Neues aus dem Produktmanagement: Auswahl eines naXture Aktors für die Antriebsaufgabe – Entriegeln

Wir führen unsere Blog-Reihe zur Unterstützung unserer Kunden in der Auswahl unserer Aktoren weiter und ergänzen um eine weitere Anwendung: „Entriegeln“.

Antriebsaufgabe „Entriegeln“ erklärt – Schritt für Schritt – von der Analyse bis zur Überprüfung der Auswahl im Kraft-Geschwindigkeits-Kennfeld.

Anforderungen an die Arbeitsaufgabe

Arbeitsaufgabe:

Eine Verriegelung soll geöffnet werden.

Mit einer Kraft von 350N wird eine Selbsthemmung gelöst und der Mechanismus entriegelt. Anschließend schiebt der Aktor das Schloss in eine Endposition.
Der Gesamthub von 15mm teilt sich in drei Bereiche:
1. Anlegen des Aktors an den Mechanismus (0,5mm),
2. Entriegeln (4mm) und 3. Aufschieben in die Endposition (10,5mm).
Der Gesamtvorgang soll in 1,5 Sekunden abgeschlossen sein, für das Entriegeln stehen 0,5 Sekunden zur Verfügung.

Anforderungen:

Eine Kraftreserve ist vorzusehen: 50% der Nennkraft.
Sicherheitszustand ist „Normally Retracted“: im stromlosen Zustand geht der Aktor automatisch in die Startposition zurück.

Analyse der Arbeitsaufgabe

1. Erstellen eines Kraft-Weg-Diagramms

2. Aufstellung der Anforderung zur Stellzeit

3. Ermittlung der Lastdaten:

Last: F_App = 350N
Hub: 15mm

Arbeits-punkt	Hub s [mm]	Kraft F [N]	Hub Δs [mm]	Zeit t [s]
1	0	0	–	–
2	0,5	0	0,5	–
3	1,2	200	0,7	–
4	3	350	1,8	–
5	4,5	0	1,5	0,5
6	15	0	10,5	1,5

Ermittlung der Leistungsdaten

4. Ermittlung der mechanischen Arbeit W[J]:

W = F * s

	Arbeit W [J]
W₁	0,07
W₂	0,63
W₃	0,18
Summe	0,88

Während des Entriegelns wird…

eine mechanische Arbeit W_Ges von 0,88J geleistet.
eine mechanische Leistung von ca. 1,76W abgeschätzt.

Auswahl des Aktuators

5. Bestimmung der Kraft F_Pmax

Während des Entriegelns wird eine mechanische Arbeit von 0,88J geleistet über einen Weg von 4mm.
Zur ersten Einordnung von F_Pmax können wir 0,88J/0,004m = 220N und einem Aufschlag von 65% mit 363N annehmen.
Zusätzlich können wir noch die Forderung nach einer Kraftreserve von 50% der Nennkraft berücksichtigen: F_max = 350N * 1,5 = 525N

Der angezeigte „Best Match“ ergibt dann:

F_Pmax	F_max	v_Pmax	v_max	Hub
338,00	675,00	16,00	32,00	30

Herunterladen des techn. Informationsblatts

6. Herunterladen des technischen Informationsblatts des Aktuators:

F_Pmax	F_max	v_Pmax	v_max	Hub
338,00	675,00	16,00	32,00	30

Überprüfung im Kraft-Geschwindigkeits-Kennfeld

7. Überprüfung der Anforderungen an die Stellgeschwindigkeit:

Zur Rückstellung des Aktors im stromlosen Zustand soll eine vorgespannte Feder verwendet werden:
F_Re(s) = 10N + 3,334 N/mm*s
Um die Ausfahrgeschwindigkeit des Aktors in den jeweiligen Arbeitspunkten zu ermitteln und damit die zu überprüfenden Stellzeiten, muss die wegabhängige Rückstellkraft F_Re(s) überlagert werden.
Aus dem Kraft-Geschwindigkeits-Diagramm des technischen Informationsblatt können dann die Stellgeschwindigkeiten abgelesen und die Stellzeiten errechnet werden:

Arbeits-punkt	Hub s [mm]	Kraft F [N]	Geschw. v [mm/s]	Hub Δs [mm]	Zeit Δt [s]	Zeit abs. t [s]
1	0	10	31,53	–	–	0
2	0,5	11,67	31,45	0,5	0,02	0,02
3	1,2	214	21,85	0,7	0,03	0,05
4	3	371,7	14,38	1,8	0,16	0,21
5	4,5	25	30,81	1,5	0,03	0,24
6	15	60	29,16	10,5	0,36	0,6

8. Zusätzlich soll noch die Stellgeschwindigkeit bei einer Mehrlast von 50% der Nennkraft überprüft werden – die Vorgehensweise ist entsprechend den zuvor erstellten Berechnungen:

Arbeits-punkt	Hub s [mm]	Kraft F [N]	Geschw. v [mm/s]	Hub Δs [mm]	Zeit Δt [s]	Zeit abs. t [s]
1	0	10	31,53	–	–	0
2	0,5	11,67	31,45	0,5	0,02	0,02
3	1,2	214	21,85	0,7	0,03	0,05
4	3	546,67	6,08	1,8	0,38	0,43
5	4,5	25	30,81	1,5	0,03	0,46
6	15	60	29,16	10,5	0,36	0,82

9. Überprüfung der Anforderungen:

Der Aktor kann die geforderten Kräfte zur Verfügung stellen:
Sowohl für die Nennkraft als auch mit der geforderten Reserve von +50%.
Die geforderten Stellzeiten für das Entriegeln und das Ausfahren in die Endposition können bestätigt werden.
Selbst für den Fall der Mehrlast bleibt die Stellgeschwindigkeit innerhalb der Anforderung.

Zum Mustertool