Aktor einfach erklärt: Funktion und Beispiele

Ein Aktor ist ein Bauteil, das etwas bewirkt. Er bekommt ein Signal und setzt es in mechanische Bewegung, Kraft, Druck oder Drehmoment um. Mechanisch heißt: Etwas bewegt sich oder drückt. Drehmoment ist die Kraft, die etwas dreht. Ein anderes Wort für Aktor ist Aktuator.

Das Eingangssignal kann zum Beispiel hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch sein. Beispiele für Aktoren sind eine Leuchte, ein Ventil oder ein Motor. In der Robotik sagt man oft gleichbedeutend Effektor. Bei einem Roboter dient er zum Beispiel zum Ergreifen und Bearbeiten von Gegenständen.

Ein Sensor erfasst zum Beispiel Temperatur, Druck oder Helligkeit. Er formt die Größe in ein elektrisches Signal um. Die Verarbeitung übernimmt eine Steuerung. Sie wertet die Signale nach einem Programm aus. Oft ist das ein Mikrocontroller, ein kleiner Computer auf einem einzelnen Chip. Der Aktor setzt das Ergebnis in eine Wirkung um.

Das passt zum EVA-Prinzip: Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe. Der Sensor liefert die Eingabe, die Steuerung verarbeitet, der Aktor ist die Ausgabe. In den letzten Jahren wird die Verarbeitung zunehmend auch im Sensor selbst vorgenommen. Solche Sensoren heißen Smart-Sensoren.

Ein Waschautomat zeigt alle drei Aufgaben zusammen. Seine Steuerung bekommt Informationen über Wasserstand, Temperatur und Zeit und arbeitet ein gewähltes Programm ab.

Das Arbeitsprinzip sagt, womit ein Aktor seine Kraft erzeugt. Zwei wichtige Prinzipien sind hydraulisch und pneumatisch.

Bei der Hydraulik wird Flüssigkeit unter Druck in einen Zylinder geleitet. Dort bewegt sie den Kolben und die Kolbenstange geradeaus. Das nutzt man zum Beispiel in Gabelstaplern, Baggern und Aufzügen zum Heben von Lasten. Auch drehende Antriebe sind möglich, etwa mit dem Hydraulikmotor.

Bei der Pneumatik wirkt Druckluft auf den Kolben im Pneumatikzylinder. Pneumatik gilt als einfach und in der Anschaffung kostengünstig. Ihre Kräfte sind im Vergleich zur Hydraulik wesentlich geringer, weil der Betriebsdruck meist unter 10 bar (bar ist eine Einheit für Druck) liegt. Reichen die Kräfte der Druckluft nicht aus, nimmt man hydraulische Antriebe.

Es gibt noch mehr Prinzipien, zum Beispiel Elektromotoren, Piezoaktoren oder Bimetall-Aktoren. Aktoren mit Formgedächtnislegierungen oder Dehnstoffelementen reagieren auf Temperatur und kommen zum Beispiel in Temperaturreglern vor. Wie die anderen Prinzipien genau arbeiten, lernst du hier nicht.

Zuerst fragst du: Was soll sich bewegen, und wie viel Kraft braucht das? Wenig Kraft und ein günstiger, einfacher Antrieb sprechen für Pneumatik. Sehr große Kräfte sprechen für Hydraulik.

Dann prüfst du den Ablauf mit einer Wahrheitstabelle. Eine Steuerung arbeitet mit binären Signalen. Sie haben nur zwei Werte, 0 und 1. Die Tabelle ordnet jeder Kombination von Eingängen (E) einen Ausgang (A) zu. Bei 2 Eingängen gibt es 4 mögliche Kombinationen. UND heißt: Nur wenn beide Eingänge 1 sind, ist A gleich 1. Bei ODER ist A auch gleich 1, wenn nur ein Eingang 1 ist. Bei Exklusiv-ODER ist A gleich 1, wenn die Eingänge verschieden sind.

Manchmal muss ein Aktor sich merken, was er zuletzt getan hat. Beispiel Ruf-Anlage: Ein Patient drückt die Ruftaste E1, und eine Leuchtanzeige meldet das. Die Meldung soll bleiben, auch wenn die Ruftaste nicht mehr gedrückt ist. Mit der Rückstelltaste E2 wird die Anzeige gelöscht. Dafür kommt der Ausgang A1 selbst als Eingang E3 dazu, und die Tabelle hat 8 Zeilen. Ist die Ruftaste gedrückt, leuchtet die Anzeige immer. Sind beide Taster 0, behält die Anzeige ihren alten Zustand (A1 = E3).