Alles, was Sie über Linearaktuatoren wissen müssen
Dieser Artikel vermittelt Ihnen ein grundlegendes Verständnis dafür Aktoren Arbeit und die Terminologie, mit der sie beschrieben werden. Wenn Sie die Grundlagen verstehen, wird es Ihnen viel leichter fallen, Ihren eigenen Elektroantrieb auszuwählen Linearantrieb.
Was ist ein Aktuator?
Ein Aktuator ist ein Gerät, das einen Energiequelleneingang und einen externen Signaleingang benötigt. Diese Eingaben erzeugen eine Ausgabe, normalerweise in Form einer Bewegung, die entweder rotatorisch oder linear sein kann. Für die Zwecke dieses Artikels konzentrieren wir uns auf Aktuatoren, die lineare Bewegungen erzeugen. Wir haben jedoch einen viel ausführlicheren Artikel erstellt, der sich speziell auf Aktuatoren im Allgemeinen konzentriert. Diese können Sie sich hier ansehen.Aktuatoren"
Um Ihnen weiter zu helfen, haben wir einen Artikel mit dem Titel „Kaufen Sie keinen Linearantrieb, bevor Sie diese fünf Schritte gelesen haben.“ Dies kann Ihnen helfen, die vielen Fallstricke zu vermeiden, die der Online-Kauf eines elektrischen Linearantriebs mit sich bringt.
Wir haben außerdem einen Rechner erstellt, mit dem Sie berechnen können, welchen Typ von Linearantrieb Sie für eine bestimmte Anwendung benötigen. Geben Sie einfach einige grundlegende Details in den Rechner ein und die Ergebnisse werden angezeigt. Klicken Sie hier für den Linearaktuator-Rechner
Videodemonstration eines Aktuators
Was ist ein Linearantrieb?
Ein elektrischer Linearantrieb ist ein Gerät, das die Drehbewegung eines Wechselstrom- oder Gleichstrommotors in eine lineare Bewegung umwandelt. Es kann sowohl Druck- als auch Zugbewegungen ausführen.
Diese Bewegung ermöglicht das Heben, Fallenlassen, Schieben, Verstellen, Neigen, Schieben oder Ziehen von Gegenständen mit einem einfachen Knopfdruck. Denken Sie einfach an alle Möglichkeiten eines Produkts, das diese Arbeit auf Knopfdruck für Sie erledigt! Und um es noch attraktiver zu machen, sind diese elektrischen Stellantriebe unglaublich einfach und sicher zu installieren und einzurichten. Heutzutage gibt es auf der Welt Hunderte Millionen Aktuatoren, die viele verschiedene Aufgaben erfüllen. Wir sagen immer, dass ein Linearantrieb ideal für Anwendungen geeignet ist, die schmutzig, langweilig oder gefährlich sind. Mit der Weiterentwicklung der Heimautomatisierung stellen wir jedoch fest, dass sie in Privathaushalten und im Büro häufig für neuartige Aufgaben wie das Anheben von Fernsehern und Projektoren, Schreibtischlifte, Lautsprecherausgänge und auch das Heben von Küchengeräten eingesetzt werden.
Darüber hinaus ermöglichen Linearantriebe dem Bediener die vollständige Kontrolle über die sichere und genaue Bewegungssteuerung, die sie bieten. Sie sind energieeffizient und haben eine lange Lebensdauer bei geringem oder gar keinem Wartungsaufwand.
Die Installation eines elektrischen Linearantriebs ist im Vergleich zu hydraulischen oder pneumatischen Systemen sehr einfach. Außerdem nehmen sie viel weniger Platz in Anspruch und sind deutlich günstiger als hydraulische und pneumatische Antriebe, da sie keine Pumpen oder Schläuche haben.
