Bei der Auswahl eines Linearantriebs für ein Projekt sind viele verschiedene Aspekte zu berücksichtigen. Hub, Geschwindigkeit, Abmessungen und Kraftbedarf sind die häufigsten Faktoren, aber es gibt noch weitere Aspekte, die Sie bei der Auswahl eines Linearantriebs für Ihr Design berücksichtigen sollten. Manche Kunden verlangen, dass ihre Linearantriebe staubdicht, wasserdicht oder wasserbeständig sind. Diese Kunden möchten in der Regel wissen, welche IP-Schutzart unsere Linearantriebe aufweisen.
- Bedeutung der IP-Schutzart
- Der IEC 60529-Standard
- So funktioniert die IP-Schutzart
- Was die Zahlen in einer IP-Bewertung bedeuten
- Was bedeuten die zusätzlichen Buchstaben am Ende einer IP-Bewertung?
- Warum sind IP-Schutzarten wichtig?
- Statische Prüfung vs. Aktorbewegung
- Die richtige Schutzstufe für Ihre Anwendung auswählen
- Haben Actuonix-Aktuatoren eine IP-Schutzart?
- Fazit
- Häufige Fragen zu IP-Schutzarten
Bedeutung der IP-Schutzart
IP steht für International Protection Marking (oder Ingress Protection Marking) und ist ein weltweit anerkanntes System zur Bewertung des Schutzgrades gegen Eindringen von mechanischen Gehäusen und in unserem Fall von elektrischen Geräten. Einfach ausgedrückt handelt es sich um eine Bewertung der Widerstandsfähigkeit eines Produkts gegen Wasser und Staub.
Der IEC 60529-Standard
IP-Schutzarten sind kein Marketingbegriff, den Hersteller selbst erfunden haben. Sie sind in der Norm IEC 60529 der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) definiert. Diese Norm legt die genauen Testbedingungen für jede Schutzart fest, bis hin zur Größe der Sonde für die Prüfung des Eindringens von Feststoffen sowie zu Druck, Volumen und Dauer der Wassereinwirkung bei der Prüfung auf das Eindringen von Flüssigkeiten. Diese Präzision ist entscheidend: Eine IP54-Schutzart eines Herstellers bedeutet dasselbe wie eine IP54-Schutzart eines anderen Herstellers, was bei Begriffen wie „wasserbeständig“ nicht der Fall ist.
So funktioniert die IP-Schutzart
Vereinfacht ausgedrückt besteht ein Artikel mit einer IP-Schutzart aus den Buchstaben „IP“, gefolgt von zwei Zahlen, zum Beispiel IP24. Den Zahlen können weitere Bezeichnungen folgen; diese stehen für zusätzliche, spezifischere Tests. Für elektronische Geräte reicht es aus, die grundlegenden Zahlen zu kennen. Die IP-Nummern beinhalten auch eine Falltestkomponente, die derzeit jedoch noch nicht weit verbreitet ist.
Was die Zahlen in einer IP-Bewertung bedeuten
Die erste Zahl gibt an, wie gut das Gehäuse vor Fremdkörpern wie Teilen, Kabeln oder Staub schützt. Die zweite Zahl beschreibt den Schutz gegen eindringendes Wasser. Beide Skalen sind in der Norm IEC 60529 genau definiert. Hier die vollständige Aufschlüsselung.
Partikelschutzskala (erste Ziffer)
| Rating | Schutzstufe |
|---|---|
| 0 | Kein Schutz |
| 1 | Schutz gegen feste Fremdkörper mit einem Durchmesser von mehr als 50 mm |
| 2 | Schutz gegen feste Fremdkörper mit einem Durchmesser von mehr als 12.5 mm |
| 3 | Schutz gegen feste Fremdkörper mit einem Durchmesser von mehr als 2.5 mm |
| 4 | Schutz gegen feste Fremdkörper mit einem Durchmesser von mehr als 1 mm |
| 5 | Staubgeschützt. Begrenztes Eindringen von Wasser ist zulässig, beeinträchtigt jedoch nicht die Funktion. |
| 6 | Staubdicht. Absolut kein Eindringen von Staub. |
Flüssigkeiten erhalten eine größere Skala als Feststoffe, hauptsächlich weil die physikalischen Unterschiede zwischen einem leichten Tropfen und einem Hochdruckstrahl größer sind als die zwischen verschiedenen Größen von Staub und Schmutz.
