Guida al collaudo degli attuatori lineari

Ora che hai confermato le caratteristiche fisiche del tuo attuatore, la fase successiva è eseguire una serie di test al banco per assicurarti che sia adatto alla tua applicazione. Questi test al banco vanno eseguiti prima di approfondire con i test di laboratorio e possono essere relativamente rapidi. Si compongono di tre test principali: 

1. Velocità
2. Assorbimento di corrente
3. Livelli di suono/rumore

Non è detto che tutti e tre i test siano necessari: dipende dalla tua applicazione. Ad esempio, la tua applicazione potrebbe prevedere l’uso di un attuatore lineare in un contesto industriale, il che potrebbe rendere superfluo il test del rumore dell’attuatore, dato che questi ambienti sono di solito abbastanza rumorosi. Tuttavia, se utilizzi l’attuatore lineare per aprire una porta, conoscere velocità e rumorosità è fondamentale. Usa il tuo miglior giudizio per valutare quali test al banco rivestono un ruolo importante nella tua applicazione.

Velocità

Il test della velocità lineare consiste nel misurare il tempo impiegato dall’attuatore lineare per estendersi e ritrarsi completamente. Otterrai così un valore in “pollici al secondo” che può essere confrontato con il valore riportato nella scheda tecnica dell’attuatore lineare. Nota che il valore di velocità di questo test può essere una stima approssimativa, poiché test di velocità più accurati verranno effettuati durante i test di laboratorio.

Come già accennato, a seconda dell’applicazione alcuni test sono più importanti di altri. In questo caso, la velocità è importante in applicazioni come l’apertura di una porta/botola o la movimentazione di oggetti lungo una linea di assemblaggio.

Per una misurazione rapida della velocità, segui i passaggi sotto:

1. Alimenta l’attuatore lineare in base alle sue specifiche elettriche. Poiché si tratta solo di un test al banco, non c’è bisogno di collegare interruttori o una control box. Applica semplicemente una tensione positiva e una negativa da un alimentatore o da una batteria per consentire allo stelo di estendersi/ritrarsi completamente.
2. Una volta che lo stelo ha raggiunto la sua posizione finale, prendi un cronometro e azzeralo.
3. Inverte i cavi sull’alimentatore o sulla batteria e preparati ad avviare il timer nel momento in cui lo stelo inizia a estendersi/ritrarsi.
4. Ferma il timer non appena raggiunge la posizione estesa/retratta, annota il tempo e ripeti nell’altra direzione.
5. Dividi la Corsa dell’attuatore lineare per il tempo impiegato a estendersi/ritrarsi. Ad esempio, se la Corsa del tuo attuatore è 40 inches e ha impiegato 10 secondi per estendersi/ritrarsi, la velocità è di 4 inches/second.

Confronta questa misurazione di velocità con la scheda tecnica dell’attuatore lineare per verificare se corrisponde da vicino. Questa misurazione è solo un test iniziale e aiuterà a stabilire se è l’attuatore lineare giusto per il lavoro. La velocità si ridurrà sotto Carico e se la tensione applicata è inferiore a quella nominale. Tieni presente che, a seconda del tipo e del produttore dell’attuatore, potrebbe esserci una tolleranza sulla velocità. Se la tua misurazione differisce in modo significativo dalle specifiche nominali, è meglio contattare il produttore per la risoluzione dei problemi.

Assorbimento di corrente

L’assorbimento di Corrente dell’attuatore lineare a vuoto è importante da testare, poiché fornirà la prova che funziona secondo le specifiche della sua scheda tecnica. Inoltre, determinare la Corrente assorbita garantirà che il tuo sistema sia in grado di gestirla e ti aiuterà a trovare i componenti corrispondenti più adatti da abbinare all’attuatore lineare (ad es. un alimentatore adeguatamente dimensionato e una control box).

Collega semplicemente un multimetro in serie con uno dei conduttori di un attuatore lineare alimentato e osserva la lettura in ampere mentre estendi/ritrai lo stelo. In base alla lettura, puoi determinare un alimentatore in grado di gestire tale assorbimento di Corrente. Tieni presente che l’assorbimento di Corrente aumenterà quando l’attuatore lineare è sotto Carico. 

