전기 리니어 액추에이터의 작업 주기: 열 한계, 하중 및 산업 응용을 위한 사이징

하 리니어 액추에이터 작업 주기 계산하기 쉬우며 잘못 사용할 수 있습니다.

산술적으로는 일반적으로 전원 가동 시간과 총 반복 주기의 비율일 뿐입니다. 그러나 엔지니어링 결정은 더 어렵습니다: 액추에이터가 필요한 하중 및 속도로, 실제 주변 및 설치 조건에서 열 작동 한계를 초과하지 않고 그 동작을 반복할 수 있는가?

이 구분은 중요합니다. 작업 주기 등급은 조건부입니다. 제조업체의 지침은 액추에이터, 하중, 주변 온도 및 제품별 시험 조건에 따라 다를 수 있습니다. 문맥에서 벗어난 백분율은 완전한 열 선택 기준이 아닙니다.

실용적인 액추에이터 검토를 위해 문제를 두 단계로 나누십시오:

1. 기계의 명목 작업 요구 사항을 계산하십시오.
2. 선택한 액추에이터의 실제 등급 조건에 대해 그 요구 사항을 검증하십시오.

이 문서는 그 두 번째 단계에 초점을 맞춥니다: 실제 동작 일정을 열 요구 사항으로 변환하여 확인할 수 있는 것입니다. 힘, 스트로크, 하중 속도 또는 연결 기하학이 아직 정의되지 않은 경우, 먼저 다음을 시작하십시오. 리니어 액추에이터 사이징 가이드 첫 번째 단계.

리니어 액추에이터 작업 주기는 무엇입니까?

반복 동작 주기의 기본 계산은 다음과 같습니다:

작업 주기 (%) =
전원 가동 시간
------------------------------ × 100
전원 가동 시간 + 비가동 시간

액추에이터가 15초 동안 작동하고 45초 동안 비가동 상태인 경우:

작업 주기 = 15 / (15 + 45) × 100 = 25%

이것은 Thomson Linear와 같은 제조업체의 리니어 액추에이터 작업 주기 지침에서 사용되는 동일한 기본 관계입니다.

결과는 정의된 주기의 전력 비율을 설명합니다. 이는 스스로 열 적합성을 설정하지 않으며, 다음과 같은 정보를 제공하지 않기 때문에 그렇습니다:

• 평가 중에 적용된 하중;
• 평가가 가정하는 주변 온도;
• 속도 또는 전압이 열 조건을 변화시키는지 여부;
• 액추에이터가 지속적으로 작동할 수 있는 시간;
• 정지 대기 상태가 실제로 비가동 상태인지 여부;
• 제품이 다른 액추에이터와 동일한 기준 기간을 사용하는지 여부.

이러한 조건이 작업 주기를 열 작동 범위 요구 사항으로 취급해야 하는 이유입니다, 단순한 백분율이 아닙니다.

작업 주기 검증은 독립된 백분율이 아닌 실제 액추에이터 작동 지점에서 시작됩니다.

실제 기계 주기에서 시작하기

유용한 작업 주기 사양은 카탈로그가 아닌 기계에서 시작됩니다.

하나의 전체 반복 주기를 동작 및 대기 세그먼트로 나누십시오. 각 세그먼트의 시간과 작동 조건을 기록하십시오.

목적은 액추에이터가 전원이 공급되는 위치, 열 요구 사항이 있는 동작 세그먼트, 진정한 냉각 시간이 가능한 시점을 식별하는 것입니다..

모든 전원 동작을 계산하십시오.

모터가 연장과 수축 모두에서 전원이 공급되는 경우, 두 기간 모두 명목상의 가동 시간 계산에 포함됩니다.

예를 들어:

전원 공급 시간:

12 + 10 = 22 초

총 사이클:

12 + 40 + 10 + 58 = 120 초

정격 의무 요구 사항:

22 / 120 × 100 = 18.3%

따라서 기계는 약 18% 정격 의무 그 정의된 사이클에 대해 필요하다.

이것은 열 검토의 시작이지 끝이 아니다.

하중이 의무 사이클 질문을 변경하는 이유

가볍게 하중이 걸린 액추에이터는 더 높은 하중 지점 근처에서 작동하는 동일 액추에이터와 동일한 열 요구를 가지지 않는다.

