Übersicht
Den richtigen Linearantrieb für Ihre Anwendung zu finden, kann herausfordernd sein, insbesondere wenn es sich um einen direkten Ersatz handelt. Wie stellen Sie also sicher, dass der von Ihnen ausgewählte Linearantrieb zu Ihrer Anwendung passt? Wir führen Sie Schritt für Schritt durch den Prozess und zeigen, wie Sie einen Musterantrieb testen. Am Ende haben wir außerdem eine praktische Checkliste beigefügt, damit Sie auf Kurs bleiben und alle Anforderungen an Tests von Linearantrieben erfüllen!
Physische Abmessungen und Spezifikationen: Sichtprüfung
Abbildung 1
Die optische Erscheinung kann bei der Auswahl eines Linearantriebs eine große Rolle spielen. Dies ist besonders relevant für Anwendungen, bei denen er während des normalen Betriebs sichtbar ist und den Kunden ansprechen soll. Die Verarbeitungsqualität eines Linearantriebs lässt sich bis zu einem gewissen Grad durch das Betrachten der Einheit und die Prüfung der handwerklichen Ausführung beurteilen. Das vermittelt den ersten Eindruck der Einheit.
Nach dem ersten Eindruck sollte als Nächstes die eingefahrene Loch-zu-Loch-(H2H)-Abmessung geprüft werden. Dabei handelt es sich um das Maß vom Mittelpunkt des unteren Montagelochs bis zum Mittelpunkt des oberen Montagelochs. Es ist entscheidend sicherzustellen, dass dieses Maß mit dem Abstand vom Mittelpunkt des unteren zum Mittelpunkt des oberen Montagelochs Ihrer Anwendung übereinstimmt. Ist das H2H des Linearantriebs kürzer als das H2H Ihrer Anwendung, können wir dies problemlos durch eine kundenspezifische Einheit mit dem benötigten H2H beheben. Ist das H2H des Linearantriebs jedoch größer als das H2H der Anwendung, muss die Anwendung angepasst werden oder wir helfen Ihnen dabei, eine andere Einheit zu finden.
Sobald das H2H-Maß geprüft ist und alles passt, ist der nächste Schritt sicherzustellen, dass die Hublänge des Linearantriebs die richtige Bewegungsmenge liefert. Sollte keine unserer vorrätigen Hublängen für Sie passend sein, können wir die erforderlichen Hublängen kundenspezifisch fertigen, um die Bedürfnisse Ihrer Anwendung zu erfüllen.
Sobald die physischen Abmessungen des Linearantriebs verifiziert wurden, gehen wir zum nächsten Schritt über:
Prüfstandtests
Nun, da Sie den physischen Zustand Ihres Linearantriebs bestätigt haben, ist der nächste Schritt, eine Reihe von Prüfstandtests durchzuführen, um sicherzustellen, dass er für Ihre gewünschte Anwendung geeignet ist. Diese Prüfstandtests sollten durchgeführt werden, bevor Sie tiefer in Labortests einsteigen, und sie können relativ schnell sein. Sie bestehen aus drei Haupttests:
- Geschwindigkeit
- Stromaufnahme
- Schall-/Geräuschpegel
Alle drei Tests sind keineswegs in jedem Fall erforderlich, denn dies hängt von Ihrer Anwendung ab. Beispielsweise kann Ihre Anwendung den Einsatz eines Linearantriebs in einer industriellen Umgebung beinhalten, was bedeuten würde, dass eine Geräuschprüfung des Antriebs nicht erforderlich ist, da diese Umgebungen in der Regel recht laut sind. Wenn Sie den Linearantrieb jedoch zum Öffnen einer Tür verwenden, sind Geschwindigkeit und Lautstärke entscheidende Parameter. Nutzen Sie Ihr Urteilsvermögen, um die Prüfstandtests abzuwägen, die in Ihrer Anwendung eine wichtige Rolle spielen.
