隨著(zhù)工廠(chǎng)自動(dòng)化的要求越來(lái)越高 , 電動(dòng)缸應運而 生 。所謂電動(dòng)缸 ( 也稱(chēng)為電動(dòng)執行器 ) 就是用各種電動(dòng)機 ( 如 AC 伺服電動(dòng)機 、步進(jìn)電動(dòng)機 、DC 電動(dòng)機 ) 帶動(dòng)各種 螺桿( 如滑動(dòng)螺桿 、滾珠螺桿 ) 旋轉 ,通過(guò)螺母轉化為直線(xiàn) 運動(dòng) ,并推動(dòng)滑臺沿各種導軌 ( 如滑動(dòng)導軌 、滾珠導軌 、高 剛性直線(xiàn)導軌 ) 象氣缸那樣作往復直線(xiàn)運動(dòng) 。

為適應不同 的要求 ,電動(dòng)缸 已有多種 品種規格 。

下面介紹一些品種的電動(dòng)缸的動(dòng)作原理 、結構特點(diǎn) 、特 性及其具有的功能 。最后 ,將電動(dòng)缸與氣缸作一比較 , 便可了解如何正確選用電動(dòng)缸和氣缸 。

1　電動(dòng)執行器 LX ※、LJ1 和 LG1 系列 這類(lèi)電動(dòng)機執行器的結構以 LXF 系列為例 ,如圖 1所示 。步進(jìn)電動(dòng)機 1 通過(guò)聯(lián)軸節 2 帶動(dòng)螺桿 5 轉動(dòng) , 與螺母 4 成為一體的外筒 6 便在螺桿的推動(dòng)下作直線(xiàn)運 動(dòng) 。端板 10 將外筒與滑臺 9 連在一起 ,滑臺便在外筒 的推動(dòng)下沿直線(xiàn)導軌 8 作直線(xiàn)運動(dòng) 。工件可安裝在端 板或滑臺上 。在外筒內裝有磁環(huán) 3,在器體 12 的側溝 內可安裝磁性開(kāi)關(guān) ,這樣便可檢知執行器的伸出行程 。

限位器 11 限制了執行器的最 大行程 。當滑臺運行至 行程端部時(shí) ,緩沖墊 7 起緩沖作用 。在返回運動(dòng)中 ,當 傳感器板 13 擋住微型光電傳感器 14 的光時(shí) ,表示執

行器已返回到原點(diǎn) 。15 是電動(dòng)機蓋 。

LX ※、LJ1和 LG1 系列的主要規格見(jiàn)表 1 。從表中可 見(jiàn) ,LG1 與 LJ1 相比 ,LG1 高度小且長(cháng)度短 ,但 LJ1剛性 高 ,且電動(dòng)機功率有較大的 ,故可搬送更大質(zhì)量的負載 。 LX ※系列行程短 ,電動(dòng)機功率小 ,只可搬送小質(zhì) 量負載 。 最大速 度與電動(dòng) 機功率 、搬送質(zhì) 量等因素 有關(guān) 。 電動(dòng)機功率大 、搬送質(zhì)量小 ,則搬送速度高 。 導軌剛性高 ,則承載能力強 。

重復定位精度與進(jìn)給螺桿的形式有關(guān) 。 LJ1 和 LX ※系列除水平安裝規格外 ,還有豎直安 裝規格 ,豎直安裝的電動(dòng)執行器應帶制動(dòng)器 ,在停電時(shí) 可防止負載下落 。LG1 系列只有水平安裝規格 。 LX ※、LJ1 和 LG1 系 列電動(dòng) 執行 器的主 要規格 ( 水平安裝 、無(wú)制動(dòng)器時(shí) ) 有水平安裝規格 。 LX ※、LJ1 和 LG1 系列有 AC 伺服電動(dòng)機驅動(dòng)執 行器動(dòng)作 ,LX ※系列還有步進(jìn)電動(dòng)機驅動(dòng)執行器動(dòng)作 的規格 。

AC 伺服電動(dòng)機配有編碼器 ( 能檢出電動(dòng)機回轉位 置的裝置 ) 。 可根據控制器發(fā)出的移動(dòng)命令來(lái)驅動(dòng)電 動(dòng)機 ,通過(guò)編碼器 ,便可將滑臺的位置反饋至控制器 ,以 確認滑臺的 位置是否正確 ,其控制原 理如圖 2 所示 。 可見(jiàn) ,AC 伺服電動(dòng)機的控制是閉環(huán)控制 ,故可靠性極 高 ,控制速度可達 1000 mm /s ,但成本也高 。

LC1 系列是 AC 伺服電動(dòng) 機的專(zhuān)用控制 器 ,整個(gè) 控制系統如圖 3 所示 ?？墒褂迷O定軟件 ( 通過(guò) PC) 可 示教盒向控制器輸入位置 、速度和加速度等參數及動(dòng) 作程序 ,以便實(shí)現對位置和速度的控制 。LC1 系列控 制器可實(shí) 現最多 1008 點(diǎn)的 準確 定位 。利用 PLC 或 操作盤(pán) 上 的 按鈕 , 發(fā) 送 開(kāi)關(guān) 指 令 ,實(shí) 現 自 動(dòng) 或 手動(dòng) 控制 。

