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#Produkttrends
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Wie man eine vorhersagbare und zuverlässige Linearbewegung erhält
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Genauigkeit und Wiederholbarkeit, Kapazität, Reisedauer, Nutzung, Umgebungsbedingungen, Timing, Orientierung, Raten.
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Hier sind einige Tipps zur korrekten Spezifizierung und Dimensionierung eines linearmotorgetriebenen Aktuators unter Verwendung des mnemonischen ACTUATORs - kurz für Genauigkeit, Kapazität, Verfahrweglänge, Verwendung, Umgebungsumgebung, Timing, Orientierung und Geschwindigkeiten - um sich alle Schlüsselparameter zu merken
Die Auswahl des richtigen Aktuators für eine bestimmte Anwendung mag als eine leichte Aufgabe erscheinen. Es steckt jedoch mehr in der Auswahl eines zuverlässigen Aktuators, als manche Ingenieure und Systemintegratoren erkennen. Schlecht funktionierende Aktoren resultieren oft aus grundlegenden Spezifikationsfehlern.
Um eine zuverlässige und wiederholbare lineare Bewegung zu erhalten, ist es das Ziel, spezifische Anforderungen an einen hochwertigen Aktuatoraufbau mit vier Subsystemen zu erfüllen:
1. Ein strukturelles System, das alle Aktuatorkomponenten in einem physischen Raum präzise sichern und eine Möglichkeit bieten kann, den Aktuator an seinem Arbeitsplatz zu halten
2. Dreh-Linear-Bewegungswandler, bestehend aus einem Antriebsstrang aus Einzelkomponenten
3. Ein lineares Verschleißelement zur präzisen Führung des Schlittens in einer geraden Linie mit minimaler Reibung und maximaler Tragfähigkeit und Lebensdauer
4. Ein beweglicher Wagen, der das Werkstück, den Greifer, die Kamera, die Optik oder eine andere Nutzlast sicher hält
1. Entwurfsziel:
Genauigkeit und Wiederholbarkeit
Wenn sich ein Konstrukteur nicht die Zeit nimmt, um zu definieren, was ein Aktuator für die Bewegung liefern muss, wird er das System wahrscheinlich zu sehr spezifizieren oder zu viel bezahlen. Das gilt insbesondere dann, wenn es Missverständnisse darüber gibt, wie sich Genauigkeit und Wiederholbarkeit unterscheiden. Bei den meisten Aktoranwendungen ist die Wiederholbarkeit wichtiger als die absolute Genauigkeit.
Die Wiederholbarkeit kann entweder unidirektional oder bidirektional sein, misst also die Fähigkeit eines Systems, eine Befehlsposition zu erhalten, wenn es sich aus der gleichen Richtung oder aus einer der beiden Richtungen nähert. Die beiden Hauptspezifikationen, die die Genauigkeit beeinflussen, sind Verfahrweg und Positionierung. Es ist üblich, die Genauigkeit in Einheiten von Mikrometern oder Tausendstel Zoll anzugeben.
Stellen Sie sich zum Beispiel einen Roboter mit einem Greifer vor, der auf einem Linearaktuator sitzt. Der Aktuator bewegt den Roboter in eine Vielzahl von Positionen, so dass der Greifer Kisten greifen und auf Paletten ablegen kann. Diese Bewegung muss wiederholbar und ziemlich genau sein, um den Roboter in die richtige Position zu bringen, auch wenn eine punktgenaue Genauigkeit nicht erforderlich ist. Als Faustregel gilt, dass eine Positionswiederholgenauigkeit von ± 50 µm bei den meisten Endverpackungsvorgängen mit Aktuatoren mehr als akzeptabel ist. Für Anwendungen, die eine präzisere Positionierung erfordern, sollten Sie das Hinzufügen eines linearen Enkoders in Betracht ziehen.
2. Entwurfsziel:
Kapazität
Denken Sie an die Belastungen, Momente und Kräfte, denen der Aktuator standhalten muss. Dazu gehören:
- statische Belastung
- dynamische Belastung
- Biegemoment
- Schub
Unabhängig vom Aufbau hat der innere Aufbau eines Aktuators einen direkten Einfluss auf die Tragfähigkeit. Einige Hersteller entwerfen und konstruieren Aktuatoren, um schwere Lasten bei hohen Geschwindigkeiten zu handhaben, während andere Hersteller leichte Lasten bei hohen Geschwindigkeiten unterstützen. Die Kenntnis der Anwendungsdetails ist entscheidend für die Wahl der richtigen Konstruktion. Tipp: Achten Sie beim Vergleich von Stellantrieben auf die oben genannten Spezifikationseinheiten (SI, US-amerikanische oder imperiale Einheiten), um einen Vergleich von Äpfeln zu Äpfeln vorzunehmen.