제조업체의 지침이 이를 반영한다. 톰슨은 일부 액추에이터의 의무 사이클 등급이 하중에 따라 달라질 수 있으며, 하중 의존 차트가 제품 사양에 제공될 수 있다고 언급한다. 액튜오닉스 또한 하중, 전압 및 주변 온도가 허용된 작동 시간을 영향을 미치는 변수라고 설명한다.

중요한 엔지니어링 결과는:

하중 백분율을 보편적 규칙을 사용하여 의무 사이클 백분율로 변환하지 마라.

‘50% 하중은 두 배의 의무 사이클을 허용한다’는 설명은 유용하게 들리지만, 특정 제조업체가 검토 중인 액추에이터에 대해 이러한 관계를 지원하는 데이터를 제공하지 않는 한 유효한 일반 선택 규칙이 아니다.

대신 다음 순서를 사용하라:

1. 각 중요한 모션 세그먼트에 대해 실제 액추에이터 축 하중을 결정하라.
2. 필요한 하중 속도를 결정하라.
3. 제조업체의 의무 사이클 등급 및 하중 의존 곡선 또는 테이블을 찾으라.
4. 실제 작동 지점을 문서화된 등급 조건과 비교하라.
5. 문서화된 내용이 적용 범위를 다루지 않는 경우, 구성 특수 데이터를 요청하거나 대표 사이클을 확인하라.

이것은 최대 힘, 최대 속도, 최대 스트로크 및 발표된 의무 사이클을 반드시 하나의 동시에 작동하는 지점으로 간주하는 일반 카탈로그 실수를 방지한다.

ServoCylMotion의 현재 제품 지침은 발표된 범위를 선택 범위로취급하며, 자동으로 하나의 보장된 조합으로 간주하지 않아야 한다. 의무 사이클 해석에도 동일한 규율이 적용되어야 한다.

기계 치수 검사를 통과한다고 해서 열 검사가 종료되는 것은 아니다.

힘과 열 의무는 다른 질문에 대답한다.

힘 계산은 질문한다:

액추에이터가 메커니즘을 통해 요구되는 힘을 생성할 수 있는가?

의무 사이클 검토는 질문한다:

액추에이터가 열 한계를 초과하지 않고 요구되는 전원 작동 모션 및 휴식 패턴을 반복할 수 있는가?

액추에이터는 첫 번째 질문에 통과할 수 있지만, 두 번째 질문에 대한 추가 검증이 필요할 수 있다.

그것이 전체 작동 요구 사항이 포함되는 이유이다:

하중 + 하중 속도 + 스트로크 + 실행 시간 + 휴식 시간 + 주변 조건 + 제어/유지 행동

아직 기계 하중 사례를 정의하고 있다면, 사용하라 정적 하중 대 동적 하중 가이드 하중, 전원 작동, 가속, 충격 및 반복 하중을 분리하기 위한 을 통해 의무 사이클을 해석하기 전에.

보편적 참조 창을 가정하지 말라.

가장 쉬운 실수 중 하나는 제조업체가 등급을 어떻게 정의하는지를 확인하지 않고 의무 사이클 퍼센트를 분으로 변환하는 것이다.

다른 지침은 다른 예시 또는 참조 관행을 사용할 수 있다. 톰슨은 1분 사이클 예제를 통해 공식을 보여준다. 다른 액추에이터 공급업체는 10분 테이블을 발표하거나 제품별 테스트 조건을 정의할 수 있다.

따라서 다음과 같은 설명은:

‘20% 의무 사이클은 항상 2분 작동 및 8분 정지’를

너무 포괄적이다.

응답 가능한 해석은:

20% 의무 사이클은 전원 작동이 해당 등급에 사용되는 제조업체 정의 또는 적용 정의 사이클의 20%를 차지한다는 것을 의미한다.

그런 다음 제품 문서에서 확인하라:

• 참조 기간;
• 지정된 경우 최대 연속 실행 시간;
• 지정된 경우 최소 휴식/냉각 시간;
• 정격 하중 또는 하중 곡선;
• 정격 전압;
• 주변 온도 조건;
• 설치 또는 공기 흐름 가정.

