Valg af den passende lineære aktuator

En af de fantastiske ting ved at arbejde hos Progressive automatiseringer hører fra kunder om, hvordan de planlægger at bruge vores aktuatorer. Fra hjemmearmaturer til industrielle applikationer er fantasien grænsen for automatisering. For at realisere dine ideer til brugen af vores lineære aktuatorer er der mange parametre, der skal bestemmes vedrørende den tilsigtede anvendelse. I denne serie præsenterer vi nyttige designteknikker til at bestemme, hvordan vores aktuatorer kan bruges.

Indledning

Så du vil gerne løfte en kælderdør op? Eller skubbe en skjult bogreol ind? Fantastisk! Hvor skal man så starte ...

Det første trin i ethvert design med lineær bevægelse er at bestemme, hvordan aktuatoren skal placeres for at bevæge et objekt. Når dette er bestemt, kan aktuatorens grundlæggende dimensioner – dens kraft og længde – let bestemmes. Omhyggelig opmærksomhed på detaljer i denne fase af designet kan faktisk spare penge, da systemet muligvis kan fungere uden yderligere kontakter til at begrænse bevægelsen (mere om det senere). Dårlig planlægning kan resultere i et lineært bevægelsessystem, der bevæger sig unødvendigt langsomt, lægger unødig belastning på den omgivende struktur, er tilbøjeligt til at brænde ud eller generelt er usikkert.

Målene med designet

Målet med denne designproces vil være at vælge en aktuator og monteringsposition, der vil:

1. maksimere mængden af bevægelse i systemet,
2. holde aktuatoren inden for sikre driftsforhold,
3. minimere slid og belastning på aktuatoren.

Valg af aktuator

Dette trin er det vigtigste, når du har besluttet dig for at oprette en applikation, der bruger elektriske aktuatorer.

Samlet længde

Afstanden mellem monteringshullerne på en aktuator (med undtagelse af PA-18 skinneaktuator) kan beskrives ved følgende ligninger:

Bemærk: Husets krop (som inkluderer motor, gear og bundmontering) har en konstant, fast længde, der er specifik for hver serie af aktuatorer, og er uafhængig af slaglængden. En side med tabeller over de tilbagetrukne og forlængede længder af alle de regelmæssigt lagerførte slagstørrelser for hver af vores aktuatormodeller kan findes på Hul til hul fanen af ressource side.

Grænseafbrydere

Alle vores electric linear actuators leveres med indbyggede grænseafbrydere, der automatisk stopper motoren, når aktuatoren er helt udstrakt eller trukket tilbage. Den indbyggede grænseafbryder fungerer ved at afbryde kredsløbet til motoren, og kan derfor stoles på, at den sikkert og konsekvent stopper aktuatoren på et bestemt punkt. Hvis aktuatoren holder op med at bevæge sig, fordi den har sat sig fast i noget, vil enten aktuatoren knække, eller den vil knække det, den er monteret på. Derfor er den eneste sikre måde at stoppe en aktuator, der ikke er helt udstrakt eller trukket tilbage, at stoppe med at tilføre strøm eksternt.

Det er god praksis at tillade en aktuators plads at kunne forlænges eller trækkes helt tilbage, og lade dens indbyggede grænseafbrydere diktere den samlede bevægelsesradius i et system. Hvis et system ikke kan indstilles således, at aktuatoren kan forlænges eller trækkes helt tilbage, kan eksterne grænseafbrydere placeres i systemet, så aktuatoren (eller en anden bevægelig del) får kontakt, før aktuatoren forlænges eller trækkes helt tilbage.

Monteringssted

Aktuatorens monteringsplacering vil påvirke både den maksimale kraft, som aktuatoren skal skubbe, samt slaglængden. Generelt gælder det, at jo mere et monteringssted er skjult eller diskret, desto større er den kraft, der kræves for at bevæge objektet. Det er vigtigt at huske, at den måde, en aktuator er monteret på, nemt kan fordoble eller firedoble den tilsyneladende kraft på aktuatoren, og derfor bør man altid forsøge at beregne kraften, selvom det blot er et omtrentligt estimat.

