Pohon je mechatronické zařízení, které se primárně používá v mechanických zařízeních a průmyslové automatizaci k řízení parametrů, jako je pohyb, poloha a síla. Slouží jako životně důležitá součást automatizovaných řídicích systémů. Aktuátory jsou široce používány v: obráběcích strojích, průmyslových robotech, automatizovaných výrobních linkách, metalurgii, chemickém zpracování, výrobě plastů, farmacii, potravinářském průmyslu, textilu, tisku, balení, sklářské výrobě, dřevozpracujícím průmyslu, stavebnictví, letectví, železniční dopravě a mnoha dalších odvětvích.
I. Klasifikace aktuátorů
Na základě jejich pohonných mechanismů lze pohony rozdělit na pneumatické pohony, hydraulické pohony, elektrické pohony, elektro-hydraulické pohony a další typy.
1. Pneumatické pohony
Pneumatické pohony využívají jako zdroj energie stlačený vzduch, který přeměňuje tlak vzduchu na mechanickou energii pro řízení pohybu, polohy a silových parametrů mechanického zařízení. Mezi výhody patří rychlá odezva, vysoká spolehlivost, kompaktní rozměry, nízká hmotnost a nízké náklady na údržbu, díky čemuž jsou vhodné pro vysoko-frekvenční, vysoko-rychlostní a vysoce{3}}přesné řídicí systémy.
2. Hydraulické pohony
Hydraulické pohony využívají hydraulickou kapalinu jako zdroj energie, přeměňující tlak kapaliny na mechanickou energii pro řízení pohybu, polohy a silových parametrů mechanického zařízení. Mezi výhody hydraulických pohonů patří: vysoká nosnost, vysoká přesnost, vynikající stabilita a vysoká spolehlivost. Jsou vhodné pro řídicí systémy vyžadující vysoký výkon, vysoký krouticí moment a velké zatížení.
3. Elektrické pohony
Elektrické pohony využívají jako zdroj energie elektromotory, které přeměňují elektrickou energii na mechanickou energii pro řízení parametrů, jako je pohyb, poloha a síla mechanického zařízení. Mezi výhody elektrických pohonů patří nastavitelná rychlost, vysoká přesnost polohy, značný krouticí moment a nízká spotřeba energie. Jsou vhodné pro řídicí systémy vyžadující vysokou přesnost, vysokou rychlost a vysokou účinnost.
4. Elektro-hydraulické pohony
Elektro-hydraulické pohony kombinují technologie elektrických a hydraulických pohonů. Využívají elektromotor k pohonu hydraulického čerpadla, přeměňujícího elektrickou energii na hydraulickou energii pro řízení pohybu, polohy a silových parametrů mechanického zařízení. Mezi výhody elektro-hydraulických pohonů patří vysoká nosnost a přesnost hydraulických pohonů v kombinaci s nastavitelností rychlosti a přesností polohy elektrických pohonů. Jsou vhodné pro řídicí systémy vyžadující vysokou přesnost, vysokou rychlost a vysokou nosnost.
II. Princip činnosti aktuátorů
Pohony fungují tak, že řídí vnitřní součásti, jako jsou ventily nebo motory, na základě řídicích signálů, čímž se dosahuje přesné kontroly nad parametry pohybu, polohy a síly mechanického zařízení. Provozní proces pohonu lze rozdělit do tří fází:
1. Fáze příjmu signálu
Pohon přijímá signály z externího řídicího systému a řídí vnitřní součásti, jako jsou ventily nebo motory, na základě typu a velikosti signálu.
2. Fáze provádění kontroly
Vnitřní komponenty, jako jsou ventily nebo motory, řídí podle přijímaných signálů výkon zdrojů energie, jako je stlačený vzduch, hydraulická kapalina nebo elektrická energie, a tím regulují pohyb, polohu a silové parametry mechanického zařízení.
3. Fáze zpětné vazby stavu
Senzory nebo spínače v akčním členu poskytují zpětnou vazbu o parametrech, jako je pohyb, poloha a síla mechanického zařízení pro řídicí systém. To umožňuje řídicímu systému dále regulovat mechanické zařízení.
III. Aplikace aktuátorů
Akční členy jsou široce používány v různých oblastech, včetně obráběcích strojů, průmyslových robotů, automatizovaných výrobních linek, metalurgie, chemického inženýrství, plastů, farmacie, zpracování potravin, textilu, tisku, obalů, výroby skla, zpracování dřeva, stavebnictví, letectví a železniční dopravy.
1. Obráběcí stroje
Obráběcí stroje představují jednu z primárních oblastí použití pohonů. Řezné nástroje, podávací systémy, polohovací systémy a další součásti na obráběcích strojích vyžadují pro ovládání ovladače. Mezi běžné akční členy obráběcích strojů patří: CNC servomotory, hydraulické servosystémy, pneumatické komponenty atd.
2. Průmyslové roboty
Průmyslové roboty představují další hlavní aplikační doménu pro pohony. Roboti se spoléhají na aktuátory, které řídí parametry, jako je pohyb, poloha a síla, což umožňuje provádění různých složitých operací. Mezi běžné akční členy robotů patří: servomotory, redukce, pneumatické komponenty, hydraulické komponenty atd.
3. Automatizované výrobní linky
Automatizované výrobní linky představují další hlavní aplikační oblast pro pohony. Tyto linky spoléhají na aktuátory, které řídí parametry pohybu, polohy a síly v průběhu manipulace s materiálem, zpracování, kontroly kvality a dalších fázích, čímž se zvyšuje efektivita výroby a kvalita produktu. Mezi běžné pohony výrobní linky patří: elektrické válce, pneumatické komponenty, hydraulické komponenty atd.
4. Železniční doprava
Další primární oblastí použití pohonů je železniční doprava. Vyžaduje, aby akční členy řídily pohyb vlaku, polohování a parametry síly, aby byl zajištěn bezpečný a normální provoz. Dopravní aktuátory Common rail zahrnují elektrické pohony, pneumatické komponenty a hydraulické komponenty.
Stručně řečeno, akční členy jsou zásadní součástí moderní průmyslové automatizace a hrají významnou roli při zvyšování efektivity výroby, kvality produktů a spolehlivosti zařízení. Jak automatizační technologie pokračuje vpřed, budou se vyvíjet a zdokonalovat i akční členy, které se budou lépe přizpůsobovat různým komplexním automatizovaným řídicím systémům.