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电动缸入门知识
发布者:深圳市集美华太科技金陵棋牌APP官网下载    发布时间:2019-10-30

一、什么是电动缸?(摘自百度百科解读)电动缸是集伺服电机和线棒为一体的模块化产品。它将伺服电机的旋转运动转化为直线运动,同时将伺服电机的最佳优点转化为精确速度控制、精确旋转控制、精确转矩控制转化为精确速度控制、精确位置控制、精确力控制;全新革命性产品,实现高精度直线运动系列。
二、伺服电动缸的分类
伺服电动缸从外部结构上可分为直线型和平行型两种。
1。直线电动缸
直线电机气缸集伺服电机、伺服驱动、高精度滚珠丝杠或行星丝杠、模块设计等技术于一体。整个电动缸结构紧凑。伺服电机与气缸的传动杆通过联轴器连接,使伺服电机的编码器直接反馈气缸活塞杆的位移,减小中间环节的惯性和间隙,提高控制性能和控制精度。伺服电机与电动缸整体连接。安装简单,设置简单。电动缸主要部件采用国内外优质产品制造。性能稳定,故障率低,可靠性高。
2。并联电动缸
并联电动缸的电机与缸部并联安装。同步带和同步带轮连接在气缸的传动杆上。除了直线电动缸的特点外,由于总长度较短,安装位置相对较小。这个场合比较合适。同时,采用并联电缸选择的同步带具有强度高、间隙小、寿命长的特点。整个电动缸具有较高的控制和控制精度。
三、电动缸的主要特点
由于其独特的性能特点,电动缸在许多工业场合得到了逐步推广和应用。作为一种新型机电一体化产品,其优势主要体现在以下几个方面。
1。节能、清洁、寿命长、操作维护简单,具有较强的环境适应能力。伺服电动缸不易受环境温度的影响,在低温、高温、雨雪等恶劣环境下能正常工作,无故障。防护等级达到IP66。密封件防止污染外缸污垢和水,防止内润滑油泄漏,长期工作,并达到高强度、高速度、高精度定位、运动平稳、低噪音的目的。
2。传输效率高。采用精密滚珠丝杠或行星滚珠丝杠等精密传动元件的电动缸,消除了许多复杂的机械结构,其传动效率得到了很大的提高。这些类型的电动缸传动效率可达到90以上。
3。定位精度高。滚珠丝杠伺服电动缸通过伺服控制,可实现0.01mm的精确定位,定位精度高,适用于精度要求高的场合。
场合。在半闭环系统中,电动缸可以达到很高的定位精度,而液压缸和液压缸必须采用全闭环控制系统才能达到同样的定位精度。
4。结构简单,空间小,维修方便。电动缸主要由电机和螺母螺杆机构组成。机构简单小巧,不占用太多工作空间。由于其结构简单,在发生故障时很容易找到故障原因,平时的维修也很方便。
5。高可靠性和安全性。电动缸可配备先进的传感器系统和各种行程控制装置,检测和反馈电动缸的工作状态,防止事故发生。
6。运行稳定,使用寿命长。电动缸采用滚珠丝杠或行星滚子丝杠时,传动部分的摩擦会大大减小,有利于减少材料磨损,提高运行稳定性,延长使用寿命。
7。响应速度快,直线运行速度可调范围广,低速运行稳定。液压缸的工作速度一般只能达到35mm/s,而普通电动缸的工作速度一般可以达到55mm/s,采用行星滚子螺杆的电动缸速度甚至可以达到2000mm/s,速度优势非常明显。此外,液压缸容易低速爬行,电动缸也不具备这一缺点。
8。控制准确,同步性好。当需要多驱动同步时,由于多个独立液压缸或多个独立液压缸的控制回路频率特性是一致的,很难用液压缸或液压缸实现高精度同步。
这是一件非常困难的事。然而,由于电力系统的频率特性相对容易达到一致性,因此使用多个电缸很容易实现同步。
9。电动缸也可以代替一些液压缸和气动缸。实现直线传动的主要部件包括电动缸、液压缸和液压缸。主要差异如下表所示。通过对比可以看出,电动缸比液压缸和油缸结构简单,受温度波动的影响较小。
