In den letzten Jahren hat sich die Verwendung von linearen Aktuatoren in industriellen und nicht-industriellen Anwendungen als unverzichtbar erwiesen. Die Wahl des richtigen linearen Aktuators für eine Anwendung kann aufgrund der Vielzahl von Typen und Parametern, die berücksichtigt werden müssen (d.h. Hublänge, Motorart, Kraft und Geschwindigkeit), ziemlich verwirrend sein. Hochgeschwindigkeitslinearantriebe sind sehr beliebt geworden, aber was sind die Unterschiede zwischen der Wahl eines schnellen linearen Aktuators und eines Standardlinearantriebs? Und welche Anwendungen sind besser für einen Hochgeschwindigkeitsaktuator geeignet? Diese Fragen zu beantworten, erfordert ein tieferes Eintauchen in einige subtile und nicht so subtile Unterschiede in der Komponenten und den Eigenschaften. Um Ihnen bei Ihrer Suche nach Hochgeschwindigkeitsaktoren zu helfen, präsentieren wir Ihnen zwei der besten Optionen aus dem Katalog von Progressive Automation.
Eigenschaften von Hochgeschwindigkeitslinearantrieben
Hochgeschwindigkeitslinearantriebe sind bekannt dafür, langlebig/robust zu sein und leiser zu laufen, da sie weniger bewegliche Teile haben. Sie lassen sich leicht in bestehende Steuerungssysteme integrieren und arbeiten normalerweise mit niedrigeren Spannungen (d.h. kein Bedarf an industrieller Dreiphasenspannung). Ein wichtiger Parameter, den man im Auge behalten sollte, ist der Arbeitszyklus des linearen Aktuators. Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren verursachen Reibung und können dazu führen, dass der Motor überhitzt, wenn er über längere Zeiträume betrieben wird.
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Standardlinearantriebe verwenden einen Servomotor. Servomotoren bestehen aus einem Gleichstrommotor, der mit einem Getriebe verbunden ist, und manchmal einem Potentiometer, was eine Rückmeldesteuerung ermöglicht. Das bedeutet, dass die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des linearen Aktuators in Kombination mit einem Controller präzise positioniert werden kann. Im Gegensatz dazu sind Hochgeschwindigkeitslinearantriebe so konzipiert, dass sie die gesamte Vorwärts- und Rückwärtsbewegung ohne Zwischenpositionskontrolle ausführen.
Wie werden sie als Hochgeschwindigkeitslinearantriebe klassifiziert?
Da Geschwindigkeit relativ ist, wie kann man bestimmen, ob ein linearer Aktuator als „Hochgeschwindigkeit“ klassifiziert werden sollte? Derzeit gibt es keine industriellen Standards für Hochgeschwindigkeitslinearantriebe oder ultrahochgeschwindigkeitslinearantriebe, die Mindestanforderungen umreißen, sodass es dem Hersteller obliegt, zu entscheiden, wie der Aktuator klassifiziert werden sollte. Diese Klassifizierungen würden überwiegend auf Folgendem basieren:
- Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung.
- Last-/Leerlaufkraft.
- Der Antriebsmechanismus.
- Der Aktuatortyp.
- Getriebe.
Es ist wichtig, diese Parameter zu verstehen, um eine informierte Kaufentscheidung für einen Hochgeschwindigkeits-, Hochlastlinearantrieb zu treffen. Mit der Vergleichsfunktion auf der Website von Progressive Automations können Sie bis zu vier Aktuatoren gleichzeitig unter Berücksichtigung der oben genannten Parameter vergleichen, wenn Sie Ihre Entscheidung treffen.
Wie kann ich die Geschwindigkeit meines linearen Aktuators ändern?
Wie oben aufgeführt, hängt die Geschwindigkeit vom Antriebsmechanismus ab. Viele Hochgeschwindigkeitslinearantriebe verwenden einen bürstenbehafteten Gleichstrommotor, der direkt mit einer Spindel verbunden ist, die mit einer Welle/einem Kolben verbunden ist. Wenn Strom auf den Motor angewendet wird, dreht er die Spindel und zwingt die Welle, sich nach außen zu bewegen (d.h. elektrische Energie wird in Drehbewegung und dann in lineare Bewegung umgewandelt), und wenn die Polarität der Energie umgekehrt wird, bewegt sich die Welle wieder nach innen.