Livelli di suono/rumore

Come accennato, il livello di suono/rumore di un attuatore potrebbe non essere critico se verrà utilizzato in un’applicazione industriale. Tuttavia, per applicazioni rivolte ai consumatori, come una porta/botola o una leva all’interno di una macchina del caffè, occorre determinarne la rumorosità.

Usa un decibelmetro tenuto vicino all’attuatore lineare mentre lo alimenti per estendere/ritrarre lo stelo. Assicurati che questo test venga eseguito in un ambiente silenzioso per evitare che il rumore di fondo falsi i risultati. Annota il valore massimo in decibel. E adesso? Come si collega questo valore alla decisione se la rumorosità è elevata o ideale per la tua applicazione? Usa la tabella seguente di suoni familiari e il loro valore in decibel per decidere il livello di rumore dell’attuatore lineare e se rientra in un intervallo adatto alla tua applicazione.

Una volta completati i test al banco dell’attuatore lineare, è il momento di testarlo sotto Carico. Il Carico dovrebbe corrispondere a quello previsto nella tua applicazione. I metodi dei test al banco sono tutti applicabili ai test di laboratorio, con alcune aggiunte. I test di laboratorio includono anche:

1. Test della Velocità sotto Carico reale
2. Test dell’assorbimento di Corrente del sistema
3. Test di compatibilità ambientale
4. Test del Ciclo di lavoro
5. Test di vita accelerato
6. Compatibilità del Feedback

Eseguendo questi test di laboratorio, otterrai una valutazione ancora più accurata della compatibilità dell’attuatore scelto con la tua applicazione.

Test della Velocità sotto Carico reale

I risultati di Velocità dal test al banco rappresentano la Velocità massima possibile per il tuo attuatore lineare. Quando l’attuatore è sotto Carico, la Velocità diminuisce a un valore proporzionale al Carico (vedi il grafico sopra come riferimento). Misurare la Velocità dell’attuatore lineare sotto Carico aiuterà a determinare se rientra ancora in un intervallo specifico per funzionare nella tua applicazione.

Per misurare la Velocità dell’attuatore lineare, assicurati che sia caricato con un peso che rispecchi il suo funzionamento nella tua applicazione. Quindi ripeti la procedura passo-passo utilizzata per il test di Velocità al banco utilizzando un cronometro. Questo metodo è indicato per applicazioni in cui la Velocità non è un fattore cruciale.

Per applicazioni che richiedono misurazioni di Velocità precise dell’attuatore lineare sotto Carico, utilizza un sistema di misurazione del tempo automatizzato. Questo sistema prevede l’uso di un microcontrollore come un Arduino con un codice che avvia/ferma un timer quando viene raggiunto uno dei due Finecorsa di Corsa dell’attuatore lineare. Contattaci in questo caso: possiamo aiutarti a configurare un banco prova per ottenere questo risultato.

Infine, a seconda della tua applicazione, potresti voler testare anche i limiti del tuo attuatore lineare applicando un Carico prossimo al suo Carico massimo nominale per vedere come cambia la Velocità e come reagisce l’attuatore lineare (ad es.: il Motore si scalda? Il movimento lungo la Corsa è ancora fluido e controllato?).

Assorbimento di Corrente del sistema

Poiché l’attuatore lineare è ora sotto Carico, la Velocità diminuirà e l’attuatore assorbirà più Corrente. Conoscere l’assorbimento di Corrente dell’attuatore lineare sotto Carico aiuterà a selezionare un alimentatore adeguato. È importante considerare anche altri componenti elettrici collegati all’attuatore lineare, come una control box, sensori attivi, ecc. Questi componenti aggiuntivi possono assorbire Corrente dall’alimentatore e far sì che l’attuatore lineare non riceva abbastanza Corrente per raggiungere la sua capacità di Carico a pieno regime.

Per misurare l’assorbimento di Corrente dell’attuatore lineare sotto Carico, usa un multimetro, come nel test al banco. In alternativa, in modo analogo al test di Velocità di laboratorio, usa un microcontrollore con un modulo sensore di corrente collegato in serie. Contattaci se hai bisogno di aiuto per configurare un banco prova adatto.