제품별 조건이 엔지니어링 결정을 통제한다.

평균 듀티 사이클과 연속 작동 시간은 서로 다른 검사입니다.

두 일정이 동일한 명목 듀티 비율을 가질 수 있지만 여전히 다른 단기 열 행동을 생성할 수 있습니다.

다음과 같은 예시 사이클을 고려하세요:

사이클 A

• 12초 전원 공급
• 48초 오프
• 반복

사이클 B

• 120초 전원 공급
• 480초 오프
• 반복

둘 다 20% 명목 듀티로 계산됩니다.

그러나 이들은 열 발생 및 냉각의 동일한 패턴을 강요하지 않습니다. 사이클 B는 훨씬 더 긴 중단 없는 전원 공급 간격을 포함합니다.

이것은 사이클 B가 자동으로 부적합하다는 의미가 아닙니다. 이는 비율만으로 동등성을 증명할 수 없다는 뜻입니다.

구동 장치 문서에 최대 연속 작동 시간이 명시되어 있다면, 그 한계는 별도로 확인해야 합니다. 요구 사항이 높은 사이클에 대한 적절한 과도 상태 또는 열 데이터가 존재하지 않으면, 제조업체의 허용 작동 범위 내에서 대표적인 응용 테스트가 필요할 수 있습니다.

주변 온도와 인클로저 조건이 중요합니다.

구동 장치는 내부에서 생성된 열을 주변으로 방출해야 합니다.

더 따뜻한 환경이나 제한된 공기 흐름은 사용 가능한 열 여유를 감소시킬 수 있습니다. 제조업체의 지침은 일반적으로 주변 온도를 구동 장치의 듀티 능력에 영향을 미치는 조건 중 하나로 식별합니다.

추가적인 주의가 필요한 응용 프로그램은 다음과 같습니다:

• 밀폐된 기계 인클로저;
• 공기 흐름이 거의 없는 컴팩트 OEM 어셈블리;
• 모터, 히터 또는 공정 열에 가까운 장비;
• 태양열에 노출된 야외 설치;
• 가장 높은 생산 속도가 가장 더운 주변 기간과 일치하는 장비.

올바른 응답은 일반적인 비율 감손 규칙을 적용하지 않는 것입니다.

대신, 다음을 찾아보세요:

• 지정된 작동 온도 범위;
• 하중-대-듀티 사이클 데이터;
• 온도 의존적 한계;
• 최대 연속 작동 시간;
• 공개된 등급에 사용된 시험 조건.

제품 문서가 필요한 열 범위를 설정하지 않으면, 이를 해결해야 할 증거 격차로 취급하십시오.

정지 시간이 항상 냉각 시간인가요?

아니요. 이는 제어 및 유지 아키텍처에 따라 다릅니다.

일부 메커니즘은 모터가 완전히 전원이 꺼진 상태에서 위치를 유지할 수 있습니다. 다른 것은 브레이크, 활성 모터 토크, 서보 유지 전류 또는 다른 에너지가 공급되는 제어 상태를 사용할 수 있습니다.

듀티 사이클 작업을 위해, 질문하세요:

• 대기 중에 모터 전원이 제거되나요?
• 드라이브가 계속 유지 전류를 공급하나요?
• 위치가 기계적으로 유지되나요?
• 브레이크 코일이 계속 활성화되어 있나요?
• 제어 시스템이 의도적으로 모터를 활성 상태로 유지하나요?

시스템이 정지 상태에서 전류를 계속 공급하면, 그 정지는 자동으로 전원이 꺼진 냉각 구간과 동등하게 취급되어서는 안 됩니다..

이것은 또한 모션과 별도로 유지 행동을 명시해야 하는 이유입니다. " 구동 장치 제어 시스템 가이드 는 구동 단계, 피드백, 상태 논리, 전원 및 유지 행동 간의 넓은 관계를 다룹니다.

정지 간격이 실제 냉각 시간인지 여부는 모터, 드라이브 및 유지 논리가 어떻게 구성되어 있는지에 따라 다릅니다.

실용적인 열-듀티 검증 작업 흐름

듀티 사이클을 적용하는 가장 유용한 방법은 이를 요구 사항 패키지의 일부로 만드는 것입니다.