Geschwindigkeit
Der Test der linearen Geschwindigkeit umfasst das Messen der Zeit, die der Linearantrieb zum vollständigen Aus- und Einfahren benötigt. Dadurch erhalten Sie einen Wert „Zoll pro Sekunde“, der mit dem Wert im Datenblatt des Linearantriebs verglichen werden kann. Beachten Sie, dass der Geschwindigkeitswert dieses Tests nur eine grobe Schätzung sein kann, da bei Labortests weitere, genauere Geschwindigkeitsprüfungen durchgeführt werden.
Wie bereits erwähnt, sind je nach Anwendung manche Tests wichtiger als andere. In diesem Fall ist die Geschwindigkeit in Anwendungen wie dem Öffnen einer Tür/Klappe oder dem Handling von Teilen entlang einer Montagelinie wichtig.
Für eine schnelle Geschwindigkeitsmessung gehen Sie wie folgt vor:
- Versorgen Sie den Linearantrieb gemäß seinen elektrischen Spezifikationen mit Spannung. Da es sich nur um einen Prüfstandtest handelt, müssen keine Schalter oder eine Steuerbox angeschlossen werden. Legen Sie einfach eine positive und eine negative Spannung von einem Netzteil oder einer Batterie an, damit die Stange vollständig aus- bzw. einfährt.
- Sobald die Stange ihre Endposition erreicht hat, nehmen Sie eine Stoppuhr und setzen Sie sie auf Null.
- Vertauschen Sie die Leitungen an der Stromversorgung oder Batterie und starten Sie den Timer in dem Moment, in dem die Stange mit dem Aus-/Einfahren beginnt.
- Stoppen Sie den Timer, sobald die Stange ihre ausgefahrene/eingefahrene Position erreicht, notieren Sie die Zeit und wiederholen Sie den Vorgang in die entgegengesetzte Richtung.
- Teilen Sie die Hublänge des Linearantriebs durch die Zeit, die er zum Aus-/Einfahren benötigt. Beispiel: Beträgt die Hublänge Ihres Antriebs 40 Zoll und dauert das Aus-/Einfahren 10 Sekunden, beträgt die Geschwindigkeit 4 Zoll/Sekunde.
Vergleichen Sie diese Geschwindigkeitsmessung mit dem Datenblatt des Linearantriebs, um zu bestimmen, ob sie gut übereinstimmt. Diese Geschwindigkeitsmessung ist nur ein erster Test und hilft zu beurteilen, ob es der richtige Linearantrieb für die Aufgabe ist. Die Geschwindigkeit verringert sich unter Last und wenn die angelegte Spannung unter der Nennspannung liegt. Bitte beachten Sie, dass es je nach Typ und Hersteller des Antriebs eine Geschwindigkeitstoleranz geben kann. Weicht Ihre Geschwindigkeitsmessung deutlich von den Nennspezifikationen ab, wenden Sie sich am besten an den Hersteller zur Fehlerbehebung.
Stromaufnahme
Die Stromaufnahme des Linearantriebs ohne Last ist wichtig zu testen, da sie den Nachweis liefert, dass er gemäß den Spezifikationen im Datenblatt funktioniert. Außerdem stellt die Ermittlung des Stroms sicher, dass Ihr System ihn verkraftet, und hilft, die passenden, dazugehörigen Komponenten für den Linearantrieb zu finden (z. B. ein ausreichend dimensioniertes Netzteil und eine Steuerbox).
Schließen Sie einfach ein Multimeter in Reihe mit einer der Leitungen eines mit Spannung versorgten Linearantriebs an und beobachten Sie die Stromstärkeanzeige, während Sie die Stange aus- bzw. einfahren. Anhand des Werts können Sie ein Netzteil bestimmen, das diese Stromaufnahme bewältigen kann. Bedenken Sie, dass die Stromaufnahme steigt, wenn der Linearantrieb belastet wird.
Schall-/Geräuschpegel
Wie erwähnt, ist der Schall-/Geräuschpegel eines Antriebs möglicherweise nicht kritisch, wenn er in einer industriellen Anwendung eingesetzt wird. Für verbraucherorientierte Anwendungen, etwa eine Tür/Klappe oder einen Hebel in einer Kaffeemaschine, muss der Geräuschpegel ermittelt werden.
