2019-07-23电动缸工作原理

电动缸的工作原理是以电力作为直接动力源，采用各种类型的电机(如AC伺服电机、步进伺服电机、DC伺服电机）带动不同形式的丝杠(或螺母)旋转，并通过构件间的螺旋运动转化为螺母(或丝杠)的直线运动，再由螺母(或丝杠)带动缸筒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丝杠旋转，并通过构件间的螺旋运动转化为螺母的直线运动。近些年新兴的“螺母反转型”电动缸(如整体式行星滚柱丝杠电动缸)采用相反的驱动方式，即驱动螺母旋转，并通过构件间的螺旋运动转化为丝杠的直线运动。

4.1.运动转换机构

电动缸主要采用螺旋丝杠传动机构将旋转运动转换为直线运动。螺旋丝杠传动主要有螺母螺杆传动、滚珠丝杠传动和行星滚柱丝杠传动等。普通的螺母螺杆机构由于传动摩擦阻力大、传递效率低等缺点而逐渐被淘汰，目前较常用的是滚珠丝杠传动和行星滚柱丝杠传动等。

滚珠丝杠是目前电动缸最常用的传动元件之一，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反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于很多滚珠在滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间做滚动运动，所以采用滚珠丝杠的电动缸能得到较高的运动效率。

4.2.减速机构

电动缸的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等。

同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动的优点。同步带传动多用于折返式电动缸上。同步带传动具有传动准确，传动比恒定，传动平稳等优点。部分电动缸在减速装置的选择上采用了行星齿轮减速机构。行星齿轮传动是使一个或一个以上的行星轮的轴线绕中心轮的固定轴线回转的齿轮传动。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电动缸常用的减速装置之一。所谓谐波传动是一种靠中间柔性构件弹性变形来实现运动和动力传动的装置的总称。谐波齿轮传动具有结构简单、体积小、承载能力大，传动比范围大、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为伺服电机，电动缸系统利用伺服电机的闭环控制特性，伺服电机驱动器本身也具有位移、速度、转矩等多种控制模式，但为了控制策略的自由性和多样性从而实现位移、速度、加速度曲线品质的优化，利用PC机、运动控制器或PLC、执行和辅助单元建立开放式的控制系统，采用闭环控制进一步提高控制品质。该技术与计算机控制技术相结合，可以实现对伺服电动缸推杆位移、速度、推力、加速度的高精度动态闭环控制，为伺服电动缸控制提供了技术基础。利用现代运动控制技术、数控技术及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等组成。其主要功能是通过PC机或HMI输入控制命令信号给运动控制卡或运动控制器，然后经过设定运动指令、插补算法、路径规划等发送指令给伺服驱动器，伺服驱动器根据指令驱动伺服电机运转，通过减速器、换向齿轮传动或同步带机构带动滚珠丝杠副旋转；丝杠螺母径向限位，在丝杠旋转力的驱动下与推杆一起做往复直线运动，在丝杠端部安装有多圈绝对值编码器作为位置反馈装置，也可以用伺服电机自带编码器作为位置反馈，实时反馈推杆位置。并且实时读取电动缸上编码器反馈值，获得电动缸的实际位置，上传给PC或HMI用于显示监控。具有手动功能、应急装置、锁定功能、极限限位、报警功能。

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