lineaire actuator: elektrisch of pneumatisch?

Een lineaire actuator met elektronen of luchtmoleculen?
Dit is een vraag die wij niet vaak horen maar waarmee iedere ingenieur of ontwerper mee worstelt bij het ontwikkelen van een nieuwe machine of proces.
Dit komt zeker niet als laatste door de enorme keuzemogelijkheid van lineaire actuatoren. Met name de lineaire actuatoren  die voorzien zijn van een zuigerstang zijn zowel pneumatisch als elektrisch aangedreven in veel verschillende uitvoeringen verkrijgbaar.

“Een lineaire actuator is een applicatie die beweging maakt in een rechte lijn in tegenstelling tot de cirkelvormige beweging van een conventionele (elektro)motor . Lineaire actuatoren worden gebruikt in werktuigmachines en industriële machines, in computer randapparatuur zoals harde schijven en printers, in kleppen en dempers, en in vele andere plaatsen waar lineaire beweging vereist is. Ook hydraulische of pneumatische cilinders  produceren een lineaire beweging.
Er zijn talloze manieren om van een roterende beweging (motor) een lineaire beweging te maken”.

De keuze van een actuator hangt af van vele factoren zoals o.a. applicatie-eisen, energiezuinigheid en economische afwegingen.
De term elektrische actuator omvat meerdere aandrijfmogelijkheden: kogelomloopspindel, schroefdraad, (tand)riem, tandheugelsystemen en de lineaire motor.

De keuze tussen een pneumatische of elektrisch aangedreven actuator betreft bij de elektrische actuator de kogelomloopspindel, (tand)riem en de stang aandrijving (elektrisch is dit eigenlijk altijd een kogelomloopspindel). Deze laatste elektrische lineaire actuator (elektrische cilinder) heeft technisch gezien de grootste overlap met de pneumatische lineaire actuatoren.

Indien het op voorhand niet duidelijk is welke lineaire actuator u het beste kunt kiezen voor uw applicatie, hebben wij hieronder een verdeling gemaakt in 2 aandrijfmogelijkheden. Mocht u na het lezen een advies op maat willen ontvangen, neemt u dan contact met ons op

Wanneer kunnen we het beste een pneumatische actuator gebruiken?

Een pneumatische lineaire actuator biedt hoge snelheden en krachten met een geringe inbouwgrootte.
Zij zijn het meest geschikt voor snelle van punt naar punt bewegingen. Ze kunnen minder goed tegen snelle stops. De belangrijkste pneumatische actuators zijn een cilinder en de zuigerstangloze cilinder.

Indien er in de machine meerdere pneumatische componenten zijn, is het vanuit financieel oogpunt verstandig (indien mogelijk) om dan ook een pneumatische actuator toe te passen. Ook in bijvoorbeeld explosie gevaarlijke ruimtes en in ruimtes met een verhoogd veiligheidsrisico (door bv opbouw van warmte) kiest men vaak voor pneumatische actuatoren.

Ondanks de lage initiële kosten kunnen de totale exploitatie- en onderhoudskosten van een pneumatiek installatie flink oplopen.
Het is dan ook belangrijk om een goede berekening te maken welke pneumatiek installatie u daadwerkelijk nodig heeft. Wij van Almotion kunnen u hierbij behulpzaam zijn. Het is van belang dat de compressor en alle andere pneumatische onderdelen op maat zijn om energieverspilling te voorkomen.  Indien u bijvoorbeeld een compressor heeft met teveel capaciteit dan leidt dit tot onnodig elektriciteitsverbruik.  Ook drukverliezen door bv lekkages verhogen de operationele kosten van uw pneumatiek installatie. Dus regelmatige controle en onderhoud van de installatie is erg belangrijk.

De belangrijkste overweging om een lineaire actuator op perslucht te nemen is de vraag of de installatie waarin deze actuator wordt toegepast al voorzien is van pneumatiek. Indien het antwoord positief is dan is een pneumatische lineaire actuator een goede beslissing omdat het financieel gunstiger en eenvoudiger toe te passen is.

Pneumatische cilinders                         Pneumatische zuigerstangloze cilinders

Wanneer kunnen we het beste een elektrische actuator gebruiken?

Een elektrische lineaire actuator wordt meestal aangedreven door een stappenmotor of een servomotor. Deze maken een nauwkeurige positionering op verschillende punten over de gehele lengte van de lineaire actuator mogelijk. Ook is het hierbij mogelijk om nauwkeurige feedback te krijgen over de wisselende snelheden en krachten bij de verschillende positioneringspunten. Dit is een groot voordeel van de elektrische lineaire actuator.

Ook is het doen van tussentijdse aanpassingen aan de operationele parameters veel eenvoudiger bij een elektrische lineaire actuator.
Beweging, slag en cyclus kunnen makkelijk worden veranderd/bijgesteld zonder dat er componenten aan toegevoegd of veranderd moeten worden. Dit hoge controle niveau is voor een pneumatische lineaire actuator niet haalbaar. Echter het heeft natuurlijk ook een prijskaartje. Het aansluiten, opzetten en afstemmen van het complete systeem moet gedaan worden door een ervaren programmeur.

De aanschafkosten en de installatiekosten voor een elektrische lineaire actuator zijn duidelijk hoger dan die van een pneumatische lineaire actuator. Echter de TCO* is regelmatig toch lager door de relatief voorspelbare exploitatiekosten en het eenvoudige onderhoud.
Het merendeel van de elektrische lineaire actuatoren behoeft slechts een periodieke smering van enkele bewegende onderdelen.
De pneumatische lineaire actuator vereist frequente controle en vervanging van de luchtslangen, ventielen en koppelingen.

In tegenstelling tot een pneumatische actuator, die veel lawaai produceert, zijn de elektrische relatief stil (mits goed afgesteld). 

Lineaire eenheid met tandriem          Elektrische cilinders

_Conclusie

De TCO* vergelijking tussen pneumatische en elektrische lineaire actuatoren omvat erg veel variabelen waardoor een standaard advies vrijwel onmogelijk is.
Indien u geen duidelijke keuze kunt maken door hetgeen hierboven is beschreven, neemt u dan contact met ons op.

_{*TCO:Total Cost of Ownership}