Verwenden Sie einen Dezibelmesser, den Sie während des Aus-/Einfahrens der Stange nahe am Linearantrieb halten. Stellen Sie sicher, dass dieser Test in einer ruhigen Umgebung durchgeführt wird, um zu vermeiden, dass Hintergrundgeräusche die Ergebnisse verfälschen. Notieren Sie den höchsten Dezibelwert. Und nun? Wie lässt sich dieser Wert mit der Entscheidung in Einklang bringen, ob der Antrieb zu laut ist oder ideal für Ihre Anwendung? Nutzen Sie die folgende Tabelle mit vertrauten Geräuschen und ihren Dezibelwerten, um den Geräuschpegel des Linearantriebs einzuordnen und zu entscheiden, ob er in einen Bereich fällt, der zu Ihrer Anwendung passt.
Labortests
Sobald die Prüfstandtests des Linearantriebs abgeschlossen sind, ist es Zeit, ihn unter Last zu testen. Die Last sollte dem entsprechen, was in der gewünschten Anwendung zu erwarten ist. Die Methoden der Prüfstandtests lassen sich mit einigen Ergänzungen auf die Labortests übertragen. Zu den Labortests gehören außerdem:
- Geschwindigkeitstest unter realer Last
- Test der Stromaufnahme des Systems
- Test der Umweltkompatibilität
- Test des Arbeitszyklus
- Beschleunigter Lebensdauertest
- Kompatibilität der Rückmeldung
Durch die Durchführung dieser Labortests erhalten Sie noch genauere Aussagen zur Kompatibilität des gewählten Antriebs mit Ihrer Anwendung.
Geschwindigkeitstest unter realer Last
Die Geschwindigkeitswerte vom Prüfstand entsprechen der maximal möglichen Geschwindigkeit Ihres Linearantriebs. Unter Last verringert der Antrieb seine Geschwindigkeit proportional zur Last (siehe obiges Diagramm). Die Messung der Geschwindigkeit des Linearantriebs unter Last hilft festzustellen, ob er weiterhin innerhalb eines bestimmten Bereichs für Ihre Anwendung arbeitet.
Um die Geschwindigkeit des Linearantriebs zu messen, belasten Sie ihn mit einem Gewicht, das dem Einsatz in Ihrer Anwendung entspricht. Wiederholen Sie dann den schrittweisen Ablauf des Geschwindigkeits-Prüfstandtests mit einer Stoppuhr. Diese Methode eignet sich für Anwendungen, in denen die Geschwindigkeit kein entscheidender Faktor ist.
Für Anwendungen, in denen präzise Geschwindigkeitsmessungen des Linearantriebs unter Last erforderlich sind, verwenden Sie ein automatisiertes Zeitmesssystem. Dieses umfasst einen Mikrocontroller wie ein Arduino mit einem Code, der einen Timer startet/stoppt, sobald einer der beiden Endschalter an den Endlagen des Linearantriebs erreicht wird. Kontaktieren Sie uns in diesem Fall gerne – wir unterstützen Sie beim Einrichten einer Vorrichtung, um dies zu realisieren.
Abschließend kann es je nach Anwendung sinnvoll sein, die Grenzen Ihres Linearantriebs zu testen, indem Sie eine Last nahe seiner maximalen Nennlast anlegen, um zu beobachten, wie sich die Geschwindigkeit verändert und wie der Linearantrieb reagiert (z. B.: Wird der Motor heiß? Ist die Bewegung der Hublänge weiterhin gleichmäßig und kontrolliert?).
Stromaufnahme des Systems
Da der Linearantrieb nun unter Last steht, nimmt die Geschwindigkeit ab und der Antrieb zieht mehr Strom. Die Kenntnis der Stromaufnahme des Linearantriebs unter Last hilft bei der Auswahl einer geeigneten Stromversorgung. Berücksichtigen Sie auch andere elektrische Komponenten, die an den Linearantrieb angeschlossen sind, wie eine Steuerbox, aktive Sensoren usw. Diese zusätzlichen Komponenten können Strom aus der Stromversorgung ziehen und dazu führen, dass der Linearantrieb nicht genügend Strom erhält, um seine volle Lastkapazität zu erreichen.
