Elektrikli lineer aktüatörler, uzun süredir tekrarlı, kirli veya tehlikeli olan işleri otomatikleştirerek ergonomik yararlar sağlamaktadır. Son zamanlarda, yerleşik zekanın elektrikli aktüatörlere entegrasyonu, ergonomik katkılarını yeni bir seviyeye taşımıştır. Dijital motor kontrolü, konum geri bildirimi, senkronizasyon ve gerçek zamanlı izleme gibi akıllı özellikler, iş yerinde konfor, güvenlik ve etkinliği artırmak için otomasyon uygulamayı daha da kolay hale getirir.
Dijital Motor Kontrolü
Geleneksel aktüatörler, aktüatörleri uzatan, geri çeken veya durduran geniş, güç-etkin olmayan rölelere veya bağımsız kontrol birimlerine dayanır. Gücü yönetmek için yerleşik elektronik kullanımı, anahtar veya kontaklardaki akımı 20A'dan 22mA'nın altına azaltarak, daha basit ve daha uygun maliyetli bir sistem tasarımı sağlayabilir. Operatörler, basit bir kontrol ile aktüatörü çalıştırabilir ve yönünü değiştirebilir.
Örneğin, işçilerin 100 pound'dan ağır bileşenler taşıdığı ve sıkça uzanma ve eğilme hareketleri gerektiren bir iş yeri düşünün. Çalışma tezgahları düşük düzey anahtarlama donanımlı aktüatörler ile kontrol edilseydi, her bir kullanıcı yüksekliği minimal eğilme veya uzanma gerektiren bir düzeye ayarlayabilir, bu sayede üretkenliği artırırken yorgunluğu azaltabilirdi. (Şekil 1)
Şekil 1. Üretkenlik artırıcı: Düşük düzey anahtarlama donanımlı aktüatör ile kontrol edilen tertibat istasyonu, kullanıcının yüksekliği minimal eğilme veya uzanma gerektiren bir düzeye ayarlamasını sağlar.
Geleneksel aktüatör tertibatları bu tür ayarlamalara izin verebilirken, daha fazla güç çeken ve manuel olarak yapılması gereken harici motor anahtarlama gerektirir. Devre akışı elektronik olarak kontrol edilir, ancak tüm bu anahtarlama aktüatör yuvasına gömülüdür, bu da harici kablo sistemi içermeyen daha pürüzsüz ve temiz bir ortam sağlar.
Motor anahtarlama otomasyonu, güvenlik avantajlarına da sahiptir. Bir aktüatör, yüke bağlı olarak 20 ila 40 amper çeker. Kurulum ve operasyon sırasında bu akıma maruziyeti minimuma azaltmak, daha fazla ergonomik kontrol sağlarken, yüksek amper rölelerden potansiyel çarpılma tehlikesi risklerini azaltır.
Şekil 2. Thomson Electrak® HD gibi akıllı aktüatörler, düşük düzey anahtarlama, konum geri bildirimi, senkronizasyon ve gerçek zamanlı izleme gibi özellikler sunar.
Dijital konum geri bildirimi
Akıllı elektrikli aktüatörler (Şekil 2), sadece ince konum ayarları değil, aynı zamanda bu ayarlamaların kapsamı hakkında gerçek zamanlı geri bildirim sağlar. Strok boyunca yükün konumunu bildirebilir. Yukarıdaki çalışma tezgahı örneğinde (Şekil 1), yükün konumu hakkında veriler elde edebilir ve tutarlı bir operasyon sağlamak için ön ayarlı parametrelerle karşılaştırabilirler.
Dijital konum geri bildirimiyle birlikte, hızı ölçme ve kontrol etme özelliği de gelir. Bir makineyi koruyan veya bir bölümünü oluşturan ağır bir kapıyı kaldırmayı veya indirmeyi otomatikleştirdiğinizi varsayalım. Mikro kontrol birimi, bir kodlayıcıdan darbe sayılarını alabilir ve belirli bir zaman aralığı içinde alınan darbe sayısına dayanarak hareket mesafesi ve hızını hesaplayabilir. Ağır kapı örneğine (Şekil 3) dönecek olursak, bu, stokun sonuna ulaştığında hızı yavaşlayacak şekilde ayarlamayı sağlar, böylece operatörün açıklığı temizlemeye zamanı olmadan önce kapının çarparak kapanmasını önler.