Ein elektrischer Linearantrieb besteht aus einem Gleich- oder Wechselstrommotor, einer Reihe von Zahnrädern und einer Leitspindel mit Antriebsmutter, die die Hauptstangenwelle hinein- und herausschiebt. Daraus bestehen im Wesentlichen alle Linearantriebe. Von Antrieb zu Antrieb ändert sich lediglich die Motorgröße, das Getriebe und die Leitspindel. Einige andere Elektronikgeräte helfen bei der Bestimmung des Umfangs der Hubbegrenzungsschaltung und der Positionsrückmeldungsoptionen, aber im Grunde ist ein Aktuator nichts weiter als ein Motor, einige Zahnräder und eine Leitspindel.
Was ist eine Hubsäule?
Hubsäulen sind eine weitere Form von Linearantrieben. Normalerweise bieten sie einen längeren Hub, da sie über mehrere Stufen verfügen. Dadurch können sie sich über einen längeren Zeitraum ausdehnen und zusammenziehen, als wenn sie vollständig geschlossen sind. Anders ausgedrückt: a Säulenlift ist ein Aktor innerhalb eines Aktors.
Ein weiterer Vorteil eines Säulenlifts besteht darin, dass die Linearführung in die Struktur des Aktuators integriert ist und nicht extern hinzugefügt werden muss. Linearaktuatoren kommen mit seitlicher Belastung normalerweise nicht gut zurecht (wir besprechen das später). Säulenlifte verfügen über ein integriertes Führungssystem, weshalb sie für einige Anwendungen besser geeignet sind als für andere.
Was ist ein Mikrolinearaktuator?
Mikrolinearaktoren oder Mini-Linearaktuatoren werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen der Platz begrenzt ist oder der erforderliche Hub des Aktuators gering ist. Vielleicht müssen Sie etwas Kleines oder nicht sehr weit bewegen, dann wäre ein Mikrolinearantrieb ideal für eine solche Anwendung. Typische Hübe von Mikroaktuatoren betragen 10 mm bis 100 mm und sind sehr kompakt. Einer der Nachteile eines Mikrolinearaktuators besteht darin, dass die Kräfte aufgrund der kleineren Motoren, die sie antreiben, tendenziell geringer sind
Die Vorteile elektrischer Linearantriebe gegenüber hydraulischen Systemen
Elektrische Linearantriebe sind die perfekte Lösung, wenn Sie eine einfache, sichere und saubere Bewegung mit präziser und reibungsloser Bewegungssteuerung benötigen. Sie können Antriebssysteme zum Verstellen, Neigen, Schieben, Ziehen und Heben mit relativ hohen Kräften wählen.
Ein Hydrauliksystem ist in der Lage, enorme Kräfte auszuüben, aber diese Systeme erfordern Hochdruckpumpen, Hochdruckventile und -leitungen sowie einen Tank, um die gesamte Hydraulikflüssigkeit aufzubewahren. Wenn Sie also viel Platz haben und Geld keine Rolle spielt, dann ist die Hydraulik keine Rolle könnte der richtige Weg sein.
Der hydraulische Aktuator verwendet Flüssigkeit, um einen Kolben vor und zurück zu drücken, während ein elektrischer Linearaktuator einen Wechsel- oder Gleichstrommotor verwendet, um eine Leitspindel anzutreiben. Die Leitspindel ist mit einer Mutter ausgestattet, die auf der Leitspindel auf und ab läuft und eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt.
Aus betrieblicher Sicht weist der Einsatz von Hydraulik Nachteile auf. Das Wichtigste ist die Kontrolle. Sie haben bei diesen Systemen nur sehr wenig Präzisionskontrolle.
Ein elektrischer Linearantrieb hat eine lange Lebensdauer und erfordert wenig oder gar keine Wartung. Dies gewährleistet im Vergleich zu anderen Systemen sehr niedrige Gesamtbetriebskosten.
Elektrische Antriebssysteme sind leise, sauber, ungiftig und energieeffizient. Sie erfüllen die ständig steigenden Anforderungen und Gesetze an umweltgerechte Geräte.
Was sind einige Beispiele aus der Praxis dafür, was ein Linearantrieb leisten kann?