Una volta che conosci l’assorbimento di Corrente dell’intero sistema, puoi dimensionare l’alimentatore di conseguenza per assicurarti che l’attuatore lineare riceva abbastanza Corrente quando è a pieno Carico.

Compatibilità ambientale

Gli attuatori lineari di Progressive Automations sono dotati di Grado di protezione IP (International Protection). Si tratta di una classificazione della capacità di un prodotto di resistere all’intrusione di liquidi e polvere. Il sistema di classificazione IP utilizza due cifre per definire il livello di protezione di tutti i prodotti. La prima cifra rappresenta la protezione contro i solidi e la seconda contro i liquidi.

Una volta che un prodotto ha completato i test in una struttura approvata, otterrà una specifica valutazione numerica, che può essere decifrata utilizzando la tabella del Grado di protezione IP riportata qui sotto:

In base alla tua applicazione, testare il Grado di protezione IP di un attuatore lineare potrebbe essere utile. Ad esempio, se sai che il tuo attuatore lineare sarà esposto a molta acqua, il modello PA-10 ha il Grado di protezione IP più alto, con IP68M e IP69K. Può funzionare sott’acqua e resistere a getti d’acqua ad alta pressione quando non è in movimento. Il modo migliore per testare questo tipo di attuatore lineare è semplicemente immergerlo in acqua e lasciarlo funzionare.

Le unità con classificazione IP66, come l’attuatore lineare PA-04 e l’attuatore lineare industriale compatto PA-09, possono anche resistere sia alla polvere sia a un moderato ingresso di liquidi. Questi attuatori lineari sono più indicati per prove nell’ambiente di utilizzo previsto. Se sai che l’attuatore lineare non sarà esposto a polvere o acqua, puoi scegliere un Grado di protezione IP inferiore per la tua applicazione.

Il Grado di protezione IP non testa la resistenza agli agenti atmosferici esterni su cambi stagionali e lunghi periodi (ad es. anni all’esterno attraverso più stagioni). Pertanto, considera l’ambiente in cui utilizzerai l’attuatore lineare per assicurarti che sia adatto. Oltre al Grado di protezione IP, Progressive Automations offre varie certificazioni. Queste certificazioni potrebbero essere requisiti applicabili alla tua applicazione. Parlaci se necessiti di certificazioni specifiche per il tuo attuatore e/o la tua applicazione.

In generale, è buona pratica montare l’attuatore con l’estremità della Corsa rivolta verso il basso se esiste un rischio di esposizione all’acqua. In questo modo, la gravità farà defluire i liquidi lontano dal Corpo del Motore e aiuterà a prevenire guasti prematuri.

Ciclo di lavoro

Il Ciclo di lavoro di un attuatore lineare è il rapporto tra tempo di accensione e tempo di spegnimento, espresso in percentuale. Se la tua applicazione richiede che l’attuatore lineare funzioni in modo continuo, il Ciclo di lavoro è estremamente importante per evitare di bruciare il Motore. Per applicazioni di questo tipo, il Ciclo di lavoro dovrebbe essere del 100%.

Per ottenere un Ciclo di lavoro del 100% è necessario utilizzare un Motore DC brushless, anziché un normale Motore DC a spazzole. Per gli attuatori lineari con Motore DC a spazzole, Progressive Automations offre un Ciclo di lavoro del 20%, che limita il tempo di funzionamento continuo. Il Ciclo di lavoro per gli attuatori lineari Progressive Automations si basa su un periodo di 20 minuti; ciò significa che, con un Ciclo di lavoro del 20%, l’attuatore lineare può funzionare in continuo per 4 minuti, per poi riposare per 16 minuti.

Lo stesso principio si applica a qualsiasi periodo inferiore a 20 minuti. Ad esempio, con 10 minuti e un Ciclo di lavoro del 20%, l’attuatore lineare può funzionare per 2 minuti e deve poi riposare per 8 minuti. Qualsiasi durata superiore a 20 minuti con un Ciclo di lavoro del 20% danneggerà il Motore a causa del surriscaldamento.