Şekil 3. Eşit olmayan, hantal veya ağır yükler kullanıcılar için bir engel teşkil ettiğinde, bu römorklu kamyon aktüatörlerinin senkronizasyon özellikleri, yükün paylaşılmasını ve eşit olarak dağıtılmasını sağlayarak, daha stabil ve güvenli bir durum sağlar.
Analog konum geri bildirimi
Dijital konum geri bildirimi, aktüatör hızını ölçmenin en kolay yollarından biridir ancak elektrik kesintisi veya kapanma sonrasında, raporladığı konumları hatırlamadığından, programlanması güçtür. Ancak analog potansiyometre donanımlı akıllı aktüatörler, strokun başından sonuna kadar kullanıcıları sürüş hızı ve yönü hakkında uyaran voltaj sinyalleri gönderen aktüatör dişli kutusundaki potansiyometrelerden tam konum bilgisi alabilir. İlgili pozisyonu hatırlar, böylece elektrik kesintisi durumunda ana konuma dönmeye ve cihazı sıfırlamaya gerek yoktur.
Güvenilir konum hafızası, her bir kullanıcı için ergonomik ayarları saklayan uygulamaların geliştirilmesini sağlayarak, çalışma alanının yükseklik, saklanan prosedürler veya kullanıcı tercihleri gibi faktörlere göre birden çok kişiye uygun hale getirilmesine olanak verir.
Senkronizasyon
Akıllı elektronik aktüatörlerin ergonomik yararları, birden çok aktüatör ile kullanıldığında daha belirgin hale gelir. Aktüatörleri, değişken yüklere göre otomatik olarak ayarlanacak şekilde ayarlayabilirsiniz. Beş veya on işçinin uçak gövdesini tamamladığı bir uçak tertibatı uygulaması, zeminden yükseğe kaldırılması gereken bir platformla onları destekleyebilir. İşçiler platformu hareket ettirdikçe, ağırlık platformunda farklı yerlerine kayar, bu da potansiyel dengesizliğe neden olur. Platform altında çeşitli noktalarda yer alan akıllı aktüatörler (örn. her bir köşede bir adet), eş zamanlı aktüatör hareketi sırasında yük değiştikçe dengelemek üzere otomatik ayar için ayarlanabilir. (Şekil 4)
Şekil 4. Endüstriyel çalışma platformu yapımcısı Spika Design and Manufacturing, havacılık müşterileri için denge ve stabiliteyi garanti etmek üzere Thomson Electrak HD aktüatörlerin yerleşik senkronizasyon özelliklerinden yararlanıyor. Spika Design and Manufacturing'in izniyle.
Bu değişken yüklere karşı koyan ayarlamalar, hız kontrolü ve konum geri bildirimi ile yapılabilir. Aktüatörler, dahili bir ağda birbirleriyle iletişim kurabilir, konum geri bildirimine dayanarak birbirlerinin hızını okuyabilir ve buna göre ayarlanabilir.
Ancak bunun dijital geri bildirimle yapılması, tasarımcıların hem konumu hem de hızı geri bildirim döngüsüne yerleştirip, onları aktüasyon hızına ve konuma göre ayarlayarak kaçınabileceği aksayan bir adıma yol açar. Bu, değişken yükü birden fazla noktadan sorunsuzca kaldırarak, platformlar, koltuklar ve ağır kapılar gibi hantal yükler için dengeleme sağlayan ergonomik bir fayda sunar.
Birden çok geleneksel aktüatörü kontrol etmek mümkündür, ancak aktüatörleri ekstra gerip zorlayarak, bükülme ya da başka bir arızaya neden olan zaman alıcı, yoğun emek gerektiren ve kesin olmayan bir işlemdir. Akıllı aktüatör senkronizasyonu, tahmini ortadan kaldırır ve dengeli, sorunsuz ve iyi konumlandırılmış bir harekete neden olur.