Um die Stromaufnahme des Linearantriebs unter Last zu messen, verwenden Sie wie beim Prüfstandtest ein Multimeter. Alternativ – ähnlich wie beim Laborgeschwindigkeitstest – nutzen Sie einen Mikrocontroller mit einem in Reihe geschalteten Stromsensormodul. Kontaktieren Sie uns, wenn Sie Unterstützung beim Einrichten einer entsprechenden Vorrichtung benötigen.
Sobald Sie die Stromaufnahme Ihres gesamten Systems kennen, können Sie Ihre Stromversorgung entsprechend dimensionieren, damit der Linearantrieb unter Volllast genügend Strom erhält.
Umweltkompatibilität
Die Linearantriebe von Progressive Automations verfügen über eine Schutzart nach International Protection (IP). Sie bewertet die Fähigkeit eines Produkts, dem Eindringen von Flüssigkeiten und Staub standzuhalten. Das IP-System verwendet zwei Ziffern zur Angabe der Schutzart aller Produkte. Die erste Ziffer steht für den Schutz gegen feste Stoffe, die zweite für den Schutz gegen Flüssigkeiten.
Nach Abschluss der Prüfungen in einer zugelassenen Prüfstelle erhält ein Produkt eine spezifische numerische Schutzart, die Sie anhand der untenstehenden IP-Tabelle entschlüsseln können:
Je nach Anwendung kann es hilfreich sein, die IP-Schutzart eines Linearantriebs zu prüfen. Wenn Ihr Linearantrieb beispielsweise viel Wasser ausgesetzt sein wird, hat das Modell PA‑10 mit IP68M und IP69K die höchste IP-Schutzart. Es kann unter Wasser betrieben werden und widersteht Hochdruck-Wasserstrahlen, solange es sich nicht bewegt. Die beste Art, diesen Linearantrieb zu testen, ist, ihn einfach ins Wasser zu tauchen und laufen zu lassen.
Einheiten mit der Schutzart IP66, wie der PA‑04 Linearantrieb und der PA‑09 Mini Industrieantrieb, können ebenfalls sowohl Staub als auch mäßiges Eindringen von Flüssigkeiten verkraften. Diese Linearantriebe eignen sich am besten für Tests in der Umgebung der vorgesehenen Anwendung. Wenn der Linearantrieb weder Staub noch Wasser ausgesetzt sein wird, können Sie für Ihre Anwendung eine niedrigere IP-Schutzart wählen.
Eine IP-Schutzart prüft nicht die Außen‑/Witterungsbeständigkeit über saisonale Veränderungen und lange Zeiträume (z. B. jahrelanger Einsatz im Freien über mehrere Jahreszeiten). Berücksichtigen Sie daher die Umgebung, in der Sie den Linearantrieb einsetzen, um sicherzustellen, dass er dafür geeignet ist. Progressive Automations bietet neben der IP-Schutzart verschiedene Zertifizierungen an. Diese Zertifikate können Anforderungen darstellen, die für Ihre Anwendung gelten. Sprechen Sie uns an, wenn Sie spezielle Zertifizierungen für Ihren Antrieb und/oder Ihre Anwendung benötigen.
Es ist generell Best Practice, den Antrieb zu montieren, sodass das Ende der Hublänge nach unten zeigt, wenn ein Risiko der Wasserexposition besteht. So zieht die Schwerkraft Flüssigkeit vom Motorgehäuse weg und hilft, vorzeitige Ausfälle zu verhindern.
Arbeitszyklus
Der Arbeitszyklus eines Linearantriebs ist das Verhältnis von Einschalt- zu Ausschaltzeit und wird in Prozent angegeben. Wenn Ihr Linearantrieb in Ihrer Anwendung dauerhaft laufen muss, ist der Arbeitszyklus entscheidend, damit der Motor nicht durchbrennt. Für solche Anwendungen muss der Arbeitszyklus 100 % betragen.