1단계: 기계적 작동 지점 가져오기

열 검증 전에 이미 정의된 내용을 가져옵니다:

• 구동 장치 축 힘;
• 스트로크;
• 부하 속도;
• 모션 방향;
• 설치 기하학.

여기서 그러한 항목을 재해결하지 마십시오. 기존 크기 조정 작업이 그 계산을 소유하고 있으며, 이 기사는 그 결과로 도출된 작동 지점을 입력으로 사용합니다.

2단계: 하나의 대표 사이클 작성

모든 전원 공급 이동 및 대기 시간을 시간 순서대로 문서화합니다.

포함해야 할 사항:

• 연장 시간;
• 연장 하중;
• 프로세스 대기;
• 후퇴 시간;
• 철회 하중;
• 중간 이동;
• 유휴 시간;
• 시작 및 역행.

3단계: 명목적 작동 비율 계산

전원 공급 간격을 더하고 전체 사이클 시간으로 나눕니다.

필요한 명목적 비율 (%) =
전체 전원 작동 시간 / 전체 사이클 시간 × 100

사용하세요 가장 까다로운 신뢰할 수 있는 생산 주기, 짧은 기간의 집중적인 작동을 숨기는 평균 값을 사용하지 않습니다.

4단계: 열적으로 demanding한 구간 식별

명목적 작동 시간만으로는 액추에이터에 가장 부담이 되는 구간을 나타낼 수 없습니다.

부하가 가장 큰 부분을 표시하십시오:

• 가장 높은 부하;
• 가장 높은 필요한 속도;
• 가장 긴 비연속 작동;
• 냉각 기회 감소.

이 구간은 제품 데이터 검토 및 검증의 초점이 됩니다.

5단계: 조건과 함께 작동 비율 읽기

각 후보 액추에이터에 대해 발표된 숫자의 의미를 확인하십시오.

다음을 찾아보십시오:

• 작동 주기 비율;
• 참조 기간;
• 정격 부하 조건;
• 부하 의존형 차트;
• 주변 온도 조건;
• 최대 연속 작동 시간;
• 전압 또는 속도 가정;
• 냉각 또는 설치 주석.

이 중 하나라도 귀하의 응용 프로그램에 중요하고 문서가 침묵하면, 이론을 사용하여 간단히 빈틈을 메우기보다는 열린 엔지니어링 질문으로 기록하십시오.

6단계: 실제 설치 확인

시험 또는 카탈로그 조건과 실제 기계를 비교하십시오.

액추에이터가 작동할지 물어보십시오:

• 인클로저 내부에서;
• 다른 열원 가까이에서;
• 공기 흐름이 제한된 채로;
• 상승된 주변 온도에서;
• 다른 공급 조건에서;
• 이동 간 전원이 유지된 채로.

한 열 환경에서 증명된 작동 비율은 의미상 다르게 다른 환경으로 비전달되어서는 안 됩니다.

7단계: 보편적인 계수를 발명하지 않고 열 머리 공간 유지

열 머리 공간은 유용하지만, 제한된 증거는 모든 액추에이터와 응용 프로그램에 대한 보편적인 작동 주기 여유를 지원하지 않습니다.

필요한 여유는 다음에 따라 다릅니다:

• 생산율 변동;
• 하중 변동;
• 온도 변동;
• 마찰 및 마모;
• 환기;
• 사이클 정의의 불확실성;
• 열 차단 또는 실패의 결과.

제조업체 데이터, 프로젝트 위험 및 검증 결과를 사용하여 적절한 여유의 양을 결정하십시오.

8단계: 필요 시 대표 생산 주기 검증

대표 사이클 검증은 제품 한계 및 프로젝트의 정의된 시험 계획을 따라야 합니다.

요구되는 응용 프로그램의 경우, 액추에이터를 다음을 나타내는 구성에서 테스트하십시오:

• 실제 부하;
• 실제 스트로크;
• 필요한 하중 속도;
• 생산 주기 타이밍;
• 예상 인클로저;
• 가장 나쁜 신뢰할 수 있는 주변 조건.

제조업체 또는 프로젝트 시험 계획을 따르고, 관련 열 한계를 모니터링하며, 대표 주기가 허용된 작동 영역 내에 있는지 문서화하십시오.

