Die üblichen Verdächtigen beim Ausfall elektrischer Stellantriebe

Von Fertigungsmaschinen und landwirtschaftlichen Geräten bis hin zu Elektroautos und Robotern treibt der elektrische Aktuator die moderne Welt an – buchstäblich und im übertragenen Sinne. Dieses Vertrauen wird sich so schnell nicht ändern. Dies bedeutet, dass ein tieferes Verständnis der Funktionsweise elektrischer Stellantriebe zunehmend notwendig wird.

Um dieses tiefere Verständnis zu entwickeln, ist es entscheidend, sich mit den allgemeinen Problemen elektrischer Stellantriebe vertraut zu machen. Insbesondere für diejenigen, die an Industrieunternehmen beteiligt sind, hilft das Wissen, warum ein elektrischer Aktuator nicht unter Spitzenbedingungen funktioniert, Ausfallzeiten zu reduzieren und die Gesamtproduktivität zu verbessern.

In diesem Artikel werden die häufigsten Probleme erörtert, die die Leistung eines elektrischen Stellantriebs beeinträchtigen können.

Elektrische Stellantriebsteile

Ein guter erster Schritt, um zu verstehen, was mit einem fehlerhaften elektrischen Aktuator nicht stimmt, besteht darin, sich über seine Teile zu informieren, insbesondere über diejenigen, die normalerweise Probleme aufweisen.

Es gibt zwei Hauptkategorien für die grundlegenden Teile elektrischer Aktuatoren:das elektrische System, das den Antrieb und den Motor umfasst, und das mechanische System, das die Kupplungen und den Aktuator umfasst.

Motor

Der Motor, der einen elektrischen Aktuator antreibt, erzeugt die Drehbewegung durch die Drehung der Spindel oder des Rotors. Der Motor ist über die Antriebswelle mit einer Schraubenspindel verbunden, die sich anschließend in einer Kugelgewindemutter dreht. Die Kugelgewindemutter wird vorwärts oder rückwärts angetrieben, wenn sich die Spindel dreht. Der Linearaktuator bewegt sich hinter einem Hohlkolben, der an der Kugelgewindemutter befestigt ist.

Die Kraft des Motors und das Drehmoment, das er erzeugt, bestimmen die Bewegungskraft. Leistungsstärkere Motoren haben normalerweise andere Anwendungen als solche, die weniger Drehmoment erzeugen.

Fahren

Der elektrische Antrieb steuert den Motor. Es erzeugt Drehzahl- und Drehmomentschwankungen, die wiederum die vom Linearaktuator erzeugte Drehzahl und Kraft verändern. Diese Variationen sind wesentlich, um den Aktuator an verschiedene Anwendungen anzupassen.

Ein Rückkopplungsmechanismus, normalerweise in Form eines Encoders oder Resolvers, liefert Positionsinformationen an den Antrieb, um den Aktuator in eine befohlene Position zu manipulieren. Der Antrieb kann dann so programmiert werden, dass er sich bewegt, stoppt oder in seine Ruhe- oder Ausgangsposition zurückkehrt.

Kupplungen

Es werden Kupplungen verwendet, die den Rotationsmotor mit der Kugelumlaufspindel des elektrischen Aktuators verbinden.

Sie bestehen aus verschiedenen Materialien wie Aluminium, Edelstahl und anderen Metallen. Für den Präzisionsbetrieb sind geeignete Kupplungen erforderlich. Sie können die Sanftheit der Beschleunigung, die Geschwindigkeitssteuerung und -variation, die Belastungsgrenze und die Stoß- und Vibrationsisolierung beeinflussen. Sie werden auch benötigt, um Aktuatoren besser zu synchronisieren.

Aktuator

Der Aktuator, oft auch als Linearaktuator bezeichnet, wandelt die Drehbewegung des Motors in Abhängigkeit von Kraft, Geschwindigkeit, Belastbarkeit, Reibungswiderstand und anderen Faktoren für verschiedene Anwendungen in eine Linearbewegung um.

Aktuatoren übertragen die vom Motor bereitgestellte Drehzahl und das Drehmoment auf eine Vielzahl von Antriebsmechanismen, einschließlich Schrauben-, Riemen- und Zahnstangen- und Ritzel-Kraftübertragungssystemen. Die Basiskomponenten eines Linearaktuators bestehen aus dem Aktuatorkörper, einer Methode zur Kraftübertragung (Schraube, Riemen oder Zahnstange &Ritzel), Lagern zum Tragen der Schraube, einem Lagersystem zum Tragen der Last und einem Schlitten, an dem sich zugehörige Komponenten befinden können montiert. Hersteller sind im Allgemeinen in der Lage, die Methode der Kraftübertragung sowie die Lagerstruktur zu variieren, um je nach Anwendungsanforderungen unterschiedliche Geschwindigkeits- und Lastaufnahmeeigenschaften bereitzustellen.

Häufige Probleme mit elektrischen Stellantrieben

Problem: Auskragende Last

Gemeinsame Ursache: Der Aktuator ist für die Last unterdimensioniert.