Stellantriebe für den industriellen Einsatz weisen eine hohe Steifigkeit auf und handhaben die maximale Tragfähigkeit in fünf von sechs Freiheitsgraden - und ermöglichen reibungsarme Bewegungen in der sechsten Achse.
3. Entwurfsziel:
Länge der Reise
Der Hub eines Aktuators, gemessen in Millimetern oder Zoll, ist die Strecke, um die er einen Aktuator bewegen muss. Die Gesamtbewegung muss jedoch einen Sicherheitshub einschließen, der auch als Hard-stopp-zu-Hart-Stopp-Weg bezeichnet wird. Unterscheiden Sie sorgfältig den Unterschied zwischen Hub und Gesamtlänge. Tipp: Definieren Sie in diesem Schritt auch die volumetrische Hülle oder die Gesamtfläche, in die das System passen muss.
4. Entwurfsziel:
Verwendung
Der Auslastungsfaktor (auch als Tastverhältnis bekannt) wird üblicherweise in Zyklen pro Minute ausgedrückt. Die Nutzungsdauer ist die Anzahl der Stunden, Jahre, Zyklen oder die lineare Distanz, die der Aktuator erreichen sollte. Mit anderen Worten, diese Angabe beschreibt, wie häufig der Aktor laufen wird und wie lange er halten muss. Berücksichtigen Sie Anwendungsdetails (einschließlich des Bewegungsprofils, der Zykluszeit und der Verweilzeit) zusätzlich zu den Anforderungen an die Lebensdauer. Fragen Sie den Lieferanten auch nach den Wartungsplänen; einige Stellantriebe müssen erst nach 20.000 km nachgeschmiert werden, während andere häufiger gepflegt werden müssen.
5. Entwurfsziel:
Umgebung
Die den Stellantrieb umgebenden Arbeitsbedingungen bilden zusammen die Umgebungsumgebung:
- Betriebstemperaturbereich
- Bereich der relativen Luftfeuchtigkeit
- Art und Menge der verunreinigenden Partikel
- Vorhandensein korrosiver Flüssigkeiten oder Chemikalien
- Anforderungen an regelmäßige Reinigung oder Spülung
Beachten Sie diese Faktoren und beachten Sie, dass in anspruchsvollen oder extremen Umgebungen spezielle Dichtungen und Faltenbälge erforderlich sein können, um die beweglichen Teile des Stellantriebs vor Feuchtigkeit, Staub und anderen Verunreinigungen zu schützen. Wenn dies ein Problem darstellt, fragen Sie den Lieferanten, ob diese verfügbar sind.
6. Entwurfsziel:
Zeitplan
Konstrukteure, Systemintegratoren, OEMs und Endanwender ignorieren bei der Spezifizierung eines Stellantriebs häufig die Projektzeitpläne, insbesondere zu Beginn. Obwohl andere Leistungsspezifikationen besondere Aufmerksamkeit verdienen, sollten Sie Zeit- und Budgetbeschränkungen im Auge behalten. Vergessen Sie nicht die Gesamtprojekttermine, Angebotsanfragen, Prototypen und Produktionspläne, denn diese zu ignorieren kann später Zeit und Mühe verschwenden. Es gibt nichts Schlimmeres, als den perfekten Stellantrieb zu finden und dann festzustellen, dass er nicht in die Zeit- und Budgetbeschränkungen des Projekts passt.
7. Entwurfsziel:
Orientierung
Die Wahl des richtigen Aktuators hängt auch davon ab, wie er im verfügbaren geometrischen Raum montiert wird. Dies bestimmt die Last- und Kraftausrichtung. Wird der Schlitten mit der Vorderseite nach oben oder mit der Vorderseite nach unten in horizontaler Ausrichtung montiert? Vertikale Ausrichtungen und schräge Platzierungen sind ebenfalls möglich, abhängig von der Systemfläche und der Anwendungsgeometrie. Jede Ausrichtung beeinflusst die Kraftberechnungen, die letztendlich die Fähigkeit des Aktuators zum Tragen einer gegebenen Last ausdrücken. Beachten Sie, dass mehrachsige Systeme spezielle Halterungen und Kreuzplatten benötigen, um Aktuatoren starr zu verbinden und Fehlausrichtungen und Vibrationen zu reduzieren.
8. Entwurfsziel:
Preise
Um den besten Aktor für eine Anwendung auszuwählen, bestimmen Sie sein Ziel-Bewegungsprofil. Dazu gehören die Verfahrgeschwindigkeit sowie die erforderlichen Beschleunigungs- und Verzögerungsraten. Während einige Stellantriebe für industrielle Anwendungen hohe Lasten bei Verfahrgeschwindigkeiten bis zu 5 m/sec unterstützen können, haben andere eine begrenzte Geschwindigkeit und Lastkapazität. Hier muss der Aktuator korrekt an die jeweilige Aufgabe angepasst werden.