Flüssigkeitsschutzskala (zweite Ziffer)
| Rating | Schutzstufe |
|---|---|
| 0 | Kein Schutz |
| 1 | Schutz gegen senkrecht tropfendes Wasser |
| 2 | Schutz gegen Tropfwasser bis zu einem Winkel von 15° zur Senkrechten |
| 3 | Schutz gegen Spritzwasser bis zu einem Winkel von 60° zur Senkrechten |
| 4 | Schutz vor Spritzwasser aus allen Richtungen |
| 5 | Geschützt gegen Niederdruck-Wasserstrahlen aus jeder Richtung |
| 6 | Geschützt gegen Hochdruckwasserstrahlen |
| 7 | Geschützt gegen kurzzeitiges Untertauchen bis zu 1 Meter Tiefe für 30 Minuten |
| 8 | Schutz gegen dauerhaftes Untertauchen unter den vom Hersteller angegebenen Bedingungen |
| 9K | Geschützt gegen Hochdruck- und Hochtemperatur-Spülstrahlen |
Eine höhere zweite Ziffer der Schutzart schließt nicht automatisch den Schutz einer niedrigeren ein. IPX7 bestätigt, dass ein Aktor einen Tauchtest überstanden hat. Es sagt jedoch nichts darüber aus, ob derselbe Aktor einem Hochdruckstrahl standhalten würde, da die Dichtungen bei den beiden Tests völlig unterschiedlich beansprucht werden. Ein Hersteller, der beide Schutzarten angeben möchte, muss beide Prüfungen selbst durchführen und dokumentieren.
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Was bedeuten die zusätzlichen Buchstaben am Ende einer IP-Bewertung?
Zusätzlich zu den beiden Hauptziffern der IP-Schutzart können am Ende zusätzliche Buchstaben stehen, die genauere Informationen zum Schutzgrad des Produkts liefern. Diese Buchstaben geben beispielsweise Auskunft über die Beständigkeit gegen Öl, Hochspannung oder sogar Witterungsbedingungen wie extreme Kälte. Beispielsweise steht der Buchstabe „F“ für Ölbeständigkeit, während „H“ für Hochspannungsschutz steht. Diese zusätzlichen Kennzeichnungen können entscheidend dafür sein, dass der Aktuator die besonderen Anforderungen Ihrer spezifischen Anwendung erfüllt und Ihnen die Gewissheit gibt, dass das Gerät unter speziellen Bedingungen zuverlässig funktioniert.
Warum sind IP-Schutzarten wichtig?
Sie möchten keinen Linearantrieb oder ein anderes elektrisches Gerät kaufen, das den Bedingungen, denen es ausgesetzt ist, nicht standhält. Das Verständnis der IP-Schutzarten ist wichtig, um sicherzustellen, dass Sie ein Gerät wählen, das Ihren Anforderungen angemessenen oder sogar überlegenen Schutz bietet.
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Statische Prüfung vs. Aktorbewegung
Die IP-Prüfung nach IEC 60529 erfolgt an einem stationären Gerät. Dieser Unterschied ist bei Linearantrieben relevanter als bei den meisten anderen elektrischen Gehäusen, da die gesamte Funktion eines Linearantriebs auf der Gleitbewegung einer Welle durch eine Abstreifdichtung beruht. Im Ruhezustand hält die Dichtung eine Position und bildet eine stabile Barriere gegen Staub und Feuchtigkeit. Während der Bewegung reibt dieselbe Dichtung an einer beweglichen Oberfläche, während sich gleichzeitig das Innenvolumen des Antriebs durch das Aus- und Einfahren der Welle ändert.