En almindelig misforståelse om lineære aktuatorer er, at de kan erstatte gasfjedre (dvs. støddæmpere) ved at være monteret på præcis samme sted. Gasfjedre hjælper brugeren ved at holde en genstand på plads eller ved at reducere den kraft, der er nødvendig for at bevæge en genstand; de udøver ikke al den bevægelige kraft, som en aktuator skal gøre. Gasfjedre har også en lav profil og kan monteres meget diskret. Placering af en aktuator på samme sted, som en gasfjedre engang var (f.eks. under motorhjelmen på en bil), bør kun gøres efter beregning af den maksimale kraft, som aktuatoren skal bevæge sig.

Medmindre aktuatoren glider en genstand i samme retning, som den er monteret, vil aktuatoren sandsynligvis dreje i sine monteringer, når den bevæger genstanden. Sørg for, at aktuatoren har rigelig plads til at bevæge sig rundt, og at den eneste kontakt, aktuatoren har med den bærende struktur, er via monteringsbeslag.

Kraft og drejningsmoment

Efter at have valgt en længde og monteringssted, er den eneste tilbageværende opgave ved valg af en aktuator at beregne den maksimale kraft på aktuatoren. En aktuator vil opleve forskellige kræfter afhængigt af, hvordan den er monteret. En nem metode til at beregne kraft i systemer med roterende bevægelse er at konvertere alle kræfter til momenter.

Håndtag

Tyngdekraften har en tendens til at skabe et drejningsmoment i urets retning, med en vippearm lig med halvdelen af stangens længde. Den kraft, som en aktuator skal bruge for at modvirke dette drejningsmoment, afhænger af den vippearm, som aktuatoren danner, og den vinkel, aktuatoren danner i forhold til stangen.

Vinkel

Monteringssted B er midt på stangen, og derfor er vippearmene på tyngdekraften og aktuatoren de samme. Monteringsposition EN er mellem hængslet og midten af stangen, så den løftearm, som en aktuator ville danne, er mindre end den løftearm, der dannes af tyngdekraften.

 

 

 

 

Figur 1: Drejeelement med fremhævelse af mulige monteringssteder

Derfor er kraften fra en aktuator placeret i EN skal være større end hvis den var placeret i BDet burde være klart, at i begge tilfælde opstår den største kraft, når stangen er vandret; når stangen sænkes, falder den nødvendige kraft til at holde stangen på plads, fordi vægtstangsarmen på grund af tyngdekraften også falder.

Ovenstående analyse undersøgte, hvordan monteringsstedet påvirker vippearmen og kræfterne på en aktuatorFor fuldstændigt at bestemme kraften skal man tage højde for vinklen mellem aktuatoren og stangen. Når vinklen mellem stangen og aktuatoren mindskes, vil kraften på aktuatoren øges. Da kraften på aktuatoren er størst, når stangen er vandret, bør vinklen mellem aktuatoren og stangen være så tæt på halvfems grader som muligt på dette punkt.

Dette ville selvfølgelig betyde, at aktuatoren er monteret direkte under stangen, på jorden, hvilket ikke er særlig praktisk. Overvej monteringspositioner 1 og 2 bruges i kombination med B: vinklen dannet mellem aktuatoren i 1B er mindre end vinklen i 2B, og derfor ville kraften være større for en aktuator. Bemærk dog, at med aktuatoren i position 2B, vil objektet ikke kunne bevæge sig så langt som ind, f.eks. 1AGenerelt set, når monteringspositionen påvirkes på en sådan måde, at kraften på aktuatoren reduceres, mindskes det samlede bevægelsesområde i systemet.

Konklusion

In general, the design process is iterative: the preliminary design will narrow down the list of actuators that will work in the system, the next iteration of the design might include a specific actuator series and later iterations hone in on the exact model that will work for the system. While we do have a huge selection of linear actuators, we stock only specific forces and stroke lengths. We keep all the most commonly used sizes of actuators in stock, but if a niche application requires something you don’t see in stock on our website, call us up: we can specialfremstilling aktuatorer efter dine behov!