się przede wszystkim ze względu na swoje zalety w porównaniu z konkurencyjnymi rozwiązaniami, którymi są siłowniki pneumatyczne i hydrauliczne.

Siłowniki elektryczne a pneumatyczne i hydrauliczne

W pierwszych na energię mechaniczną obiektu, który zostaje wprawiony w ruch, przekształcana jest energia potencjalna sprężonego gazu, przeważnie powietrza. Urządzenie tego typu składa się z tłoka umieszczonego w cylindrze, który wypełnia się sprężonym powietrzem. Pod wpływem gazu tłok się przesuwa, a następnie powraca do położenia wyjściowego. W siłownikach jednostronnych to drugie następuje pod naciskiem będącej ich częścią sprężyny, której jeden koniec połączony jest z tłokiem, a drugi ze ścianą cylindra. Tłok może też wracać do położenia wyjściowego pod wpływem ciężaru ładunku. W urządzeniach dwustronnych powrót tłoka wywołuje działanie sprężonego powietrza doprowadzonego z przeciwnej strony. W siłownikach drugiego typu medium roboczym jest natomiast ciecz hydrauliczna pod ciśnieniem.

W zestawieniu z hydraulicznymi i pneumatycznymi siłowniki elektryczne wyróżniają się: prostszą i kompaktową konstrukcją (bez pomp, zaworów, węży, zbiorników mediów), łatwiejszą instalacją, prostszym sterowaniem i jego większą precyzją (dla porównania w pneumatycznych przez dużą ściśliwość sprężonego powietrza trudno jest zapewnić wolny, a jednocześnie płynny ruch tłoka), cichą i czystą pracą (wycieki cieczy hydraulicznej, która nie jest neutralnym medium, mogą dla otoczenia okazać się groźne), łatwiejszą i tańszą konserwacją i eksploatacją (nieszczelności w przewodach, którymi transportowane jest sprężone powietrze zwiększają koszty użytkowania), większą efektywnością energetyczną (w siłownikach pneumatycznych i hydraulicznych trzeba się liczyć ze stratami energii powstającymi podczas przetłaczania gazu i cieczy).

Budowa siłowników elektrycznych

Główne komponenty siłownika elektrycznego to: silnik elektryczny, przekładnia, śruba napędowa, nakrętka napędowa, tłoczysko. Oprócz tego wyposaża się je w różne dodatkowe elementy, przede wszystkim łożyska, czujniki i elementy je aktywujące. Łożyska stanowią podporę śruby. Montuje się je z przodu i na przeciwnym końcu, od strony napędu. Jeśli chodzi o śruby, najpopularniejsze są trzy typy: kulowe, trapezowe, wałeczkowe. Pierwsze cechuje precyzja, małe tarcie oraz opory toczenia, duża sztywność, wytrzymałość na obciążenia, spokojny bieg, mały luz osiowy, wymóg małego momentu napędowego, żywotność, nawet przy dużych prędkościach i przyspieszeniach. Śruby trapezowe są tanie i wytrzymują duże obciążenia, dynamiczne oraz statyczne. Cechuje je samohamowność, odporność na wibracje, cicha praca. Śruby trzeciego typu natomiast wyróżnia większa nośność i dłuższa żywotność w porównaniu do kulowych. Sprawdzają się w przypadku dużych prędkości i przyspieszeń. Ich zalety to oprócz tego duża sztywność i precyzja.

Konserwację śrub ułatwia wbudowane gniazdo smarowania. Korpus wykonuje się zazwyczaj z tłoczonego profilu. Konstrukcja taka zmniejsza liczbę zagłębień, w których mogłyby się zbierać zanieczyszczenia. Ewentualnie w korpusie wykonuje się rowki dla sensorów, które przed brudem chronią osłony. W przykładowym wykonaniu czujniki te mogą być wzbudzane przez magnesy trwałe wbudowane w nakrętce śruby. Oprócz tego tłoczysko zabezpiecza się przed obracaniem umieszczając je w tulei.