Um einen Arbeitszyklus von 100 % zu erreichen, ist ein bürstenloser Gleichstrommotor erforderlich – im Gegensatz zu einem herkömmlichen Gleichstrommotor mit Bürsten. Für Linearantriebe mit Bürsten‑Gleichstrommotor bietet Progressive Automations einen Arbeitszyklus von 20 % an, der die Laufzeit begrenzt. Der Arbeitszyklus der Linearantriebe von Progressive Automations basiert auf einem Zeitraum von 20 Minuten; das bedeutet, dass der Linearantrieb bei 20 % Arbeitszyklus 4 Minuten kontinuierlich laufen kann und anschließend 16 Minuten ruhen muss.
Das gleiche Prinzip gilt für alles unter 20 Minuten. Beispiel: Bei 10 Minuten und einem Arbeitszyklus von 20 % kann der Linearantrieb 2 Minuten laufen und muss anschließend 8 Minuten ruhen. Alles über 20 Minuten bei 20 % Arbeitszyklus schädigt den Motor aufgrund von Überhitzung.
Die beste Methode, den Arbeitszyklus Ihres Linearantriebs zu testen, besteht – wie zuvor – darin, ihn mit einem Mikrocontroller einzurichten. Der Code muss jedoch so angepasst werden, dass der Antrieb zu festgelegten Zeiten ein‑ und ausgeschaltet wird (z. B. 2 Minuten laufen, 8 Minuten ruhen, wiederholen). Stellen Sie sicher, dass der Antrieb entsprechend belastet ist, und überprüfen Sie das System in festen Zeitintervallen, um sicherzustellen, dass es wie vorgesehen läuft. Wiederholen Sie den Test, bis Sie sicher sind, dass der Linearantrieb in Ihrer Anwendung funktioniert.
Beschleunigter Lebensdauertest
Nachdem alle Spezifikationen verifiziert wurden, ist es ebenso wichtig sicherzustellen, dass die Lebensdauer des Antriebs ausreicht. Wir bieten Antriebe mit einer Bewertung von 20.000 Zyklen und auch Antriebe mit 300.000 Zyklen an. Manche Anwendungen verlangen den Betrieb des Antriebs nur einmal täglich, andere einige Hundertmal pro Tag. In Szenarien mit sehr häufiger Nutzung ist es entscheidend, dass der Antrieb die geforderte Lebensdauer der Anwendung erreicht. In einigen Anwendungen ist ein einfacher Austausch von Teilen nicht möglich – daher ist es wichtig sicherzustellen, dass der Antrieb für eine ausreichende Lebensdauer ausgelegt ist.
Dies lässt sich mit einer einfachen Vorrichtungs‑Einrichtung erreichen (sofern Sie mit der Erstellung solcher Setups vertraut sind). Wenn Sie selbst beschleunigte Tests durchführen möchten, aber unsicher sind, wie Sie vorgehen sollen, kontaktieren Sie uns gerne – wir stellen Ihnen die passende Ausrüstung zur Verfügung.
Kompatibilität der Rückmeldung
Bestimmte Anwendungen und vorhandene Systeme erfordern möglicherweise Antriebe mit einem spezifischen Typ von Rückmeldung, damit sie korrekt funktionieren. Die Positionsbestimmung eines Antriebs ist nützlich für Anwendungen, in denen mehrere Antriebe mit derselben Geschwindigkeit verfahren, voreingestellte Positionen gespeichert werden und/oder Positionsdaten zur Benutzeranalyse erfasst werden sollen. Achten Sie bei der Auswahl eines Antriebs darauf, dass die passende Rückmeldung vorhanden ist, um die Kompatibilität mit Ihrem System sicherzustellen. Bei elektrischen Linearantrieben gibt es drei Hauptarten der Positionsrückmeldung:
- Rückmeldung über Potentiometer
- Rückmeldung über Hall-Effekt-Sensor
- Rückmeldung über Endschalter
Integrierte Potentiometer-Rückmeldung
Potentiometer-Rückmeldung
Potentiometer stehen in mechanischem Kontakt mit den sich im Antrieb drehenden Getrieben. Dadurch kann das Potentiometer seine Positionsinformation beibehalten, ohne nach einem Stromverlust „referenzieren“ zu müssen. Da Potentiometer im Grunde Spannungsteiler mit einem großen Widerstand sind, kommen sie zudem gut mit elektromagnetischen Störungen (EMI) zurecht. Der größte Vorteil dieser Rückmeldung ist ihre Einfachheit für Anwendungen, die eine schnelle Plug‑and‑Play‑Lösung benötigen und keine maximale Genauigkeit oder hohe Präzision erfordern.
