大家對電動缸的了解和看法是什么 電動缸工作原理是什么

隨著工業(yè)時代4.0的到來，工廠自動化的要求越來越高，電動缸應運而生。那么大家對電動缸的了解有多少呢？

一、什么是電動缸

電動缸電動缸又叫作伺服電動缸、電動執(zhí)行器、電動滑臺、直線滑臺、工業(yè)機械手臂等，是將伺服電機與絲杠一體化設計的模塊化產(chǎn)品，將伺服電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動，同時將伺服電機最佳優(yōu)點-精確轉(zhuǎn)速控制，精確轉(zhuǎn)數(shù)控制，精確扭矩控制轉(zhuǎn)變成-精確速度控制，精確位置控制，精確的力控制；實現(xiàn)高精度直線運動系列的全新革命性產(chǎn)品。

二、電動缸的組成

電動缸的結(jié)構(gòu)比較簡單，主要包括驅(qū)動機構(gòu)、減速裝置、直線傳動機構(gòu)和機構(gòu)四大部分。

驅(qū)動電機類型：直流電機、交流電機、步進電機、伺服電機等。減速裝置：一般為齒輪減速、蝸輪蝸桿、行星齒輪、諧波減速直線傳動機構(gòu)：梯形絲桿、滾珠絲桿、滾柱絲桿、滑動導軌。

三、電動缸的分類

按照自動化發(fā)展的狀況可分為三大類：短行程系列、高剛性系列、薄型系列在3大系列中，沿海地區(qū)使用比較廣泛的規(guī)格有：日規(guī)、歐規(guī)。..電動缸的競爭相對比較大，因為在代替勞動力不單單指勞力上的取代，更多時候講究其靈活性，因而通常要求電動缸的各種參數(shù)達到比較高的要求，比如：速度要求，大部分的電動缸按不同規(guī)格大有不同，電動缸速度達到1000 mm/s；負載要求，不同的生產(chǎn)過程要求不一樣的負載；精度要求；標準電動缸重復定位精度達到±0.02mm。電動缸從外形結(jié)構(gòu)上可分為兩大類：直線式電動缸、折返式電動缸。

1、直線式電動缸

直線式電動缸集成了伺服電機、伺服驅(qū)動器、高精度滾珠絲杠或行星滾珠絲杠、模塊設計等技術，整個電動缸結(jié)構(gòu)緊湊。伺服電機與電動缸的傳動絲桿通過聯(lián)軸器相連接，使伺服電機的編碼器直接反饋電動缸的活塞桿的位移量，減少了中間環(huán)節(jié)的慣量和間隙，提高了控制性能和控制精度。伺服電機與電動缸整體相連，安裝容易、設定簡單。電動缸的主要零部件均采用國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，性能穩(wěn)定、故障率低、可靠性高。

2、折返式電動缸

折返式電動缸的電機與缸體部分平行安裝，通過同步帶及同步帶輪與電動缸的傳動絲桿相連接，除具有直線式電動缸的特點外，并由于總長短，在安裝位置比較小的場合比較適應。同時折返式電動缸選用的同步帶，具有強度高、間隙小、壽命長等特點。使整個電動缸具有較高的控制性和控制精度。

四、電動缸工作原理

電動缸的工作原理是以電力作為直接動力源，采用各種類型的電機（如AC伺服電機、步進伺服電機、DC伺服電機）帶動不同形式的絲杠（或螺母）旋轉(zhuǎn)，并通過構(gòu)件間的螺旋運動轉(zhuǎn)化為螺母（或絲杠）的直線運動，再由螺母（或絲杠）帶動缸筒或負載做往復直線運動。傳統(tǒng)的電動缸一般采用電動機驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)，并通過構(gòu)件間的螺旋運動轉(zhuǎn)化為螺母的直線運動。近些年新興的“螺母反轉(zhuǎn)型”電動缸（如整體式行星滾柱絲杠電動缸）采用相反的驅(qū)動方式，即驅(qū)動螺母旋轉(zhuǎn)，并通過構(gòu)件間的螺旋運動轉(zhuǎn)化為絲杠的直線運動。

五、電動缸的主要特點

電動缸由于其獨有的性能特點，在許多工業(yè)場合被逐步推廣使用，它作為一種新穎的機電一體化產(chǎn)品，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下諸多方面。

1、節(jié)能干凈、超長壽命、操作維護簡單，具有很強的環(huán)境適應能力。伺服電動缸不容易受到周圍環(huán)境溫度的影響，可在低、高溫，雨雪等惡劣環(huán)境下無故障正常工作。防護等級可以達到IP66。密封件防止缸外污垢和水的污染并防止內(nèi)部潤滑劑的泄漏，長期工作，并且實現(xiàn)高強度，高速度，高精度定位，運動平穩(wěn)，低噪音。

