Aktor

Begriff und Aufgabe

Ein Aktor oder Aktuator (englisch: actuator) ist eine Baueinheit, die ein Signal in mechanische Bewegung, Kraft, Druck oder Drehmoment umsetzt. Wandelt ein Aktor eine Energieform in eine andere um, wird er auch Transducer genannt. Als Eingangssignale können beispielsweise hydraulische, pneumatische oder elektrische Signale dienen. Die zugehörige technische Disziplin heißt Aktorik.

Rolle in Steuerung, Regelung und Robotik

In der Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik sind Aktoren das signalwandlerbezogene Gegenstück zu Sensoren. Sie bilden die Stellglieder eines Regelkreises: Bei einem Regelungsvorgang setzen sie Signale in Wirkungen um, etwa durch mechanische Arbeit bei einer Bewegungsregelung. Dadurch beeinflussen sie die Regelgröße. Typische Beispiele sind das Öffnen und Schließen eines Ventils oder einer Lüftungsklappe.

In der Robotik wird Aktor oft gleichbedeutend mit Effektor verwendet. Das letzte Element einer kinematischen Kette heißt dann Endeffektor. Es kann Gegenstände ergreifen oder bearbeiten und erzeugt dadurch einen Effekt. Elektromechanische Antriebe für Hub- und Verstellsysteme werden ebenfalls allgemein als Aktoren bezeichnet. Beispiele sind der Schrittmotor des Schreib/Lese-Kopfs einer Festplatte und der ausgleichende Wagen bei einem stehenden Pendel. Bei der Prozesssteuerung wird zwischen offenem und geschlossenem Regelkreis unterschieden.

Aktorprinzipien und neue Materialien

Zu den Aktorprinzipien gehören induktiv arbeitende Elektromotoren, Bimetall-Aktoren, Hydraulik- oder Pneumatik-Aktoren, Zylinder wie Pneumatikzylinder, Hydraulikzylinder und Elektrozylinder, elektrochemische und elektromechanische Aktoren, Scotch-Yoke-Aktoren nach dem Prinzip der Kurbelschlaufe, Piezoaktoren, magnetostriktive und rheologische Aktoren, Formgedächtnislegierungs-Aktoren, elektroaktive Polymeraktoren sowie Dehnstoffelemente.

Neue Materialien ermöglichen Aktoren, die auf Änderungen bestimmter Umgebungsgrößen mit festgelegten Aktorwirkungen reagieren. Damit können sie elektrische Regelstrecken durch ein einziges Element ersetzen. Formgedächtnislegierungs-Aktoren und Dehnstoffelemente sind temperatursensitiv und werden beispielsweise in Temperaturreglern eingesetzt. Flächige Biegeaktoren mit in einen Faserkunststoffverbund integrierten Formgedächtnislegierungs-Drähten können je nach Größe Auslenkungen von wenigen Millimetern bis zu mehreren Zentimetern erreichen; Vorteile liegen unter anderem bei Bauraum und Gewicht. Smarte Hydrogele werden unter anderem für Chemostate verwendet, die pH-Wert, Ionen- oder Stoffmengenkonzentrationen automatisch regulieren.