Integrierte Hall‑Effekt‑Sensor‑Rückmeldung
Hall‑Effekt‑Sensor‑Rückmeldung
Hall‑Effekt‑Sensoren liefern elektrische Impulse, wenn der Magnet mit der Sensorelektronik ausgerichtet ist. Daher eignen sie sich für Hochgeschwindigkeitsanwendungen und erlauben das Vorprogrammieren bestimmter Winkel der Motorwelle. Da kein Kontakt erforderlich ist, sind sie in rauen Umgebungen von Vorteil, sehr verschleißfest und in Umgebungen mit hohen Stößen zuverlässig. Dies ist die passende Rückmeldeoption, wenn Ihre Anwendung Zuverlässigkeit, Präzision und eine lange Lebensdauer erfordert.
Beispiel für Endschalter‑Rückmeldung
Endschalter‑Rückmeldung
Zweck der Endschalter‑Rückmeldesignale ist es, einem System anzuzeigen, ob der Antrieb die internen Endschalter physisch betätigt hat. Diese Art der Rückmeldung ist einfach und nützlich für Anwendungen, die hauptsächlich nur darüber informiert werden müssen, ob der Antrieb die vollständig ausgefahrene oder vollständig eingefahrene Position erreicht hat.
Feldtests
Feldtests gelten ebenfalls als ein entscheidender Teil des Prüfverfahrens für Linearantriebe. Nach Abschluss der Labortests wird empfohlen, den Linearantrieb in der Anwendung zu installieren und ihn für einen festgelegten Zeitraum laufen zu lassen. So wird sichergestellt, dass der Linearantrieb unter Last so arbeitet, wie es die Anwendung erfordert. Jede Anwendung eines Linearantriebs ist anders, daher variiert der Umfang der Tests je nach Bedarf. Es wird jedoch empfohlen, den Linearantrieb bis an die Grenzen der Anwendung zu testen (jedoch innerhalb der Spezifikationen des Linearantriebs), um sicherzustellen, dass er tatsächlich die richtige Wahl ist.
Erst nach Labortests und Feldtests kann auf Grundlage der Ergebnisse dieser Tests eine fundierte Entscheidung getroffen werden. Progressive Automations empfiehlt Endanwendern mit hohen Stückzahlen, all diese Tests durchzuführen, um späteren Problemen aufgrund eines für die Anwendung unterdimensionierten Linearantriebs vorzubeugen.
Fazit
Um spätere Probleme mit Ihrer Anwendung zu vermeiden, ist es entscheidend, alle in diesem E-Book beschriebenen Tests durchzuführen. Jede Anwendung eines Linearantriebs ist einzigartig, und auch wenn ein bestimmter Linearantrieb die perfekte Lösung zu sein scheint, muss er dennoch gründlich überprüft und getestet werden. Durch Sichtprüfungen, Prüfstandtests und Labortests sind wir zuversichtlich, dass Sie mögliche Schwachstellen erkennen und/oder umfassend bestätigen, dass dieses Produkt die beste Lösung für Sie ist. Wie erwähnt, haben wir unten eine Checkliste für Tests an Linearantrieben eingefügt, die Sie ausdrucken und während Ihres gesamten Testprozesses als Referenz nutzen können. So bleiben Sie auf Kurs und berücksichtigen sämtliche Testanforderungen.
Wenn Sie Fragen haben oder unsere Produkte ausführlicher besprechen möchten, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren! Wir sind Experten auf unserem Gebiet und möchten sicherstellen, dass Sie die beste Lösung für Ihre Anwendung finden.
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Checkliste für Tests