2、傳動效率高。采用精密滾珠絲杠或行星滾柱絲杠等精密傳動元件的電動缸，省去了很多復雜的機械結(jié)構(gòu)，其傳動效率得到了很大提高。這幾種類型的電動缸傳動效率可以達到90％以上。

3、定位精度高。采用滾珠絲杠的伺服電動缸，通過伺服控制可以實現(xiàn)0.01mm左右的精確定位，具有很高的定位精度，適合應用在對精度要求比較高的場合。電動缸在半閉環(huán)時就能達到相當高的定位精度，而液壓缸和氣缸要達到相同的定位精度必須采用全閉環(huán)控制系統(tǒng)。

4、結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，維護方便。電動缸主要由電機和螺母螺桿機構(gòu)組成，機構(gòu)簡單，體積小，不會占用太大的工作空間。由于其結(jié)構(gòu)簡單，在發(fā)生故障時容易找到故障原因，平時的維護保養(yǎng)也非常方便。

5、可靠性和安全性高。電動缸可以搭載先進的傳感器系統(tǒng)，以及各種行程控制裝置，對電動缸的工作狀態(tài)進行檢測和反饋，防止發(fā)生事故。

6、運行穩(wěn)定，使用壽命長。當電動缸采用滾珠絲杠或行星滾柱絲杠時，傳動部分的摩擦將大大減小，有利于減少材料磨損，提高運行穩(wěn)定性，延長使用壽命。

7、響應快，直線工作速度可以在很寬的速率范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，低速運行穩(wěn)定。液壓缸的工作速度一般只能達到35mm/s，但普通電動缸的工作速度一般可以達到55mm/s。采用了行星滾柱絲杠的電動缸的速度甚至可以達到2000 mm/s，速度優(yōu)勢非常明顯。此外，液壓缸在低速重載下容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，而電動缸沒有這個缺點。

8、控制精準，同步性好。在需要多驅(qū)動同步的情況下，使用液壓缸或氣缸很難達到高精度的同步，因為使多個獨立的液壓缸或氣缸的控制回路頻率特性一致是非常困難的事情。但使用多個電動缸很容易達到同步，因為電氣系統(tǒng)的頻率特性比較容易達到一致。

9、電動缸還可替代部分液壓缸和氣動缸。能夠?qū)崿F(xiàn)直線傳動的元件主要有電動缸、液壓缸、氣缸這三者的主要區(qū)別如下表所示。通過對比可以看出，電動缸比液壓缸和氣缸結(jié)構(gòu)簡單，受溫度波動的影響小。

六、電動缸功能

電動缸主要由伺服電機、電動缸體、傳動裝置和位置反饋裝置等組成。產(chǎn)品的主要功能是通過計算機發(fā)送指令給伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器根據(jù)指令驅(qū)動伺服電機運轉(zhuǎn)，通過減速器、換向齒輪傳動機構(gòu)帶動滾珠絲杠副旋轉(zhuǎn)；絲杠螺母徑向限位，在絲杠旋轉(zhuǎn)力矩的驅(qū)動下與推桿一起做往復直線運動，在絲杠端部安裝有多圈絕對值編碼器作為位置反饋裝置，用于實時反饋推桿位置。具有手動功能、應急裝置、鎖定功能、極限限位、報警功能。

七、電動缸的應用領域：

1、電動缸可代替液壓、氣動的場所，是液壓、氣動設備的升級產(chǎn)品、全電動多自由度平臺等；

2、實驗設備：高頻振動臺、高頻沖擊臺、仿真平臺、試驗臺、造波機；

3、專用設備：工業(yè)自動化生產(chǎn)線、裝配線、坐標機械用、升降臺、調(diào)偏控制、閥門控制、機械設備、咖瑪力、食品醫(yī)藥行業(yè)、數(shù)控機床、行業(yè)包裝機、汽車電子壓裝機、紡織設備卷繞機分度、模具位置控制、夾緊、鉆孔、定位、自動調(diào)節(jié)控制等；

4、軍事裝備：雷達支撐架、發(fā)射平臺升降機構(gòu)、導彈起豎架、艙門開啟缸、火炮俯仰驅(qū)動裝置、車體電動調(diào)平機構(gòu)、導彈外殼翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、掃雷機器臂、六自由度搖擺機構(gòu)、履帶調(diào)節(jié)機構(gòu)、抓彈機構(gòu)、方艙擴展機構(gòu)等特種設備。

編輯：黃飛