Application testing should not be used to justify operation beyond a manufacturer’s published limit. It is used to close evidence gaps within the permitted operating envelope.

작업 예시: 기계 사이클에서 열 질문으로

산업 포지셔닝 메커니즘이 이 반복 사이클을 가진다고 가정하십시오:

• 전원 공급 확장: 18초;
• 프로세스 대기: 12초, 모터 전원 차단;
• 전원 공급 철수: 16초;
• 대기: 74초, 모터 비활성.

총 가동 시간:

18 + 16 = 34초

총 사이클 시간:

18 + 12 + 16 + 74 = 120초

정격 의무 요구 사항:

34 / 120 × 100 = 28.3%

따라서 애플리케이션은 약 28% 정격 가동 주기.

아직 액추에이터에 대한 승인을 받지 않았습니다.

선택 검토는 여전히 다음 질문에 답해야 합니다:

1. 18초 연장에서 발생하는 액추에이터 축 하중은 무엇인가요?
2. 퇴각 시 발생하는 하중은 무엇인가요?
3. 각 방향에서 필요한 로드 속도는 얼마인가요?
4. 후보자의 게시된 정격이 이러한 하중에 적용됩니까?
5. 적용되는 기준 기간 및 최대 연속 가동 조건은 무엇입니까?
6. 예상하는 주변 온도가 정격 조건 내에 있습니까?
7. 액추에이터가 자유 공기 중에 설치되었습니까, 아니면 인클로저 내에 있습니까?
8. 명시된 정지 및 대기 기간이 진정으로 비활성입니까?
9. 제조업체 문서에 이 사이클이 포함되어 있습니까, 아니면 대표 테스트가 필요합니까?

계산 결과는 요구 사항. 제품 증명은 후보자가 이를 충족할 수 있는지를 결정합니다.

일반적인 주기 선택 오류

정격 조건 없이 퍼센트 사용

10%, 25% 또는 50%와 같은 수치는 제품별 정의 없이는 제한된 엔지니어링 가치를 가집니다.

전체 교대에 걸친 평균화

기계가 시간 동안 비활성일 수 있지만 짧은 생산 시간 동안은 높은 사이클 속도로 작동할 수 있습니다. 액추에이터는 집중적인 기간을 견딜 수 있어야 합니다.

가동된 귀환 동작을 잊기

퇴각이 가동된다면 가동 시간에 포함됩니다.

모든 대기를 냉각으로 간주하기

정지된 액추에이터는 유지 / 제어 아키텍처에 따라 여전히 전원이 연결될 수 있습니다.

하중이 낮다고 가정하여 예측 가능한 주기 증가를 유도하기

하중이 낮으면 열 여유를 개선할 수 있지만, 개선 비율은 보편적이지 않습니다.

카탈로그 최대치를 결합하기

최대 힘, 최대 속도, 최대 스트로크 및 주기 수치는 선택된 구성이 작동 지점을 입증하지 않는 한 동시에 발생한다고 가정해서는 안 됩니다.

기계적 크기 조정을 통과하고 거기서 멈추기

힘과 스트로크 적합성은 반복된 열 적합성을 확립하지 않습니다.

RFQ에 포함할 주기 요구 사항

작성하는 대신:

30% 주기에서 2,000 N 액추에이터가 필요합니다.

숫자 뒤에 있는 작동 프로필을 제공하십시오.

강력한 기술 요청은 다음을 포함합니다:

• 각 방향에서 필요한 액추에이터 축 하중;
• 필요한 하중 속도;
• 스트로크;
• 연장 시간;
• 후퇴 시간;
• 대기 시간;
• 시간당 또는 분당 사이클 수;
• 최장 연속 가동 간격;
• 예상하는 주변 온도 범위;
• 인클로저 / 공기 흐름 조건;
• 공급 전압;
• 가동 또는 비가동 유지 동작;
• 예상 서비스 일정.

그 정보는 공급자가 단일 비율과 일치시키기보다는 실제 작동 지점을 검토할 수 있게 해줍니다.