Gerçek zamanlı izleme
Akıllı elektrikli aktüatörler, sıcaklık, akım, hız, voltaj ve diğer değişkenler için devam eden izleme sonuçları verebilir; bu da gelişmiş kondisyon izleme, teşhis ve hata düzeltme sağlar. Aktüatör sürekli olarak kendini test ettiğinden, geri bildirim saniyede on kez gibi hızlı bir şekilde görülebilir. Eğer bir sorun saptanırsa (örn. sıcaklık eşiğinin geçilmesi), aktüatör kısa bir süre içinde strok ortasını durdurabilir veya tamamen geri çekilmiş ya da uzatılmış olmak üzere programlanmış hareketini sonlandırabilir, durdurabilir ve bilgisayara bir hata bayrağı gönderebilir.
Bu tür geri bildirimler, operasyonları daha dost canlısı, güvenli ve verimli kılmak için kullanıcıların kullanılmakta olan paternleri, hızı ve konumu analiz etmek üzere operasyondan geri çekilmelerini sağlar. Bu özellikle birden çok cihazı tümleştiren fabrika otomasyon ayarlarında önemlidir (Şekil 5). Toplanan veriler, bir iş istasyonunun kaç kere kaldırıldığını ve indirildiğini veya bir kapının kaç kere açıldığını ve kapatıldığını gösterebilir. Bunlar, hücre tasarımını iyileştirmek için çalışma geçmişi veya endüstrinin en iyi uygulamaları ile karşılaştırılabilir.
Şekil 5. Günümüzün akıllı fabrikasında, birbirlerine bağlı makine ve cihazlar, akışkan, senkronize ve güvenli bir üretim sürecini mümkün kılan gelişmiş aktüatör özelliklerinden yararlanmaktadır.
Çalışma verilerine yaralanma raporlarıyla birlikte çapraz tablolama yapılabilir, bu da daha ergonomik analizlere yönelik ihtiyaca işaret edebilir. Bir Sıkıştırmalı Kalıbı konumlandıran bir aktüatör sürekli olarak aşırı yük bildiriyorsa, insanların zarar görme insidans oranını gösterebilir ve bunun hangi hücrede, günün hangi saatinde olduğunu ve hangi vardiyaların etkilenebileceğini tespit edebilir.
Varlığını sürdürmek için çeşitlenme
Akıllı elektronik aktüatörlerde yerleşik olan birçok özellik, kullanıcıların bir uygulamaya tasarım sadeleştirmeyi göz önünde bulundurarak yaklaşmalarını sağlar. Aktüatörleri dijital yollarla kontrol edebilme özelliği, dijital veya analog geri bildirim sağlar, çoklu aktüatör senkronizasyonuna izin verir veya ölçüm için gerçek zamanlı izlem eklemek, işi tek pakette başarmak için gerekli araçları sağlar. Artık kullanıcılar bir uygulamaya baktığında, ileri geri bir hareketin temel işlevselliğinin ötesine geçen bir otomasyon çözümü sunabilirler. Akıllı elektrikli aktüatörler, hidrolik veya pnömatik silindirler gibi diğer otomasyon teknolojilerinin komplikasyonları olmadan, otomatik süreçlerin birden çok ekseninde tak-çalıştır hareketi sağlar. Uygulama ihtiyaçlarını önceden gözden geçirerek kullanıcı, akıllı aktüatörün hareketi kontrol etme, konumu hatırlama veya uygulama ölçümleri sağlama özelliklerinin diğer teknolojiler arasında ayırt edilebileceğini kolayca anlayabilir.
Makine üreticileri ve aynı şekilde son kullanıcılar geleceğe önem verdiğinden, otomasyon çözümleri temel işlevselliğin ötesine geçerek daha kolay çözümler, daha uzun ekipman ömrü ve uzun süreli güvenlik sağlamaya devam edecektir.
Bu kontrol özelliği ekipmana özgüdür ve kullanıcı ile beklediği nihai yararlar arasına girmez. Sonuç; işçi memnuniyeti, güvenliği, sağlığı ve üretkenliğidir ki bunların hepsi, değer akışındaki herkesin yararınadır.