Actuadores

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

CECYT 11 WILFRIDO MASSIEU

Introducción

Los actuadores; anteriormente hablamos un poco de lo que es una actuador, su función y para que nos sirve; ahora nos enfocaremos más a fondo de lo que trata un actuador, como utilizarlo y su funcionamiento en un sistema robotizado. ¿Pero que es un actuador? En una respuesta sencilla un actuador son los motores que crean los movimientos en las articulaciones de los robots. Existen 3 tipos de actuadores:

• Los hidráulicos

• Los neumáticos y

• Los eléctricos.

Ya que su funcionamiento varía según su utilización en un sistema robotizado. Cabe mencionar que los motores son la base importante para que el motor pueda ejercer su movimiento y realizar su tarea, entonces estos tres tipos de motores le dará una mejor manera de hacerlo, es decir, que cada motor o actuador por tener una estructura diferente nos servirá de mejor manera dependiendo de la necesidad que nos pida la tarea por realizar del robot, cada uno de estos sistemas presenta características diferentes, las características a considerar son:

• Potencia

• Controlabilidad

• Peso y volumen

• Entre otras a mencionar

En este trabajo usted podrá conocer un poco más sobre los actuadores neumáticos e hidráulicos, así como su funcionamiento y su utilización; esperemos sea de su agrado y entendimiento.

Actuador neumático simple Actuador hidráulico

Actuadores

Sabemos que un robot precisa de elementos motrices capaces de convertir señales de control en movimientos con una potencia de actuación acorde con las tareas que tenga encomendadas, en pocas palabras hay que generar el movimiento de las partes del robot para llevar a cabo esas tareas; de eso se encargan los actuadores, son los motores que crean los movimientos en las articulaciones de los robots o los encargados de dotar de movimiento a la estructura mecánica.

Los diferentes tipos de actuadores utilizados en robótica suministran energía mecánica y difieren en particular por su energía de activación que puede ser eléctrica, neumática o hidráulica. En el caso de que por necesidades mecánicas o constructivas sea preciso separar el punto de aplicación de las fuerzas generadas por los elementos motores, de dichos elementos, se utilizan elementos transmisores; Cada uno de estos sistemas presenta características diferentes, las características a considerar son:

• Potencia

• Controlabilidad

• Peso y volumen

• Precisión

• Velocidad

• Mantenimiento y

• Coste

Pero para una mejor explicación sobre estos actuadores explicaremos principalmente a los actuadores neumáticos e hidráulicos.

Actuadores neumáticos

Al tratar de actuadores neumáticos en robots, se hará hincapié en aquellos actuadores especialmente aptos para el mando continuo, dado que la fuente de energía de este tipo de elementos es aire a presión y dado que el aire es compresible, el posicionamiento dependerá de la carga de trabajo. Por ello la precisión en trayectoria continua que podrá obtenerse con este tipo de elementos será menor a la obtenida por otros tipos de actuadores, es decir, que su precisión no es muy buena al menos que se utilicen sensores de posicionamiento. En ellos la fuente de energía es el aire a presión entre 5 a 10 bar. Existen dos tipos de actuadores neumáticos:

 Cilindros neumáticos

 Motores neumáticos (de aletas rotativas o de pistones axiales).

• Los cilindros neumáticos: Su comportamiento es análogo al de los motores neumáticos, aunque a diferencia de éstos, el movimiento de actuación es rectilíneo. Por lo general se trata de cilindros de doble efecto, con potencia para el movimiento en ambas direcciones, controlados por una o varias válvulas de distribución, siendo posible efectuar un buen control deposición y velocidad. pueden ser sencillos o de doble efecto, en el primero se consigue el desplazamiento de un pistón en un sentido como resultado del empuje por el aire a presión, mientras que en el otro sentido se desplaza como consecuencia del efecto de un muelle (que recupera al pistón a su posición de reposo); mientras que el de doble efecto el aire a presión es el que se encarga de mover al pistón en las dos direcciones en este tipo de actuadores normalmente sólo se persigue un posicionamiento en los extremos del mismo y no un posicionamiento continuo. Esto último se puede conseguir con una válvula de distribución (generalmente de accionamiento eléctrico) que canaliza el aire a presión hacia una de las dos caras del émbolo alternativamente. Existen no obstante sistemas de posicionamiento continuo de accionamiento neumático, aunque debido a su costo y calidad todavía no resultan competitivos.

• Los motores neumáticos: Son ligeros y compactos. El arranque y paso es muy rápido y pueden trabajar con velocidad y par variables sin necesidad de un control complejo, también pueden trabajar sin problemas hasta temperaturas de 120º C y soportan sobrecargas sin consecuencias posteriores. Los motores de aire más adecuados para su empleo en robótica son los rotativos, en general un elemento reductor, utilizándose también los de pistón radial y axial.se consigue el movimiento de rotación de un eje mediante aire a presión, hay dos tipos de motores neumáticos: el de aletas rotativas y el de pistones axiales.

Aletas Rotativas.-del primer tipo de motor neumático, Es relativamente simple y su utilización está muy extendida. Sus características se encuentran fácilmente dentro de la gama de 0,1 a 20 CV, con una presión de trabajo inferior a los 10 bar. Un motor neumático de aletas consiste en varias aletas, generalmente de un plástico a base de resinas fenólicas montadas en unas hendiduras distribuidas sobre un motor cilíndrico. Este rotor se halla colocado excéntricamente en el cuerpo del motor, proporcionado la estanqueidad necesaria para que el rotor pueda girar en uno u otro sentido. Es normal la utilización de estos motores acoplados aun dispositivo reductor, lo que permite multiplicar el par y que el motor pueda trabajar a velocidades mayores, en lasque se consigue una mayor eficiencia y un mejor control de la velocidad frente a variaciones de carga. El control de la velocidad se efectúa fácilmente ajustando el caudal de alimentación. Al entrar aire a presión estas suelen girar hacia una situación en donde este el compartimiento con mas volumen.

Pistones Axiales.- Trabajan a velocidades inferiores

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