它可以代替液压缸和气压缸,因而比传统技术具有更大的优势。它有许多独特的设计,使液压和气压缸变得流行,以及更清洁、更简单和更节能的动力传输能力。同时,执行器还可以更容易地集成到可编程控制系统中,因此精度更高,噪声更小。
四、电动缸工作原理
电动缸的工作原理是用电作为直接动力源,用各种电机(如交流伺服电机、步进伺服电机、直流伺服电机)驱动不同形式的螺杆(或螺母)旋转。并通过构件之间的螺旋运动变成螺母(或丝杆)的直线运动,然后由螺母(或丝杆)带动气缸或负载做往复直线运动。传统的电动缸一般采用电动机驱动螺杆旋转,通过构件间的螺旋运动将其转化为螺母的直线运动。近年来,出现的“螺母反向过渡”电动缸(如整体式行星滚子螺杆电动缸)采用的是相反的驱动方式,即通过部件之间的螺旋运动,驱动螺母旋转,并将其转化为线棒的直线运动。
4.1。运动转换机构
电动缸主要采用螺杆传动机构将旋转运动转化为直线运动。丝杠传动主要包括螺母丝杠传动、滚珠丝杠传动和行星滚子丝杠传动。普通螺杆机构由于摩擦阻力大、传动效率低等缺点逐渐被淘汰。目前,滚珠丝杠传动和行星滚子丝杠传动普遍采用。
滚珠丝杠副是电动缸中最常用的传动部件之一。其主要功能是将旋转运动转换成直线运动,或将转矩转换成轴向重复力,具有高精度、可逆性和高效率。特色。由于滚珠丝杠的螺杆轴和螺杆螺母之间有许多滚珠滚动,因此使用滚珠丝杠的电动缸可以获得更高的运动效率。
4.2。减速机构
电动缸减速机构可选用同步带、行星齿轮减速器和谐波齿轮减速器。
同步带传动由内周长面等间距齿圈和相应重合轮组成。它结合了带传动、链传动和齿轮传动的优点。同步带传动主要用于再入电动缸。同步带传动具有传动精度高、传动比恒定、传动平稳等优点。有些电动缸在减速装置的选择上采用行星齿轮减速机构。行星齿轮变速器是一个或多个行星轮的轴线围绕中心轮的固定轴旋转的齿轮传动装置。行星齿轮传动具有体积小、质量轻、承载能力高等优点。谐波齿轮减速器也是常用的电动缸减速装置之一。所谓谐波传动,是指通过中间柔性构件的弹性变形实现传递的一种装置。谐波齿轮传动具有结构简单、体积小、承载能力大、传动比大、运动精度高、齿面磨损小而均匀等优点。
4.3。控制系统
伺服电动缸的核心部件是伺服电机。电动缸系统采用伺服电机的闭环控制特性。伺服电机驱动本身也有各种控制模式,如位移、速度和扭矩。然而,为了控制策略的自由度和多样性,以实现位移、速度和加速度曲线质量的优化,利用PC、运动控制器或PLC、执行和辅助单元建立开放式控制系统,采用闭环控制进一步提高了控制品质。该技术与计算机控制技术相结合,可实现伺服油缸推杆位移、速度、推力、加速度的高精度动态闭环控制,为伺服油缸控制提供了技术依据。运用现代运动控制技术、数控技术和网络技术,实现程序化、网络化、智能化控制。
电动缸主要由伺服电机、电动缸体、传动装置和位置反馈装置组成。其主要功能是利用PC机或HMI输入控制命令信号到运动控制卡或运动控制器,然后通过设置运动指令、插值算法、路径规划等向伺服驱动器发送指令。伺服驱动器根据指令驱动伺服电机。通过减速器、变速齿轮传动或同步带机构带动滚珠丝杠副旋转;线杆螺母的径向极限由线杆的旋转力带动,与推杆作往复直线运动。在线棒端部安装多圈绝对值编码器作为位置反馈装置,也可使用伺服电机。编码器作为位置反馈和推杆位置的实时反馈。实时读取气缸上的编码器反馈值,得到气缸的实际位置,上传到PC机或HMI进行显示监控。具有手动功能、应急设备、锁定功能、限位、报警功能。