최종 주기 검증 체크리스트

반복 산업 동작을 위해 액추에이터를 출고하기 전에 확인합니다:

• [ ] 힘, 스트로크, 하중 속도 및 형상 크기가 이미 조정되었습니다.
• [ ] 하나의 완전한 생산 사이클이 문서화되었습니다.
• [ ] 모든 가동 연장, 퇴각 및 중간 이동이 계산되었습니다.
• [ ] 정격 주기 계산되었습니다.
• [ ] 최장 연속 가동 간격이 알려져 있습니다.
• [ ] 고하중 및 고속 세그먼트가 확인되었습니다.
• [ ] 제조업체 기준 기간이 알려져 있습니다.
• [ ] 하중 의존 작업 데이터가 사용 가능할 때 확인됩니다.
• [ ] 주변 온도 조건이 확인됩니다.
• [ ] 인클로저 및 공기 흐름의 차이가 고려됩니다.
• [ ] 유지 전류 또는 전원이 공급된 대기 상태가 이해됩니다.
• [ ] 독립 카탈로그 최대값이 하나의 가정 작동 지점으로 결합되지 않았습니다.
• [ ] 발표된 데이터가 응용 프로그램을 다루지 않을 때 대표 사이클 테스트가 계획됩니다.

자주 묻는 질문

25% 선형 액추에이터 작업 주기는 무엇을 의미합니까?

정의된 사이클 또는 정격에 사용되는 기준 기간의 25%를 나타냅니다. 정확한 작동/휴식 패턴, 하중, 주변 조건 및 지속 작동 한도는 여전히 제품 문서에서 확인해야 합니다.

더 높은 하중이 액추에이터 작업 주기를 줄이나요?

하중이 액추에이터의 열 수요를 변경하기 때문에 허용되는 작동 시간이 줄어들 수 있습니다. 일부 제조업체는 하중 의존 작업 주기 차트를 게시합니다. 보편적인 하중 대 작업 전환 대신 제품별 데이터를 사용하십시오.

더 낮은 하중이 액추에이터가 지속적으로 작동할 수 있다는 것을 의미하나요?

자동으로는 아닙니다. 낮은 하중은 열 여유를 개선할 수 있지만, 선택한 액추에이터가 해당 작동 조건에 대해 명시되거나 검증되지 않은 경우 지속 작동이라고 가정해서는 안 됩니다.

수축이 작업 주기에 포함되나요?

예, 모터가 수축 중에 전원이 공급될 때 포함됩니다. 모든 전원 이동 구간을 정격 작동 시간 계산에 추가하십시오.

위치 유지가 작업 주기로 포함되나요?

시스템에 따라 다릅니다. 액추에이터가 모터 전원이 제거된 상태에서 기계적으로 유지되면 대기 시간이 냉각 시간을 제공할 수 있습니다. 모터 또는 드라이브가 계속 활성화된 경우, 정지 기간을 자동으로 비전원 휴식 구간으로 처리하지 마십시오.

요구 사항을 해제하십시오, 단지 비율을 해제하는 것이 아닙니다.

작업 주기 계산 자체는 간단합니다.

신뢰할 수 있는 선택 결정은 그렇지 않습니다.

유용한 액추에이터 사양은 비율을 연결합니다. 실제 사이클 프로파일, 실제 하중, 실제 지속 작동 시간, 실제 주변 조건 및 제조업체의 문서화된 정격 기준.

그것이 작업 주기가 카탈로그 레이블이 아닌 엔지니어링 요구 사항이 되는 지점입니다.

기계적 요구 사항이 정의되면, 특정 액추에이터 구성을 검토하기 전에 프로젝트 입력을 조직하는 데 사용하십시오. ServoCylMotion 제품 선택기 엔지니어링 참조

Thomson Linear —

• 작업 주기가 내 액추에이터에 어떤 영향을 미치나요? 선형 액추에이터: 작업 주기
• 작업 주기가 내 액추에이터에 어떤 영향을 미치나요? 액추에이터의 작업 주기를 계산하고 하중, 지속 작동 시간, 주변 조건, 전원 유지 및 냉각을 검증하는 방법을 배웁니다.
• ServoCylMotion 모터 구동 선형 액추에이터가 작업 주기 선택의 문맥으로 사용됨 ServoCylMotion 29V 다중 모터 컨트롤러가 전원 유지 및 제어 검토의 문맥으로 사용됨