Actuadores eléctricos rotativos y lineales

La automatización industrial y muchos procesos de fabricación dependen del movimiento. Los sistemas de movimiento mueven piezas dentro y fuera de las máquinas, ponen las herramientas en contacto con las piezas de trabajo y operan partes clave de la maquinaria de procesamiento.

Este movimiento es proporcionado por actuadores. Estos son dispositivos que, cuando se les suministra energía, se mueven de una manera particular. Para los ingenieros y otras personas responsables de los sistemas de control de movimiento, es importante comprender los distintos tipos de actuadores disponibles y cuándo es apropiado cada uno. El uso de actuadores eléctricos industriales incorrectos en una aplicación dará como resultado problemas de control de movimiento, problemas de confiabilidad del equipo y tiempo de inactividad.

Las publicaciones de blog anteriores han abordado temas como los usos apropiados de los actuadores neumáticos y por qué los actuadores eléctricos son precisos y repetibles. Esta publicación de blog aclara las diferencias entre los actuadores eléctricos rotativos y lineales.

Rutas de movimiento

Un actuador lineal proporciona un movimiento de ida y vuelta en línea recta. Los parámetros clave de rendimiento son la distancia recorrida, la velocidad y la aceleración. (Otros incluyen factores como la capacidad de carga). Un punto importante sobre los actuadores lineales eléctricos, y que a veces causa confusión, es que el movimiento lo proporciona un motor eléctrico que gira. Así, un actuador lineal eléctrico convierte el movimiento giratorio en lineal.

Como nota al margen, existen otras formas de actuador eléctrico lineal que no utilizan un motor eléctrico convencional. Estos incluyen actuadores piezoeléctricos y de bobina de voz, así como motores de inducción lineales. Estos tienen rangos de trabajo muy cortos y están más allá del alcance de esta discusión.

Un actuador giratorio proporciona movimiento en una trayectoria circular alrededor de un eje. La mayoría de los actuadores rotativos pueden recorrer una distancia ilimitada, desde un solo grado o incluso menos hasta muchas revoluciones. Los parámetros clave de rendimiento son la distancia angular recorrida, el par aplicado, la velocidad y la aceleración.

Una mirada más cercana a los actuadores eléctricos lineales

La conversión de rotación de motor a movimiento lineal se logra de una de dos maneras. El motor acciona una correa colocada sobre una polea en el extremo del eje del motor o el motor está acoplado directamente a un tornillo de avance. (En ambas configuraciones, no es raro tener algunos engranajes en el medio).

En los sistemas de husillo, se monta una tuerca en el tornillo. A medida que el motor gira, la tuerca se mueve a lo largo de la rosca. Se monta una plataforma o carro en la tuerca y se mantiene en su lugar mediante rieles de guía. Girar el motor mueve la plataforma a lo largo del tornillo.

Para evitar que la tuerca entre en el extremo del tornillo, hay interruptores de límite en cada extremo. Cuando se activan, cortan la alimentación del motor, lo que evita cualquier daño.

Los actuadores eléctricos lineales pequeños y de carga ligera utilizan motores de 12 o 24 V CC. Los motores de CA de 120 V también son comunes, pero muchos actuadores eléctricos industriales usan energía trifásica de 230 V o 460 V. Dichos actuadores pueden transportar cargas pesadas y aplicar grandes fuerzas.

Una diferencia clave entre los actuadores eléctricos lineales y los cilindros neumáticos es que los primeros pueden detenerse con precisión en cualquier punto de su rango de movimiento. Los cilindros neumáticos son difíciles de detener con precisión entre los extremos de su carrera.

El control de posición preciso se logra a través del motor y hay dos opciones. Un motor paso a paso cuenta pulsos a medida que gira. Cada pulso corresponde a un movimiento angular que el husillo convierte en distancia. Para moverse a una posición específica, se le ordena al motor que se mueva una cantidad de pulsos.

La alternativa es utilizar un servomotor en el que un codificador y un controlador realizan un seguimiento de la posición. Los servomotores son más caros que los motores paso a paso, pero proporcionan un control más preciso. Para aplicaciones que requieren alta precisión, los actuadores eléctricos industriales casi siempre usan un servomotor.

Examinando los actuadores eléctricos rotativos

Al igual que con el actuador lineal, el movimiento proviene de un motor eléctrico. Aquí, sin embargo, la rotación del eje se realiza a través de un juego de engranajes para hacer girar una plataforma. Las relaciones de transmisión dictan el par y la velocidad alcanzados con altos niveles de cada posible.

En algunos actuadores rotativos, el motor está montado dentro de la carcasa o soporte de la plataforma; otros lo tienen afuera. Los motores pueden ser de CC o CA. Los actuadores de servomotor y paso a paso están disponibles para proporcionar el nivel de precisión necesario. A diferencia de los actuadores lineales, no hay necesidad de interruptores de límite para proteger el mecanismo en sí. Sin embargo, la aplicación puede necesitar interruptores de límite para evitar la sobrecarrera.

Aplicaciones para actuadores eléctricos industriales rotativos y lineales

Los actuadores lineales se utilizan para proporcionar una traducción de un lugar a otro. Los actuadores lineales eléctricos tienen la ventaja sobre los neumáticos de poder detenerse en medio del movimiento. Esto los convierte en una buena opción para tareas de manejo de materiales y, en general, para mover cosas en una distancia corta en línea recta.

Los actuadores rotativos se utilizan en aplicaciones tales como articulaciones de robots donde proporcionan un movimiento angular preciso. El accionamiento de válvulas y el movimiento de las compuertas del transportador son otros ejemplos.

Al seleccionar actuadores eléctricos industriales, navegar por las especificaciones y opciones puede resultar confuso. Los especialistas de JH Foster pueden ayudar.