伺服控制主要解决位置控制问题,要求系统具有精确跟踪位置指令的能力。对于伺服系统,位置指令是一个随机变量。该系统必须具有良好的跟踪性能,才能准确跟踪给定位置的变化,确保电动缸推杆准确跟踪给定指令。
因此,利用伺服电机的反馈信号,在驱动器外部和运动控制器之间建立数字闭环,控制器采用pid算法和超前补偿方法,实现了pid参数的快速调整,进一步提高了伺服跟踪精度。在复杂指令下,伺服电缸推杆的相位延迟和振幅误差明显改善,对提前设定伺服运行轨迹具有参考价值。
五、电动缸的发展趋势
电动缸的应用领域越来越广泛,市场也越来越大。随着工厂自动化要求的逐步提高,越来越多的企业将投资于电动缸的研发。今后电动缸的发展趋势主要集中在以下几点:
1。高精度。目前,采用滚珠丝杠传动的伺服电动缸,通过伺服控制可以实现0.01mm的精确定位。然而,许多精密设备要求直线传动系统能实现0.001毫米的精密定位,而目前的电动缸不能达到这种精度。因此,通过发展伺服控制技术,探索新的传动形式,使电动缸具有更高的精度,以满足高精度设备的要求。此外,采用先进的外部传感器也是提高电动缸精度的重要方法。重复定位精度可达到0.02mm,但增加一个外部位移传感器(如网格尺),控制精度可达到0.005mm。
2.新的传动机构。在某些情况下,如果直线运动较大且承载力较高,则需要较长的灯丝或螺母。同时,还需要较长的轧辊来增加啮合点的数量,这增加了制造的难度。因此,有必要开发新的传输形式,以满足特殊场合的需要。
3。高负荷。锻压设备和大型军用设备需要更多的承载能力装置,但目前电动缸的最大承载能力一般低于液压缸。螺杆传动机构是电动缸的主要承载机构。随着螺杆传动机构生产技术和材料的发展,电动缸的承载能力将大大提高。
4。开发适用于电动缸的伺服电机技术。伺服电机的性能直接影响电动缸的性能。电动缸有自己的工作特性。开发适用于电动缸的伺服电机驱动技术,对推动电动缸的发展具有重要意义。例如,GSM系列电动缸在伺服电机驱动技术上进行了改进。其内置伺服电机采用t-lam定子分段叠层设计技术。该电机具有很低的热输出,输出转矩是同体积传统伺服电机的35倍。此外,随着永磁无刷电机控制器在一些先进控制方法(如模糊控制、专家系统等)中的引入和先进检测技术的发展,永磁无刷电机的性能也将大大提高,从而促进了电动缸的发展。
5。高比率。目前,电动缸的转速主要由驱动电机决定。随着驱动电机技术的发展,电动缸的转速也将大大提高。另外,由于滚珠在高速运动时会发生碰撞,滚珠丝杠转速一般可以在2000r/min以下,现在高性能电机的转速在3000r/min以上,将开发滚珠丝杠传动,实现电动缸的高速运转。
6.小型化和集成化。随着电动缸技术的发展,电动缸传动部分将实现一体化设计,电动缸的尺寸将越来越小,占用的安装空间也越来越小。例如excar的gs系列电动缸,该系列电动缸将实现直线运动所需的所有部件集成为一个封闭单元,直接实现直线运动,比传统的旋转直线运动机构小得多。此外,电动缸还将与设备设计相结合,使其能更好地满足设备的需要。
7。数字化、智能化和网络化。电动缸将实现数字化、智能化、网络化控制,以满足未来生产模式的需要。下图中的六自由度电动平台通过同一网络控制系统同时控制六个电动缸,使它们协同工作。电气平台还可以与其他外部设备连接,整个平台可以实现整个系统的数字化、智能化和网络化控制。
8。更长的工作时间。目前常用的电动缸多为单级传动,但在许多情况下,单级电动缸不能满足设备工作进度的要求。因此,电动缸将朝着多级化方向发展,以实现更长的工作行程.

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