Valg av riktig lineær aktuator

En av de flotte tingene med å jobbe hos Progressive automatiseringer hører fra kunder om hvordan de planlegger å bruke aktuatorene våre. Fra hjemmearmaturer til industrielle applikasjoner, er det ingen grenser for automatisering. For å realisere ideene dine for bruk av våre lineære aktuatorer, er det mange parametere som må bestemmes om den tiltenkte applikasjonen. I denne serien presenterer vi nyttige designteknikker for å bestemme hvordan aktuatorene våre kan brukes.

Introduksjon

Så du vil løfte opp en kjellerdør? Eller skyve inn en skjult bokhylle? Supert! Hvor skal du begynne nå …

Det første trinnet i ethvert design med lineær bevegelse er å bestemme hvordan aktuatoren skal plasseres for å bevege et objekt. Når dette er bestemt, kan aktuatorens grunnleggende dimensjoner – dens kraft og lengde – enkelt bestemmes. Nøye oppmerksomhet på detaljer i denne designfasen kan faktisk spare penger, ettersom systemet kan være i stand til å fungere uten ekstra brytere for å begrense bevegelse (mer om det senere). Dårlig planlegging kan føre til et lineært bevegelsessystem som beveger seg unødvendig sakte, legger unødig belastning på den omkringliggende strukturen, er utsatt for å brenne ut eller generelt er utrygt.

Målene med designet

Målet med denne designprosessen vil være å velge en aktuator og monteringsposisjon som vil:

1. maksimere mengden bevegelse i systemet,
2. holde aktuatoren innenfor trygge driftsforhold,
3. minimere slitasje og belastning på aktuatoren.

Valg av aktuator

Dette trinnet er det viktigste når du har bestemt deg for å lage et program som bruker elektriske aktuatorer.

Total lengde

Avstanden mellom monteringshullene til en aktuator (med unntak av PA-18 skinneaktuator) kan beskrives med følgende ligninger:

Merk: Husets kropp (som inkluderer motor, gir og bunnfeste) har en konstant, fast lengde spesifikk for hver serie aktuatorer og er uavhengig av slaglengden. En side som inneholder tabeller over inntrukne og utstrakte lengder for alle slaglengder som regelmessig er på lager for hver av våre aktuatormodeller, finner du på Hull til hull fanen til ressurs side.

Grensebrytere

Alle våre electric linear actuators leveres med innebygde grensebrytere som automatisk stopper motoren når aktuatoren er helt utstrakt eller trukket inn. Den innebygde grensebryteren fungerer ved å bryte kretsen til motoren, og kan derfor stoles på at den trygt og konsekvent stopper aktuatoren på et bestemt punkt. Hvis aktuatoren slutter å bevege seg fordi den har kjørt seg fast mot noe, vil enten aktuatoren ryke eller den vil ryke det den er montert på. Derfor er den eneste sikre måten å stoppe en aktuator som ikke er helt utstrakt eller trukket inn, å slutte å tilføre strøm eksternt.

Det er god praksis å la en aktuators plass strekke seg helt ut eller inn, og la de innebygde grensebryterne diktere den totale bevegelsesskalaen i et system. Hvis et system ikke kan gjøres slik at aktuatoren kan strekke seg helt ut eller inn, kan eksterne grensebrytere plasseres i systemet slik at aktuatoren (eller en annen bevegelig del) får kontakt før aktuatoren strekkes helt ut eller inn.

Monteringssted

Monteringsstedet til aktuatoren vil påvirke både den maksimale kraften aktuatoren må presse, samt slaglengden. Generelt sett, jo mer et monteringssted er skjult eller atskilt, desto større kraft kreves for å bevege objektet. Det er viktig å huske at måten en aktuator er montert på, lett kan doble eller firedoble den tilsynelatende kraften på aktuatoren, og derfor bør man alltid forsøke å beregne kraften, selv om det bare er et omtrentlig estimat.

En vanlig misforståelse om lineære aktuatorer er at de kan erstatte gassdempere (dvs. støtdempere) ved å være montert på nøyaktig samme sted. Gassdempere hjelper brukeren ved å holde en gjenstand på plass eller ved å redusere kraften som trengs for å bevege en gjenstand; de utøver ikke all bevegelseskraften slik en aktuator må gjøre. Gassdempere har også en lav profil og kan monteres veldig diskret. Å plassere en aktuator på samme sted som en gassdemper en gang var (for eksempel under panseret på en bil) bør bare gjøres etter å ha beregnet den maksimale kraften som aktuatoren må bevege seg.

Med mindre aktuatoren skyver en gjenstand i samme retning som den er montert, vil aktuatoren sannsynligvis dreie seg i festene sine når den beveger gjenstanden. Vær forsiktig med å sørge for at aktuatoren har god plass til å bevege seg rundt, og at den eneste kontakten aktuatoren har med støttestrukturen er via monteringsbraketter.

Kraft og dreiemoment

Etter at man har valgt lengde og monteringssted, er den eneste gjenværende oppgaven ved valg av aktuator å beregne den maksimale kraften på aktuatoren. En aktuator vil oppleve forskjellige krefter avhengig av hvordan den er montert. En enkel metode for å beregne kraft i systemer med rotasjonsbevegelse er å konvertere alle krefter til dreiemomenter.

Leverarm

Tyngdekraften har en tendens til å skape dreiemoment i medurs retning, med en vektarm lik halvparten av stangens lengde. Kraften som trengs av en aktuator for å motvirke dette dreiemomentet, avhenger av vektarmen som dannes av aktuatoren og vinkelen aktuatoren danner i forhold til stangen.

Vinkel

Monteringssted B er midt på stangen, og dermed er vektarmene til tyngdekraftmomentene og aktuatoren de samme. Monteringsposisjon EN er mellom hengslet og midten av stangen, så spakarmen som en aktuator ville dannet er mindre enn spakarmen som dannes av tyngdekraften.

 

 

 

 

Figur 1: Svingbart element med utheving av mulige monteringssteder

Derfor er kraften til en aktuator plassert i EN må være større enn om den var plassert i BDet burde være klart at i begge tilfeller oppstår den største kraften når stangen er horisontal; når stangen senkes, reduseres kraften som trengs for å holde stangen på plass fordi vektarmen på grunn av tyngdekraften også reduseres.

Analysen ovenfor vurderte hvordan monteringsstedet påvirker hevarmen og kreftene på en aktuatorFor å bestemme kraften fullstendig må man ta hensyn til vinkelen som dannes mellom aktuatoren og stangen. Etter hvert som vinkelen mellom stangen og aktuatoren minker, vil kraften på aktuatoren øke. Siden kraften på aktuatoren er størst når stangen er horisontal, bør vinkelen mellom aktuatoren og stangen være så nær nitti grader som mulig på dette punktet.

Dette vil selvsagt bety at aktuatoren monteres rett under stangen, på bakken, noe som ikke er særlig praktisk. Vurder monteringsposisjoner. 1 og 2 brukt i kombinasjon med B: vinkelen som dannes mellom aktuatoren i 1B er mindre enn vinkelen i 2B, og dermed ville kraften være større for en aktuator. Merk imidlertid at med aktuatoren i posisjon 2B, vil ikke objektet kunne bevege seg så langt inn, f.eks. 1AGenerelt sett, når monteringsposisjonen påvirkes på en slik måte at kraften på aktuatoren reduseres, reduseres det totale bevegelsesområdet i systemet.

Konklusjon

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 tilpasset produksjon aktuatorer til hvilken som helst spesifikasjon du trenger!