Linearantriebe bewegen Dinge und wir haben im Laufe der Jahre Tausende von Anwendungen gesehen.
Einige Beispiele für praktische Automatisierungsanwendungen sind:
- Motorisierte Luken
- Hebevorrichtungen für Küchengeräte
- Drosselklappensteuerung
- Luken für Schiffsmotoren
- Ausziehbare Stufen
- Schneepflug-Einsteller
- Hopper
- Versteckte Türen
- Solarplatten
- Schiebetüren
- Schiebefensterbehandlungen
- Landwirtschaftliche Implementierungen
- Animatronik und Robotik
Zu den industriellen Anwendungen gehören:
- Dämpfersteuerung und höhenverstellbare Arbeitsplätze
- Hausautomation wie das Bewegen von Fernsehern oder Projektoren
Was ist der Unterschied zwischen statischer und dynamischer Belastung?
Auf unseren Datenblättern können Sie sowohl die statische als auch die dynamische Belastung sehen. Dynamisch oder Hublast ist die Kraft, die auf den Linearantrieb ausgeübt wird, während er sich bewegt. Statische Last, manchmal auch Haltelast genannt, ist die Kraft, die auf den Linearantrieb ausgeübt wird, wenn er sich nicht bewegt. Die dynamische Last ist das, was Sie brauchen, um etwas zu bewegen, und die statische Last ist das, was Sie brauchen, um das Etwas an Ort und Stelle zu halten.
In welche Richtung können Lasten auf Linearaktuatoren ausgeübt werden?
Linearantriebe können in Zug-, Druck- oder Kombinationsanwendungen eingesetzt werden. Wir bezeichnen dies als Schub- oder Zugkraft. Seiten- oder Querbeladungen sollten vermieden werden. In Situationen, in denen eine seitliche Belastung nicht vermieden werden kann, empfehlen wir unseren Kunden die Verwendung von linearen Gleitschienen oder Schubladenführungen in ihrem System. Die Gleitschiene kann wesentlich mehr seitliche Belastungen bewältigen als der Aktuator. Durch die Reduzierung der Seitenlast kann der Linearantrieb seine maximale Schub- und Zugkraft entfalten.
Ist eine seitliche Belastung bei Linearaktuatoren zulässig?
Seitenbelastung oder Radialbelastung ist eine Kraft, die senkrecht zur Mittellinie des Linearantriebs ausgeübt wird. Unter exzentrischer Belastung versteht man jede Kraft, deren Schwerpunkt nicht durch die Längsachse des Aktuators verläuft. Sowohl seitliche als auch exzentrische Belastungen sollten immer vermieden werden, da sie zu Blockierungen führen und die Lebensdauer des Linearantriebs verkürzen können. Wenn Sie jedoch a Schubladenführung In der Anwendung hat dies großen Einfluss darauf, wie viel Belastung angewendet werden kann. Indem Sie das Objekt platzieren, bewegen Sie sich auf einem Schubladenführung Dadurch kann das Gewicht vom Schlitten getragen werden, anstatt dass der Aktuator das gesamte Gewicht trägt. Eine weitere Option, wenn Sie mit seitlichem Laden zu tun haben, ist die Verwendung von a Gleisantrieb.
Haben Linearantriebe Endschalter?
Die meisten Linearantriebe sind mit integrierten Endschaltern ausgestattet. Die Art der verfügbaren Endschalter variiert je nach Produktreihe. Dazu gehören elektromechanische, magnetische Näherungs- und Drehnocken. Normalerweise sind Endschalter an Stellantrieben voreingestellt, um den Hub des Stellantriebs zu stoppen, wenn dieser seine volle Ausfahr- und Einfahrposition erreicht. Der Zweck der Verwendung von Endschaltern in Linearaktuatoren besteht darin, zu verhindern, dass der Aktuator blockiert, sobald er das Ende seiner mechanischen Begrenzung erreicht. Wenn der Aktuator blockiert, versuchen die Motoren immer noch weiterzumachen, was schließlich zum Durchbrennen des Motors führt. Aus diesem Grund verfügen Stellantriebe in der Regel über eingebaute Endschalter, um die Stromversorgung des Motors abzuschalten, sobald dieser das Ende des Hubs erreicht. Durch Umkehren der Polarität kann der Antrieb dann die Richtung ändern.
