Lineer Hareket Sistemlerinde Aktüatör Ve Kılavuz Hizalaması

Otomatikleştirilmiş birçok makine, ekipmanın hareketli parçalarına kılavuzluk etmek ve desteklemek için profil ray, yuvarlak ray veya yuvarlanan ya da kayan yatak yapıları gibi lineer kılavuz elemanına bel bağlar. Bu hareketli parçalar bir çeşit lineer aktüatör cihaz tarafından sürülür. Bu makale sistemin bir uçtan bir uca performansını, lineer kılavuz ve aktüatörün "hizalanmasını" en uygun hale getirerek, iyileştirme yollarını tartışmaktadır.

Aktüatörler ve Kılavuzlar

Bir makine parçasına hareket uygulamak için çok çeşitli yollar olmakla birlikte, en yaygın olanlardan bazıları iki kategoride toplanır. Birinci kategori çubuklu aktüatörerdir (rod-style). Çubuklu aktüatörler, hidrolik ya da havalı, akışkanla çalışan veya kurşun vida ya da bilyeli vida gibi, elektrikli olabilirler.

İkinci kategori çubuksuz aktüatörlerdir (rodless) (bkz. Figür 2). Bunlar da akışkanla ya da kurşun vida, bilyeli vida, kayış ya da lineer motor ile çalışan tipte olabilirler. Aktüatörlerin her iki tipi de güdümlü sistemlerde uygulama bulurlar. Fakat, performansı ve ömrü maksimize etmek için hangisinin en iyi kullanıldığı konusunda her birinin hemen göze çarpmayan farklılıkları vardır.

Kılavuz parçaları, ister profil ray, yuvarlak ray ya da diğer yuvarlanan ya da kayan sistemler olsun, tasarım aşaması sırasında uygun şekilde ölçülendirilmiş ve seçilmiş ve imalatçının tavsiyeleri doğrultusunda, hizalama sürecine özen gösterilerek kurulmuş olmalıdır. Böyle yapmak seçilmiş kılavuz sistemin performansının belirli uygulama için maksimize olmasını sağlar.

Uyum Elemanlarının Önemi

Her bir turda açılıp tekrar geri gelen piston kolu (çubuğu) ya da aktüatör çubuğu ile karakterize edilen çubuklu aktüatörler, tipik olarak birçok montaj seçeneği sunarlar. Cihazda, montaj ayaklarında, çubuk bağlantılarında, hizalama bağlamalarında, kenet demirlerinde matkapla delinmiş ve diş çekilmiş delikler gibi montaj seçenekleri birçok çubuklu aktüatör tedarikçisince yaygın olarak sunulur. Bir mekanizma ile çalıştırıldığında, her bir alt sistemin, aktüatörün ve kılavuz montajının engellenmemiş, pürüzsüz bir hareket sağlayabildiklerinden emin olun. Sürücü elemanı sürülen elemanla sıkı sıkıya eşleştirmeye çalışan sistemler, kapasitesinin üzerinde yüklenmiş bir ya da iki alt sistemin birlikteliği ile ve bu iki eleman ayrı düzlemlerde hareket etmeye çalışırken, tutarsız bir performans sergileyebilirler. Böyle bir sistemde bir çubuklu aktüatör en iyi şekilde sürücü elemanı (aktüatör) ve sürülen eleman (kılavuz sistemi) arasında bir tür uyum elemanı ile birlikte çalıştırılır. Kılavuzda bu tip bağlantı en iyi şekilde, aktüatörün, makine şasi elemanına iliştirildiği ters ucunda bir burç ya da kenet demiri ile birlikte kullanılır.Vuruşlarının (Strok) toplam uzunluklarının içinde olmasıyla karakterize edilen çubuksuz aktüatörler, aktüatöre gömülü bir kılavuz sistem de ihtiva edebilirler. Çubuksuz aktüatörler ayrı bir kılavuz sistemi ile birlikte kullanıldıklarında, yukarıda sözü edildiği gibi, sürücü ve sürülen elemanlar arasındaki bağlantıda uyumlu bir eleman ihtiyacı da duyacaklardır. Birçok aktüatör tedarikçisi bu tip montaja yönelik, yüzen bağlantı parçası gibi, çeşitli montajlar sunarlar.

Bağlı Elemanların Paralelliği ve Dikliği

Tamamlayıcı bir kılavuz ile bir tek eksen konfigürasyonu içinde kullanılan çubuksuz bir aktüatör yalnızca konumlanma beklentilerini karşılama ihtiyacı duyar. Aktüatör yükünü, harici bir kılavuz olmadan, tekil olarak pozisyona getirirken hizalama süreci apaçıktır. Örnekler cihaz üzerinde, çalışma noktasından-çalışma noktasına ya da hizalamadan-boyut tutturmaya durumlarını içerir.

Çubuksuz aktüatörlerin çoklu eksenli konfigürasyonlardaki hizalaması çoklu aktüatörlerin beraber çalışması gerektiğinde daha zorlaşır. Bu yüzden, en iyi performans ve maksimum hizmet ömrü için, montajda tüm bağlı cihazların paralellik ve diklik durumlarının göz önünde bulundurulması gerekir.

Bağlı elemanların paralelliği: Lineer aktüatörleri monte ederken paralelliği üç değişken etkileyebilir.

Şu soruları sormak ve cevaplamak paralelliği ve sistem performansını maksimize edecektir:

1. Aktüatörler taşıyıcılarla aynı yükseklikte mi monte edilmiştir? Bu düzlemdeki yanlış hizalama birimlerden birinin ya da ikisinin birden yatak sistemine istenmeyen bir Mx ekseni eğilme momenti uygulayacaktır.

2. Aktüatörler bir uçtan diğer uca birbirlerinden uygun bir mesafeyle ayrılmışlar mıdır? Bu düzlemdeki yanlış hizalama yatak sistemi üzerindeki Fy eksenine istenmeyen bir yan yük uygulayacaktır ve eğer şiddetli ise, birimlerin eğilmesine neden olabilir.

3. Aktüatörler birbirleriyle aynı seviyede mi monte edilmişlerdir? Yanlış bir açısal hizalama her iki yatak biriminin üzerindeki My eksenine istenmeyen bir eğilme momenti uygulayacaktır.

Bağlı elemanların dikliği. Lineer aktüatörleri monte ederken dikliği iki değişken etkiler.

1. Bir X-Y-Z sisteminde, Z ekseni Y eksenine dik olarak monte edilmiş midir? Bu düzlemdeki yanlış hizalama mümkün olan herhangi bir ya da her eksende Y ekseni aktüatörünün yatak sistemine istenmeyen bir eğilme momenti uygulayacaktır.

2. Bir kızak sisteminde iki aktüatörün X ya da Y ekseninde eşzamanlı olarak nerede hareket etmeleri gerekir, eş zamanlı olarak hareket ediyorlar mı? Yanlış hizalama ya da yetersiz otomatik (servo) performans Mz ekseninde yatak sistemine arzu edilmeyen bir eğilme momenti uygulayacaktır.

Göz Önünde Tutulacak Birçok Şey

Lineer kılavuzluk elemanları eşitliğe katıldığında, sistem performansı ve aktüatör ömrü birçok şekilde etkilenir. Eğer aktüatör ve kılavuz sistemi dikkatlice monte edilmişler ise, optimal sistem ve lineer aktüatör performansı elde edilebilir ve aktüatör uyum elemanları stres noktalarını telafi etmek için yerlerindedirler. Daha ötesi, hem paralellik hem de dik hizalama eğim momenti ile ilgili hususlar ele alınmalıdır.