Ein zu kleiner Aktuator verursacht höchstwahrscheinlich ein Problem mit freitragender Last. Die richtige Dimensionierung von Stellantrieben für die Anwendung ist ein entscheidender Faktor, der oft zugunsten der Wirtschaftlichkeit vernachlässigt wird. Ein zu kleiner Stellantrieb kann jedoch nicht betrieben werden. Die meisten Aktuatorhersteller stellen dem Benutzer softwarebasierte Dimensionierungstools zur Verfügung, um bei der Auswahl des richtigen Aktuators zu helfen, der die Kriterien der Anwendung erfüllt.

Um die richtige Aktuatorgröße zu finden, muss er Folgendes können:

• Unterstützt konsequent die dynamischen und statischen Belastungen, denen es ausgesetzt ist
• Entwickeln Sie eine ausreichende Geschwindigkeit und ein ausreichendes Drehmoment über den gesamten Bewegungsbereich, um die Anwendung zu unterstützen
• Erfüllen Sie Service- und Sicherheitsfaktoren, die entweder vom Hersteller oder vom Endverbraucher festgelegt werden können

Problem: Keine Bandbewegung

Gemeinsame Ursache: Zu viel aufgebrachtes Motordrehmoment hat den Riemen abgerissen oder der Riemen ist nicht richtig gespannt

Wenn sich der Riemen nicht bewegt, ist die häufigste Ursache, dass der Motor zu viel Drehmoment erzeugt, wodurch der Riemen seine Zähne verliert. Es kann behoben werden, indem bestätigt wird, dass die Drehmomentspezifikationen des Motors die maximalen Drehmomenteingangsspezifikationen des Stellantriebs nicht überschreiten, und bei Bedarf angepasst wird.

Das Problem kann auch darauf hinweisen, dass der Riemen nicht die richtige Riemengröße oder Riemenspannung hat. Riemen haben Arbeits- und Zugfestigkeitswerte, die beim Einsatz in industriellen Anwendungen berücksichtigt werden müssen. Bei kolbenstangenlosen Aktuatoren kann eine schlechte Herstellung zu mangelnder Riemenbewegung führen.

Problem: Partikel im Aktuator vorhanden

Häufige Ursachen: Der Riemen liegt frei, oder es gibt keinen positiven Luftdruck, um die Partikel zu entfernen.

Wenn Partikel in das Aktuatorsystem gelangen, ist die Ursache höchstwahrscheinlich der freiliegende Riemen. Freiliegende Bänder ziehen Partikel aus der Umgebung an. Sobald diese Partikel in das Stellglied gelangen, kann der Betrieb beeinträchtigt werden.

Eine weitere häufige Ursache ist, dass im System nicht genügend oder kein positiver Luftdruck vorhanden ist, um die Partikel zu entfernen.

Problem: Durchgebrannter Motor

Häufige Ursachen: Der Motor hat einen falschen Arbeitszyklus oder die falsche Spannung. Es kann auch eine Verunreinigung im System vorliegen.

Burnouts können durch Motoren mit ungeeigneten Arbeitszyklen oder dem Prozentsatz verursacht werden, der angibt, wie lange der Motor betrieben werden kann, verglichen mit der Zeit, die er zum Ausruhen benötigt. Der Hersteller gibt Einschaltdauerbeschränkungen an. Sie sollten bei der Auswahl von Motoren für verschiedene Anwendungen berücksichtigt werden.

Die falsche Spannung kann auch Motordurchbrennen verursachen. Burnouts können auftreten, wenn ein Motor Spannungen empfängt, die höher als die empfohlene Menge sind.

Die Verunreinigung mit Partikeln kann zu mehr Widerstand führen und mehr Drehmoment vom Motor verlangen. Es kann letztendlich zu Burnout führen, wenn genügend Partikel in das System gelangen.

Problem: Komponenten fallen aus

Häufige Ursachen: Alter, falsche Dimensionierung und anhaltende starke Beanspruchung von Komponenten

Wenn elektrische Antriebskomponenten ausfallen, kann das unterschiedliche Ursachen haben. Der erste ist das Alter der Komponente. Im Laufe der Zeit nutzen sich die Komponenten ab und müssen ersetzt werden. Die zweite Ursache ist anhaltende starke Nutzung. Wenn Komponenten über die empfohlenen Nennwerte hinaus verwendet werden, sind sie störanfällig.

Eine falsche Dimensionierung ist auch eine häufige Ursache für das Versagen von Komponenten. Stellantriebe arbeiten mit präzisen Messungen. Selbst winzige Abweichungen können letztendlich zu Komponentenausfällen führen.

Schlussfolgerung

Elektrische Stellantriebe werden in verschiedenen Branchen vielfältig eingesetzt. Es ist wichtig, mit ihren alltäglichen Problemen vertraut zu sein, um Ausfallzeiten so gering wie möglich zu halten. Das Verständnis der grundlegenden Teile und wie sie ausfallen können, ist einer der wichtigsten Schritte zur Vermeidung von Problemen. Bei einem elektrischen Aktuator können Probleme mit Dimensionierung, Verschleiß, Kontamination, Inkompatibilität und mehr auftreten.

Obwohl es gut ist, ein Verständnis für den elektrischen Aktuator zu entwickeln, ist es am besten, die Diagnose, Reparatur oder den Austausch Fachleuten wie JHFoster zu überlassen. Seit 1938 statten wir Betriebe aus. Wir sind Experten für Industrieautomation und Druckluftsysteme.

Wenden Sie sich bei Fragen zu Problemen mit elektrischen Stellantrieben und anderen Problemen an unser Team.