Endschalter befinden sich an den Enden der Wellenbewegung und unterbrechen die Stromversorgung zum Motor, wenn die Welle vollständig ausgefahren oder eingefahren ist. Die Geschwindigkeit der linearen Betätigung kann durch Anpassung eines oder einer Kombination von Parametern geändert werden, einschließlich:
Ändern des Gewindes der Spindel
Einfach gesagt würde ein größeres Gewinde die Geschwindigkeit der linearen Betätigung erhöhen und umgekehrt.
Variieren der angelegten Spannung
Wenn sich die Welle eines Motors bei voller Geschwindigkeit mit ihrer Nennspannung dreht, kann die Drehgeschwindigkeit einfach durch Anwenden einer niedrigeren Spannung verringert werden. Oft kann ein Hochgeschwindigkeits-12-Volt-linearantrieb mit Potentiometersteuerungen verwendet werden (d.h. ein Motorcontroller). Grundlegende Controller verwenden einen H-Brücken-Schaltkreis, um die Polarität des Motors umzukehren, und ein Potentiometer, um die angelegte Spannung am Motor zu variieren.
Getriebe des Motors
Einige Hochgeschwindigkeitslinearantriebe, wie das Modell PA-04 von Progressive Automation (das später besprochen wird), verwenden einen getriebenen Ansatz, um die Drehung eines Motors zu verlangsamen oder zu beschleunigen. Das Getriebe erhöht auch die Kraft der beweglichen Welle/des Kolbens unter Verwendung des gleichen Motors.
Anwendungen von Hochgeschwindigkeitslinearantrieben
Wenn es darum geht, sich für einen Hochgeschwindigkeitslinearantrieb zu entscheiden, ist es entscheidend zu wissen, für welche Anwendung der Aktuator verwendet werden soll. Höhere Betätigungsgeschwindigkeiten bedeuten eine geringere Ausgangskraft und umgekehrt. Das Getriebe desselben linearen Aktuators könnte Ihnen jedoch genau die richtige Kraft liefern, um ihn für Ihre Bedürfnisse anwendbar zu machen.
Die Anwendungen für Hochgeschwindigkeitslinearantriebe sind endlos. Sie bieten hervorragende Mobilität für Anwendungen, die eine sanfte lineare Bewegung erfordern. Darüber hinaus sind sie im Allgemeinen leichter als Standardlinearantriebe, da sie kein großes Getriebe enthalten. Das leichtere, benutzerfreundliche Design ermöglicht es, sie in Anwendungen zu verwenden, die Platz sparen oder den Platzbedarf eines Systems reduzieren müssen. Der Arbeitszyklus ist ein Prozentsatz der Gesamtzeit, die ein Motor durch die Ausfallzeit geteilt wird. Unterhalb dieses Prozentsatzes zu bleiben, verhindert eine Überhitzung des Motors. Daher sind Hochgeschwindigkeitslinearantriebe für Anwendungen konzipiert, die innerhalb des angegebenen Arbeitszyklus (normalerweise 20%) betrieben werden können. Anwendungen, die zu diesem Arbeitszyklus passen, sind:
- Intermittierende Sortierautomatisierung.
- Haus-/Möbelautomatisierung (obwohl eine Rückmeldung des linearen Aktuators erforderlich wäre, um eine genaue Positionierung zu gewährleisten).
- Endeffektoren von Roboterarmen.
- Nicht-industrielle Anwendungen wie Flug-/Fahrsimulationen, die eine Hochgeschwindigkeitsbetätigung für realistische Erfahrungen erfordern.
Die oben genannten Anwendungen sind nur einige Beispiele dafür, wo Hochgeschwindigkeitslinearantriebe eingesetzt werden könnten.
Hochgeschwindigkeitslinearantriebe von Progressive Automation
Progressive Automation bietet zwei Hochgeschwindigkeitslinearantriebe (Modelle PA-15 und PA-04) an, die hochgradig anpassbar sind, um Ihrer Anwendung gerecht zu werden.