Deshalb ist ein vollständig wasserdichter Linearantrieb auch keine einfache Aufrüstung. Die vollständige Abdichtung der Welle würde bedeuten, dass das Gehäuse sowohl luft- als auch wasserdicht sein müsste, da durch denselben Spalt, durch den Wasser eindringen kann, auch Luft in den Raum hinter der Welle gelangt, wenn diese ausfährt. Durch die Abdichtung dieses Spalts entsteht bei jeder Ausfahrt ein internes Vakuum, das den Motor belastet, den Stromverbrauch erhöht, die Lebensdauer des Aktuators verkürzt und zusätzliche Reibung erzeugt, die bei Mikroaktuatoren ab Schutzart IP67 oder IP69K zunehmend schwer zu rechtfertigen ist.
Ohne den Zusatz „M“ gilt eine Schutzart wie IP54 von Actuonix nur für statische Bedingungen. Sie ist nicht zertifiziert für den aktiven Betrieb der Welle in feuchter oder staubiger Umgebung. Daher empfehlen wir für alle Anwendungen mit direktem Wasserkontakt oder Reinigung mit Wasser ein Schutzgehäuse.
Die richtige Schutzstufe für Ihre Anwendung auswählen
Wo die IP54-Schutzart von Actuonix tatsächlich Anwendung findet, hängt von der jeweiligen Umgebung ab und nicht davon, wie die Zahl im Vergleich zu den Spezifikationen eines Konkurrenten abschneidet.
| Arbeitsumfeld | Typische Bedrohung | Geeigneter Bewertungsbereich |
|---|---|---|
| Innengeräte | Minimale Staubentwicklung, kein Wasserkontakt | IP20 bis IP40 |
| Innen- oder überdachter Außenbereich, allgemeine Automatisierung | Leichter Staub, gelegentliches Spritzen | IP44 bis IP54 |
| Freiliegende Außenbereiche oder Industrieanlagen | Starker Staub, direktes Spritzen | Schutzart IP55 und höher, typischerweise ist ein Schutzgehäuse erforderlich |
| Abwaschen, maritim oder untertauchen | Hochdruckstrahlen oder direktes Eintauchen | Schutzart IP66 und höher, die ein abgedichtetes Gehäuse erfordern, das für die jeweilige Exposition ausgelegt ist. |
IP54 gehört zur zweiten Reihe und deckt Anwendungen in der Innenautomation, Labor- und Medizintechnik sowie in der leichten Industrie oder Robotik ab, bei denen Staub und Spritzwasser auftreten, direkte Strahlwasserbildung und Eintauchen jedoch nicht. Sobald ein Projekt in die dritte oder vierte Reihe fällt, ist es in der Regel nicht sinnvoller, einen Aktor mit höherer Schutzart zu verwenden. Vielmehr sollte man den bereits vorhandenen Aktor mit einem wasserdichten Gehäuse versehen, aus den oben genannten Gründen der Reibungsreduzierung.
Haben Actuonix-Aktuatoren eine IP-Schutzart?
Ja – alle unsere Stangenantriebe verfügen über die IP-Schutzart 54. Die Schutzart 5 für feste Objekte bedeutet, dass unsere Antriebe voraussichtlich vor dem Eindringen von Staub bis auf ein sehr geringes Maß schützen, was den Betrieb des Geräts jedoch nicht beeinträchtigen sollte.
Die Feuchtigkeitsbewertung 4 bedeutet, dass unsere Geräte vor Wasserspritzern aus allen Richtungen geschützt sind, jedoch nicht vor vollständigem Untertauchen, Hochdruckspritzern oder längerer Einwirkung.