Endschalter sind wichtig, da sie verhindern, dass der Aktuator durchbrennt und den Motor blockiert, wenn er das Ende des Hubs erreicht. Der Endschalter unterbricht einfach die Stromversorgung des Motors.
Mit externen Endschaltern können Sie die Bewegungsgrenzen Ihres Systems flexibel an Ihre spezielle Anwendung anpassen. Der Kunde ist für die ordnungsgemäße Einstellung des Endschalters im Gerät verantwortlich. Wenn die Endschalter nicht oder falsch eingestellt sind, kann es während des Betriebs zu Schäden am Gerät kommen.
Was ist ein einstellbarer Endschalter-Linearaktuator?
Stellantriebe mit eingebauten Endschaltern sind nicht einstellbar, da sie beim Zusammenbau im Werk eingestellt werden. Jedoch Firgelli® haben den weltweit ersten extern einstellbaren Endschalter-Aktuator entwickelt (zum Patent angemeldet), der es dem Benutzer ermöglicht, den letzten Zentimeter des Hubs der Stoppposition des Aktuators anzupassen. Nur zu diesem cleveren neuen Gerät haben wir hier einen separaten Artikel geschrieben.Wie funktioniert ein einstellbarer Endschalterbetätiger?„. Mit diesem neuen Produkt lässt sich der endgültige Endhub des Hubs sehr einfach anpassen, um den Installationsprozess der Anwendung zu erleichtern. In den meisten Fällen ist es unwahrscheinlich, dass die Anwendung eine exakte feste Hublänge erfordert, in einigen Fällen muss der Hub möglicherweise angepasst werden Im Laufe der Zeit angepasst, und hier wäre diese Art von Linearantrieb äußerst praktisch. In vielen Fällen erfordert die Anwendung, dass der Hub im Laufe der Zeit angepasst wird, um Schrumpfung oder Abnutzung oder eine Anwendung im Laufe der Zeit zu berücksichtigen. Daher ist ein Linearantrieb erforderlich Die eingebauten einstellbaren Endschalter würden wirklich dazu beitragen, dass alles reibungslos läuft. Das folgende Video zeigt, wie dieser Aktuatortyp funktioniert.
Welche Art von Motoren verwenden die Linearaktuatoren?
Linearantriebe sind mit AC- oder DC-Motorvarianten erhältlich. Allerdings gibt es in jedem Bereich bevorzugte Standardtypen. Gleichstrommotoren sind am beliebtesten und haben normalerweise eine Spannung von 12 Volt. 24-Volt-Motoren werden für industriellere Anwendungen oder in Stellantrieben mit hoher Kraft eingesetzt, wo sie effizienter sind.
Bei den Wechselstrommotoren handelt es sich entweder um 220–240 VAC-Einphasenmotoren, 220–240/380–415 VAC-Dreiphasenmotoren (50/60 Hz) oder 24 VDC-Motoren.
Sind Linearaktuatoren in verschiedenen Geschwindigkeiten erhältlich?
Das folgende Video ist eine kurze Einführung in alle Hauptfunktionen unseres Premium Linearantriebe.
Linearantriebe sind mit verschiedenen Lineargeschwindigkeiten erhältlich und jedem Produkt liegt eine detaillierte Standardliste bei. Um unterschiedliche Geschwindigkeiten zu erreichen, wird die Übersetzung des Aktuators geändert. Bitte beachten Sie, dass sich bei einem Gangwechsel zur Beeinflussung der Geschwindigkeit auch die Kraft ändert. Kraft und Geschwindigkeit stehen immer im Widerspruch zueinander.