PA-15
Der Hochgeschwindigkeitslinearantrieb PA-15 hat einen 12 VDC (2A ohne Last und 9A bei voller Last), direkt angetriebenen, bürstenbehafteten Gleichstrommotor, der in Linie mit einer Spindel angeordnet ist, was ein platzsparendes, hochrobustes Modell ermöglicht. Hublängen von 1 Zoll bis 24 Zoll sind verfügbar. Darüber hinaus sind 3 Optionen je nach erforderlicher Kraft verfügbar (d.h. 11 lbs, 22 lbs oder 33 lbs). Die Geschwindigkeit ohne Last dieses linearen Aktuators beträgt 9,05 Zoll/Sekunde für die 11 lbs-Option, 5,50 Zoll/Sekunde für die 22 lbs-Option und 3,20 Zoll/Sekunde für die 33 lbs-Option.
Bei der Auswahl eines Hochgeschwindigkeitslinearantriebs sollte jedoch die Geschwindigkeit bei voller Last berücksichtigt werden. Bei voller Last von 11 lbs beträgt die Geschwindigkeit 4,70 Zoll/Sekunde, bei 22 lbs beträgt die Geschwindigkeit 4,00 Zoll/Sekunde und bei 33 lbs beträgt die Geschwindigkeit 2,00 Zoll/Sekunde. Leider hat dieses Modell keine Rückmeldeschaltung, aber Endschalter befinden sich an den Enden der Bewegung. Der Arbeitszyklus beträgt 20 % und das Produkt hat den Schutzgrad IP54, was bedeutet, dass es gegen Staub, schädliche Ablagerungen und begrenzten Wassereintritt geschützt ist. Das Produkt wird auch mit einer standardmäßigen 18-monatigen Garantie geliefert.
PA-04
Technisch gesehen ist der lineare Aktuator PA-04 nicht hochgeschwindigkeitsfähig, aber die Kraft, die er erzeugen kann, ist im Vergleich zu anderen Modellen schnell. Das Modell PA-04 verwendet einen 12 VDC (4A ohne Last und 12A bei voller Last) bürstenbehafteten Gleichstrommotor, der senkrecht zur Spindel positioniert ist. Der Motor ist so ausgelegt, dass er eine Kraft von bis zu 100 lbs bei einer linearen Geschwindigkeit von 2,16 Zoll/Sekunde und 400 lbs bei einer linearen Geschwindigkeit von 0,78 Zoll/Sekunde erzeugt. Hublängen von 2 Zoll bis 40 Zoll sind verfügbar.
Dieses Modell hat optionale Rückmeldemöglichkeiten und die Option, Hall-Effekt-Sensoren anstelle von mechanischen Endschaltern an den Enden der Bewegung des Aktuators zu verwenden. Der Arbeitszyklus beträgt ebenfalls 20 % und das Produkt hat den Schutzgrad IP66, was bedeutet, dass es vollständig gegen Staub- und Wassereintritt geschützt ist und der beste wasserdichte, hochgeschwindigkeitsfähige und leichte lineare Aktuator von Progressive Automation ist.
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Fazit
Hochgeschwindigkeitslinearantriebe können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, sowohl industriellen (hochgeschwindigkeitsfähiger, schwerer lineare Aktuator) als auch nicht-industriellen (miniatur Hochgeschwindigkeitsaktuator), aufgrund ihres robusten Designs und ihrer schnellen Betätigungsmöglichkeiten. Bei der Auswahl eines Hochgeschwindigkeitslinearantriebs sollten jedoch die besprochenen Parameter berücksichtigt werden, um die Geschwindigkeit der Betätigung mit der Gesamtlastkraft abzuwägen, um sicherzustellen, dass der lineare Aktuator die jeweilige Aufgabe bewältigen kann. Kaufen Sie schließlich nur Hochgeschwindigkeitslinearantriebe von Marken, die eine zusätzliche Garantie anbieten, was ein gutes Zeichen dafür ist, dass die Hersteller Vertrauen in ihre Produktangebote haben.