Il modo migliore per testare il Ciclo di lavoro del tuo attuatore lineare è impostarlo utilizzando un microcontrollore, come già visto. Tuttavia, il codice dovrà essere adattato per consentire all’attuatore di accendersi e spegnersi a orari prestabiliti (ad es., 2 minuti di funzionamento, 8 minuti di riposo e ripetizione). Assicurati che l’attuatore sia adeguatamente caricato e verifica il sistema a intervalli di tempo fissi per assicurarti che funzioni come previsto. Ripeti il test finché non sarai soddisfatto che l’attuatore lineare funzioni nella tua applicazione.

Test di vita accelerato

Dopo aver verificato tutte le specifiche, è importante anche assicurarsi che la vita utile dell’attuatore sia sufficiente. Offriamo attuatori con valutazione di 20.000 cicli e altri con valutazione di 300.000 cicli. Alcune applicazioni richiedono il funzionamento dell’attuatore una sola volta al giorno, altre alcune centinaia di volte al giorno. In scenari in cui l’attuatore verrà utilizzato spesso, è fondamentale assicurarsi che sia all’altezza della vita utile richiesta dall’applicazione. Alcune applicazioni non consentono una facile rimozione delle parti, quindi è importante assicurarsi che l’attuatore sia valutato per una vita utile sufficiente.

Ciò può essere ottenuto con un semplice allestimento di banco (se hai dimestichezza con la creazione di tali setup). Se desideri eseguire personalmente test accelerati ma non sai come procedere, contattaci: possiamo fornirti l’attrezzatura giusta.

Compatibilità del Feedback

Alcune applicazioni e sistemi preesistenti possono richiedere attuatori con uno specifico tipo di Feedback per funzionare correttamente. Determinare la posizione di un attuatore è utile per applicazioni che richiedono più attuatori che viaggino alla stessa Velocità, memorizzino posizioni preimpostate e/o raccolgano informazioni di posizione per l’analisi dell’utente. Quando selezioni un attuatore, assicurarti che disponga del Feedback adatto è importante per la compatibilità con il tuo sistema. Negli attuatori lineari elettrici, esistono 3 principali tipi di Feedback di posizione:

1. Feedback con potenziometro
2. Feedback con sensore a effetto Hall 
3. Feedback dei Finecorsa

I test sul campo sono considerati anch’essi una parte cruciale della procedura di test degli attuatori. Dopo aver completato i test di laboratorio, si consiglia di installare l’attuatore nell’applicazione e lasciarlo funzionare per un periodo prestabilito. Ciò garantirà che l’attuatore operi sotto Carico come richiesto dall’applicazione. Ogni applicazione di un attuatore lineare è diversa, quindi l’entità dei test varierà in base alle necessità. Tuttavia, si consiglia di testare l’attuatore fino ai limiti dell’applicazione (ma entro le specifiche dell’attuatore) per assicurarsi che sia davvero la scelta giusta.

Solo dopo i test di laboratorio e i test sul campo si può prendere una decisione consapevole basata sui risultati di queste prove. Progressive Automations consiglia agli utenti finali con elevati volumi di eseguire tutti questi test per evitare di incorrere in problemi in futuro a causa di un attuatore sottodimensionato rispetto alle specifiche dell’applicazione.

Per evitare problemi futuri con la tua applicazione, è fondamentale eseguire tutti i test descritti in questo eBook. Ogni applicazione di un attuatore è unica e, anche se un determinato attuatore può sembrare la soluzione perfetta, deve comunque essere esaminato e testato a fondo. Attraverso ispezioni visive, test al banco e test di laboratorio, siamo certi che identificherai eventuali punti deboli e/o convaliderai pienamente che questo prodotto sia la soluzione migliore per te. Come accennato, abbiamo incluso qui sotto una checklist per il test degli attuatori lineari da stampare e utilizzare come riferimento durante l’intero processo di test. Questo ti assicurerà di rimanere in carreggiata e considerare tutti i requisiti di test.

Se hai domande o desideri discutere ulteriormente i nostri prodotti, non esitare a contattarci! Siamo esperti nel nostro campo e vogliamo assicurarci che tu trovi la soluzione migliore per la tua applicazione.

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