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工业旋转与线性电动执行器,错误使用导致运动发生的控制问题

发表时间:2022-06-20 18:36【 阅读量:-查看手机网址
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 工业自动化和许多制造过程都依赖于运动。运动系统将零件移入和移出机器,使工具与工件接触,并操作加工机械的关键部件。该运动由致动器提供。这些设备在通电时会以特定方式移动。对于工程师和其他负责运动控制系统的人员来说,了解可用的各种类型的执行器以及每种执行器的适用时间非常重要。在应用中使用错误的工业电动执行器会导致运动控制问题、设备可靠性问题和停机。


 以前的文章讨论了比如气动执行器的适当用途以及电动执行器为何精确且可重复等主题。这文章表明了旋转电动执行器和线性电动执行器之间的区别。


 一、运动路径


 线性致动器以直线提供来回运动。关键性能参数是行驶距离、速度和加速度。(其他因素包括承载能力等因素。)关于电动线性执行器的一个重要点,有时会引起混淆的一点是,运动是由旋转的电动机提供的。因此,电动线性致动器将旋转运动转换为线性运动。


 作为旁注,还有其他形式的线性电动执行器不使用传统电动机。其中包括压电和音圈执行器以及线性感应电机。它们的工作范围很短,超出了本次讨论的范围。旋转致动器在围绕轴的圆形路径中提供运动。大多数旋转执行器可以移动无限的距离,从单度或什至更小到多转。关键性能参数是移动的角距离、施加的扭矩、速度和加速度。


 二、深入了解线性电动执行器


 从电机旋转到直线运动的转换是通过以下两种方式之一完成的。电机驱动安装在电机轴末端皮带轮上的皮带,或者电机直接连接到丝杠。(在这两种配置中,中间有一些传动装置并不少见。)


 在丝杠系统中,螺母安装在丝杠上。随着电机转动,螺母沿螺纹移动。平台或托架安装在螺母上并由导轨固定到位。转动电机使平台沿螺杆移动。为了阻止螺母进入螺钉的末端,每端都有限位开关。激活后,这些会切断电机的电源,从而防止任何损坏。


 小型轻负载线性电动执行器使用12或24V直流电机。120V交流电机也很常见,但许多工业电动执行器使用230V或460V三相电源。这种致动器可以承载重负载并施加很大的力。线性电动执行器和气缸之间的一个关键区别在于前者可以在其整个运动范围内的任何点准确停止。气缸难以在其行程末端之间准确停止。


 通过电机实现精确的位置控制,有两种选择。步进电机在旋转时对脉冲进行计数。每个脉冲对应于一个角运动,丝杠将其转换为距离。为了移动到指定位置,命令电机移动多个脉冲。


 另一种方法是使用伺服电机,其中编码器和控制器跟踪位置。伺服电机比步进电机更昂贵,但提供更精确的控制。对于需要高精度的应用,工业电动执行器几乎总是使用伺服电机。


 三、看旋转电动执行器


 与线性致动器一样,运动来自电动机。但是,在这里,轴的旋转是通过齿轮组来转动平台的。齿轮比决定了在每种情况下都可能实现的高水平扭矩和速度。在一些旋转执行器上,电机安装在外壳或平台支架内;其他人在外面。电机可以是直流或交流的。步进和伺服电机执行器可提供所需的精度水平。与线性执行器不同,不需要限位开关来保护机构本身。但是,应用程序可能需要限位开关来防止超程。


 四、线性和旋转工业电动执行器的应用


 线性致动器用于提供从一个位置到另一个位置的平移。电动直线执行器比气动执行器具有能够在运动中途停止的优势。这使得它们成为物料搬运任务的不错选择,更普遍地用于在短距离内沿直线移动物体。旋转致动器用于提供精确角运动的机器人关节等应用中。传送门的阀门驱动和移动是其他示例。

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