Fazit
Wenn Sie Fragen zu unseren IP-Schutzarten haben oder Hilfe bei der Auswahl eines passenden Aktuators für Ihre Anwendung und Betriebsumgebung benötigen, rufen Sie uns bitte an. Unsere Vertriebsmitarbeiter helfen Ihnen gerne, Ihren Bedarf zu ermitteln und das passende Produkt für Ihre Anwendung zu finden. Für kundenspezifische Lösungen bieten wir Ihnen eine kundenspezifischer Designservice für Mikroaktoren.
Suchen Sie weitere Informationen zu IP-Schutzarten? Schauen Sie sich das an Wikipedia Artikel für eine ausführlichere Erklärung, wie IP-Bewertungen funktionieren.
Häufige Fragen zu IP-Schutzarten
Ist es möglich, die IP-Schutzart meines Actuonix-Aktuators zu erhöhen?
Die beste Lösung für die meisten Anwender ist die Konstruktion eines wasserdichten Gehäuses für den Antrieb. Dadurch ändert sich zwar möglicherweise das Design, aber es ist eine relativ einfache und kostengünstige Möglichkeit, den Antrieb vor Witterungseinflüssen zu schützen.
Können Sie einen kundenspezifischen wasserdichten Aktuator bauen?
Wir bieten einen kundenspezifischen Aktuator-Designservice an und können mit Ihnen zusammenarbeiten, um ein neues Gerät zu entwickeln, das Ihren Spezifikationen entspricht. Für kundenspezifische Produkte gelten Mindestbestellmengen, die je nach Grad der Anpassung variieren. Dies ist eine gute Option für mittlere bis große Auftragsmengen. Wenn Sie mit uns über kundenspezifische Aktuatoren sprechen möchten, wenden Sie sich bitte an unser Verkaufsabteilung.
Warum bieten Sie keinen vollständig wasserdichten Aktuator an?
Gute Frage. Die Nachfrage ist der Hauptgrund, und sie ist geringer als allgemein angenommen. Die meisten Kunden, die einen Aktor in einer Unterwasseranwendung einsetzen, planten ohnehin, ihre Elektronik in einem Schutzgehäuse unterzubringen, da der Aktor in solchen Konstruktionen selten die einzige empfindliche Komponente ist. Daher ist ein wasserdichtes Gehäuse für fast alle Anwender die praktikabelste Lösung, wodurch die Notwendigkeit, einen komplett wasserdichten Aktor von Grund auf neu zu entwickeln, immer weniger besteht. Der zweite Grund liegt im oben erläuterten Kompromiss zwischen Dichtung und Reibung bei statischen Tests: Eine vollständig abgedichtete Welle bedeutet ein vollständig luftdichtes Gehäuse, was bei einem Bauteil dieser Größe zu spürbaren Leistungseinbußen führt.
Ist eine IP-Schutzart dasselbe wie „wasserdicht“?
„Wasserdicht“ ist ein umgangssprachlicher Begriff ohne festgelegte technische Bedeutung, der von Herstellern für sehr unterschiedliche Schutzstufen verwendet wird. Die IP-Schutzart hingegen ist ein spezifischer, prüfbarer Standard mit definierten Bedingungen für Druck, Volumen, Tiefe und Dauer. Beim Vergleich von Aktuatoren verschiedener Hersteller ist der IP-Code die einzige Kennzahl, die stets dieselbe Bedeutung hat.
Sind IP-Schutzarten dasselbe wie NEMA-Schutzarten?
NEMA-Schutzarten decken einen ähnlichen Bereich ab, sind aber nicht mit IP-Schutzarten austauschbar. NEMA, das in Nordamerika für elektrische Geräte üblich ist, berücksichtigt auch Aspekte, die IP-Schutzarten nicht abdecken, wie Korrosionsbeständigkeit und Vereisungsbeständigkeit. IP-Schutzarten hingegen beschränken sich gemäß internationaler Norm ausschließlich auf das Eindringen von festen Partikeln und Flüssigkeiten. Falls Ihr Projekt die Anforderungen einer NEMA-Schutzart erfüllen muss, fragen Sie uns, ob Sie zusätzlich zur IP-Schutzart des Aktuators ein Gehäuse benötigen.