Was ist die Einschaltdauer eines Linearaktuators?
Auslastungsgrad Die Bewertung eines Linearantriebs wird im Allgemeinen als Prozentsatz der „Einschaltzeit“ (das Verhältnis der Einschaltzeit zur Gesamtzeit) oder als über einen Zeitraum zurückgelegte Strecke ausgedrückt. Die Einschaltdauer wird für verschiedene Antriebstypen unterschiedlich ausgedrückt. Eine ausführlichere Diskussion des Arbeitszyklus finden Sie im Blogbeitrag „Was ist der Arbeitszyklus in einem Linearantrieb?“
Welche Art der Befestigung haben die Linearaktuatoren?
Die Linearaktuatoren verfügen im Allgemeinen über Befestigungspunkte, die wir Gabelköpfe nennen, an jedem Ende des Aktuators, um eine Schwenkbewegung zu ermöglichen. Es gibt eine Reihe von Optionen. Doppelgabelköpfe sind Standard, aber normalerweise hat jeder Aktuator seine eigene Norm Montagehalterung das du verwenden würdest.
Welche Art von Gehäuse haben die Linearaktuatoren?
Linearantriebe haben unterschiedliche IP-Schutzarten. Je niedriger die Zahl, desto geringer ist der Schutz. Beispielsweise bietet IP54 einen grundlegenden Schutz wie Staub und IP66 bietet einen wasserdichten Schutz und ist ideal für den Einsatz im Freien. Die folgende Tabelle zeigt die IP-Einstufung der einzelnen Geräte Firgelli's Linearantriebe. Wir haben auch einen separaten Blog-Beitrag speziell zum Thema geschrieben IP-Schutzarten für Linearantriebe finden Sie hier.
Ist ein Rückantrieb bei elektromechanischen Linearaktuatoren möglich?
Sofern nicht anders angegeben, ist eine Rückwärtsfahrt bei allen elektrischen Linearaktuatoren möglich. Beim Rückwärtsfahren wird eine Kraft ausgeübt, die größer als die statische Kraft ist und es der Antriebswelle ermöglicht, sich zu bewegen, ohne dass ihr Kraft zugeführt wird. Aktuatoren, die eine Kugelumlaufspindel verwenden, sind normalerweise mit einer elektrischen Bremse (normalerweise am Motor montiert) ausgestattet, um zu verhindern, dass die Last den Aktuator zurücktreibt.
Kann ein Linearantrieb gegen einen harten Anschlag gefahren werden?
Wir empfehlen keine Anwendungen mit möglichen harten Stopps, da dies zum Blockieren des Aktuators führen kann. Beispiele für Blockaden sind das Überfahren der Endschalter und das interne Blockieren der Mutter und Schraube am äußersten Ende des Hubs oder das Fahren des Aktuators gegen ein unbewegliches Objekt und damit eine starke Überlastung des Aktuators.
Was sind die gemeinsamen Ursachen für den Ausfall eines Linearaktuators?
Unsachgemäße Belastung, unsachgemäße Installation, übermäßige Beanspruchung und extreme Umgebungen können zu einem vorzeitigen Ausfall des Stellantriebs führen. Am beliebtesten ist mit Abstand die Überlastung durch Kraftverstärkung.
Wenn Sie in Zukunft Ihren Linearantrieb austauschen müssen, wenden Sie sich an unserenAustausch des Aktuators Artikel wird eine große Hilfe sein.
Können zwei oder mehr Linearaktuatoren synchronisiert werden?
