DOĞRUSAL HAREKETLENDİRİCİLER

Günümüzde, konum ve doğrusal hareket kontrolu yapılan otomasyon uygulamalarında kullanılan bir çok farklı yapıda doğrusal hareketlendiriciler bulunmaktadır. Bir uygulamaya en uygun doğrusal hareketlendiricinin seçiminde uygulamaya ait bir çok parametre belirleyici olmaktadır. Bu parametrelerin başlıcaları hız, doğruluk, maliyet, yük, hacim sınırlamaları ve verim olarak sıralanabilir. Seçime öncelikle hangi sınıftan bir doğrusal hareketlendirici kullanılacağına karar verilerek başlanması uygun bir adım olacaktır. Doğrusal hareketlendiriciler bir kaç alt sınıfa ayrılmak istenirse temel olarak elektrik enerjisiyle ve akışkan basıncıyla çalışanlar olarak öncelikle ikiye ayırmak mümkündür. Daha sonra da bu gruplar yapılarına ve kullanılan güç kaynağı veya akışkana göre alt gruplara ayrılacaktır.

 

Akışkan Basıncıyla Çalışan Doğrusal Hareketlendiriciler;

 

Hidrolik ve pünomatik olarak iki ana sınıfa ayrılabilecek olan bu tip hareketlendiricilerin ortak gereksinimleri bir basınçlı yağ veya basınçlı hava kaynağına gereksinim duymalarıdır. Bunu sağlamak amacıyla bir yağ pompası veya kompresör, filtre ve basınçlı akışkanı taşıyan özel güç hatları kullanılması gerekmektedir. Bu nedenle belirli bir sayının altında hareketlendiricinin kullanıldığı uygulamalar için maliyet açısından verim düşmektedir. Otomasyon uygulamalarında genel olarak hidrolik olanlara göre tercih edilen pünomatik hareketlendiriciler, bir vana üzerinden bir silindire uygulanan basınçlı havanın silindir içerisindeki pistona uyguladığı kuvvet sonucu pistonun ötelenmesi ve bir mil üzerinden bağlı bulunduğu yükü hareket ettirmesi prensibiyle çalışırlar. Kompresör maliyeti göz ardı edildiğinde pünomatik doğrusal hareketlendiriciler ucuz, çabuk cevap veren, yüksek hızlı ve zor şartlarda (ateş, ısı, patlayıcı ortam vs.) oldukça güvenilir çalışan sistemler olarak ortaya çıkmaktadırlar. Havanın sıkıştırılabilir olması pünomatik sistemlerin önemli bir dezavantajını teşkil etmektedir. Doğrusal olmayan karakteristikleri nedeniyle hız ve hassas konum kontrolu uygulamalarında elektromekanik rakiplerine göre zayıf kalmaktadırlar.

 

Elektrik Enerjisiyle Çalışan Doğrusal Hareketlendiriciler;

 

Bu sınıfı da öteleme hareketini bir doğrusal elektrik makinasıyla doğrudan oluşturan veya bir döner elektrik makinasının hareketini bir vida-somun çiftiyle doğrusal harekete dönüştüren hareketlendiriciler olarak iki ana gruba ayırmak mümkündür. Bu amaçla kullanılan doğrusal elektrik makinaları; doğrusal asenkron, doğrusal adım veya doğrusal servo makinalar olarak gruplandırılabilirler. Bu makinaların ortak özellikleri hız ve konum kontrolunun yüksek doğrulukla yapılabilmesi ve herhangi bir dişli vida sistemi kullanılmaması nedeniyle yüksek verimli bir şekilde çalışmalarıdır. Temel dezavantajlarını ise hareketlendiricinin kendisinin ve güç elektroniği kontrol sisteminin yüksek maliyeti teşkil etmektedir.

 

İkinci grupta ise doğrusal hareket, döner bir elektrik makinasından (asenkron, fırçalı DC, fırçasız DC, adım motoru, vs.) bir sonsuz vida ve onun üzerinde hareket eden somun yardımıyla elde edilmektedir. Kullanılan vida-somun çifti hareketlendiricinin gücü, hızı, kullanım alanı ve kalitesine göre “acme screw” veya “ball screw” tipi mekanik hareket dönüştürücüleridir.

 

Daha ucuz bir seçenek olan acme screw sıradan bir vida-somun a çok benzemektedir. Yaklaşık verimi; somun malzemesi olarak plastik kullanıldığında %45, bronz kullanıldığında ise %35 kadardır. Özellikle yüksek tekrarlamalı ve hızlı uygulamalarda sistem çok çabuk biçimde aşınmaktadır. Hafif yüklü ve düşük hızlı sistemler için son derece sessiz, sarsıntısız ve ucuz bir çözüm teşkil etmektedir.

 

Ball screw ya da bilyalı vida ise %90 lara varan yüksek verimi ve yüksek hızlarda ağır yüklerle çok uzun süre sorunsuz çalışabilmesi ile göze çarpmaktadır. Bilyalı vidada somun ile sonsuz vida arasında bilya şeklinde yuvarlanma elemanları bulunmakta ve bu da sürtünme kayıpları ve aşınmayı çok büyük ölçüde azaltmaktadır. Şekil 1.

 

Şekil 1. Yuvarlanma elemanları

 

Şekil 2. Çeşitli doğrusal hareketlendiriciler

 

Dr. Azmi Demirel

Geriye