Gilt die IP-Schutzart auch, wenn sich der Aktor in Bewegung befindet?
Standardmäßige Prüfungen erfolgen mit ruhendem Aktor. Gehen Sie daher davon aus, dass dies der Fall ist, es sei denn, die Nennleistung trägt den Zusatz „M“. Der Abschnitt zu statischen Prüfungen weiter oben erläutert die praktischen Auswirkungen auf eine bewegliche Welle.
Worin besteht der Unterschied zwischen den IP-Schutzarten wasserabweisend und wasserdicht?
Wasserabweisend (IP54 bis IP65) schützt vor Spritzwasser und Sprühnebel bei niedrigem Druck, jedoch nicht vor dauerhaftem Eintauchen. Wasserdicht (IP67 und höher) erlaubt vollständiges Eintauchen oder Einwirkung von Druck unter bestimmten, vom Hersteller festgelegten Bedingungen. Keine der beiden Schutzarten allein garantiert etwas. Der spezifische IP-Code gibt an, welchen Schutz das Bauteil tatsächlich übersteht.
Was soll ich tun, wenn meine Anwendung einen höheren Schutz benötigt, als IP54 bietet?
Definieren Sie zunächst, was „mehr Schutz“ in Ihrem Fall konkret bedeutet. Gelegentliches Spritzwasser, direkter Sprühnebel und vollständiges Eintauchen stellen drei unterschiedliche Probleme mit drei unterschiedlichen Lösungen dar. Ein gut konstruiertes Gehäuse in Kombination mit unserem IP54-Stellantrieb deckt die meisten Anwendungsfälle außer dem vollständigen Eintauchen ab. Bei Eintauchen oder kontinuierlicher Hochdruckreinigung empfehlen wir Ihnen, mit unserem Team über eine kundenspezifische Stellantriebskonstruktion zu sprechen, anstatt sich auf die Schutzart des Standard-Stellantriebs zu verlassen.
Warum verringert eine höhere IP-Schutzart die Leistung des Aktuators?
Dichtere Dichtungen erzeugen mehr Reibung an der beweglichen Welle, und diese Reibung hat negative Folgen: höherer Stromverbrauch, geringere Drehzahl, kürzere Lebensdauer. Das ist derselbe Zielkonflikt, der bereits oben im Zusammenhang mit statischen Tests beschrieben wurde. Kurz gesagt: Ab einem gewissen Punkt stehen Schutz und Leistung im Widerspruch zueinander.
Wird der Aktor unmittelbar beschädigt, wenn die IP-Schutzart überschritten wird?
Eine Überschreitung der Nennleistung führt in der Regel nicht zu einem sofortigen Ausfall, setzt aber einen Prozess in Gang. Feuchtigkeit oder Staub, die durch die Dichtung dringen, oxidieren Lager und Motorwicklungen. Dieser Schaden verstärkt sich bei wiederholter Einwirkung, selbst wenn kein einzelnes Ereignis einen offensichtlichen Ausfall verursacht. Die Nennleistung ist als absolute Grenze und nicht als Toleranz zu betrachten, da die internen Komponenten des Aktuators nicht für eine Überschreitung ausgelegt sind.
Woran erkenne ich, ob für meine Anwendung ein Gehäuse erforderlich ist?
Wenn der Aktor über gelegentlichen Staub oder Spritzwasser, Wasserstrahlen, Untertauchen, Reinigungsmittel und ungeschützte Witterungseinflüsse hinausgeht, sollte von Anfang an ein Gehäuse eingeplant werden. Es ist wesentlich einfacher, den Schutz bereits beim Aktor zu konstruieren, als ihn nachträglich einzubauen, nachdem im praktischen Einsatz ein Zuverlässigkeitsproblem aufgetreten ist.
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