Kleine Unterschiede in der Motorgeschwindigkeit bei identischen Aktuatoren sind völlig normal. Und unterschiedliche Aktorbelastungen können dazu führen, dass die Einheiten sehr leicht aus der Synchronisierung geraten. Daher kann nicht garantiert werden, dass die Einheiten synchron laufen. Zur exakten Synchronisierung empfiehlt sich ein Regelsystem. Dies ist mit einem Aktuator mit integrierter Rückmeldung möglich. Die Rückmeldungsdaten werden an a gesendet Regler und die Steuerung berechnet dann, wie die Aktuatoren unabhängig von ihren Belastungs- oder Geschwindigkeitsunterschieden zusammenlaufen. Feedback-Aktuatoren Dazu gehören Potentiometer, optische Sensoren oder Hallsensoren. Unser Blogbeitrag „Erzielung einer synchronisierten Bewegung mithilfe von Firgelli Linearaktoren" bietet detailliertere Informationen zu diesem Thema.
Sind die Aktuatoren lebensdauergeschmiert?
Bei Linearaktuatoren sind die inneren Teile des Aktuators, einschließlich der Getriebebaugruppen sowie der Leitspindel- und Mutternbaugruppen, mit Fett geschmiert. Die Antriebe sind lebensdauergeschmiert.
Temperaturtest
Beim Temperaturtest werden die Aktuatoren auf den Betrieb bei extremen Temperaturen sowie auf die Bewältigung schneller Temperaturänderungen getestet. In den meisten Fällen werden Tests am Aktuator durchgeführt, um wiederholten Wechseln von einer Umgebung mit +100 °C auf -20 °C standzuhalten und dennoch die volle Funktionalität beizubehalten.
Zukünftige Funktionen für Aktoren
Da die Technologie voranschreitet, gibt es in der Zukunft mehrere Funktionen, die zu Aktuatoren hinzugefügt werden könnten, um sie zu verbessern. Zu den möglichen zukünftigen Funktionen gehören:
Intelligente Sensoren: Aktuatoren könnten mit intelligenten Sensoren ausgestattet werden, die Änderungen in der Position, dem Druck oder der Temperatur des Stuhls erkennen können. Diese Informationen könnten verwendet werden, um die Bewegung des Aktuators anzupassen und dem Benutzer ein persönlicheres und komfortableres Erlebnis zu bieten.
Fortschrittliche Steuerungssysteme: Aktuatoren könnten in fortschrittliche Steuerungssysteme integriert werden, die eine präzisere und flexiblere Bewegungssteuerung ermöglichen. Diese Steuerungssysteme könnten auch KI-Algorithmen umfassen, die die Bewegungspräferenzen des Benutzers lernen und die Bewegung des Aktuators entsprechend anpassen.
Drahtlose Konnektivität: Aktoren könnten mit drahtloser Konnektivität ausgestattet werden, sodass sie über eine Smartphone-App oder ein anderes drahtloses Gerät ferngesteuert werden können. Dies würde eine größere Bequemlichkeit und Flexibilität bei der Einstellung der Stuhlposition ermöglichen.
Energiegewinnung: Aktuatoren könnten so konzipiert sein, dass sie Energie aus der Bewegung des Stuhls oder der Körperwärme des Benutzers gewinnen, wodurch der Bedarf an externen Stromquellen verringert und die Nachhaltigkeit des Aktuators erhöht wird.
Selbstdiagnose- und Selbstreparaturfunktionen: Aktuatoren könnten mit Selbstdiagnose- und Selbstreparaturfunktionen ausgestattet werden, die Probleme oder Fehlfunktionen automatisch erkennen und beheben können, wodurch Ausfallzeiten und Wartungskosten reduziert werden.
Geräuschreduzierung: Aktuatoren könnten mit geräuschreduzierenden Funktionen wie schalldämpfenden Materialien oder fortschrittlichen Motortechnologien ausgestattet werden, um den während des Betriebs erzeugten Lärm zu reduzieren und dem Benutzer ein ruhigeres Erlebnis zu bieten.
Insgesamt könnten diese zukünftigen Funktionen Aktuatoren verbessern, indem sie ihre Leistung, Bequemlichkeit, Nachhaltigkeit und Sicherheit verbessern.
Für einen detaillierteren Einblick in die Funktionsweise eines Linearantriebs haben wir diesen Artikel erstellt:Im Inneren eines Linearaktuators – Wie ein Aktuator funktioniert."