設備 。其控制原理如圖 4 所示 。當步進(jìn)電動(dòng)機驅動(dòng)器 接收到一個(gè)脈沖信號 ( 即移動(dòng)命令 ), 便驅動(dòng)步進(jìn)電動(dòng) 機按設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度 ( 稱(chēng)為步進(jìn)角 ) 。

這樣 ,便可通過(guò)控制脈沖個(gè)數來(lái)改變轉角大小 。通過(guò) 螺桿轉化為滑臺的直線(xiàn)位移大小 ,從而達到 準確定位 的目的 。同時(shí) ,還可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái) 改變電動(dòng) 機轉動(dòng)的速度和角加速度 ,從而達到改變滑 臺運動(dòng)的 目的 。

因滑臺的位置不能反饋回控制器 ,故 應在電動(dòng) 執行器的器體溝槽內安裝磁性開(kāi)關(guān) ,來(lái)確認 滑臺位移 至何位置 。由上可見(jiàn) ,步進(jìn)電動(dòng)機是開(kāi)環(huán)控制 ,控制可 靠性不及 AC 伺服電動(dòng)機 ,但成 本低 ?？刂扑俣?可達 200 mm /s ?？刂?LX ※系列電動(dòng)執行器的步進(jìn)電動(dòng)機 驅動(dòng)器有 LC6C 和 LC6D 兩個(gè)系列 。LC6D 系列自身 沒(méi)有脈沖控制功能 ,故使用時(shí)必須配置相應 的脈沖控 制器 ,其控制系統如圖 5 所示 。由 PLC 發(fā)出指令 ,電脈 沖控制器產(chǎn)生正 、反脈沖 ,經(jīng) LC6D 驅動(dòng)器將發(fā)生的脈 沖信號進(jìn)行放大 ,以驅動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機回轉 。LC6C 系列 自身具有脈沖控制功能 ,其控制系統如圖 6 所示 。使 用時(shí) ,按預先設定的位置和運動(dòng)速度 ,由 PLC 等發(fā)送 開(kāi)關(guān)指令 ,擊活 LC6C 內部相應的地址號 ,由 PLC 產(chǎn)生 正 、反脈沖 ,并將其放大 ,驅動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機回轉 。此驅 動(dòng)器最多可實(shí)現 28 個(gè)點(diǎn)的準確定位 。

2 　導軌一體型電動(dòng)執行器 LTF 系列 LTF 系列電動(dòng) 執行器比 LX ※、LJ1 和 LG1 系列 的結構簡(jiǎn)單 、安裝空間小 、質(zhì)量輕 、滑臺行走精度高 ( 參 見(jiàn)表 2) 。

它采用臺座型直線(xiàn)導軌 ,即臺座與直線(xiàn)導軌為一 體化結構 。螺母與滑 臺也一 體化 。其結構 如圖 7 所 示 。用專(zhuān)用控制器 LC1 或 LC8 系列來(lái)控制 AC 伺服電 動(dòng)機帶動(dòng)進(jìn)給螺桿回轉 ,通過(guò)螺母推動(dòng)滑臺沿臺座型 直線(xiàn)導軌作往復直線(xiàn)運動(dòng) 。其主要 規格如表 3 所示 , 垂直安裝時(shí) ,電動(dòng)機應帶制動(dòng)器 。

3 　無(wú)需程序設計的無(wú)桿電動(dòng)缸 e—MY2C MY 2H 系列

這種電動(dòng)缸是由直流電動(dòng)機驅 動(dòng)齒輪傳送帶 ,通 過(guò)移動(dòng)體來(lái)帶動(dòng)滑臺沿兩種導軌 ( M Y2C 為凸輪隨動(dòng) 導軌 、M Y2H 為高精度直線(xiàn)導軌 ) 作往復直線(xiàn)運動(dòng) 。其 外形及各部分名稱(chēng)如圖 8 所示 。其驅動(dòng)部與導向部可 以分開(kāi) ,見(jiàn)圖 9?？刂破鞑恳部蓮尿寗?dòng)部分開(kāi) ,以提高 維護性 ,且使用方便 。即可手提控制器 ,在隨意的場(chǎng)所 資料的設定 ?？刂破鞑渴请?動(dòng)缸的控制 、設定和 顯示的單 元 。I /O 電纜是 輸入 /輸出信號電 纜線(xiàn) 。輸 入信號有驅動(dòng)指令信號 ( 如向電動(dòng)機端驅動(dòng) 、向末端驅 動(dòng) 、向中間位置驅動(dòng) ) 及非常停止信號 ( 由 PLC 、PC 等 發(fā)出) 。 輸出信號有定位完成信號 、異常檢出信號 ( 如 非常停止 、外部輸出異常 、電源異常 、驅動(dòng)異常 、溫度異 常 、行程異常 、電動(dòng)機異常和 控制器異常 ) 和 READY 信號 。驅動(dòng)部與導向部要安裝成一體時(shí) ,將 驅動(dòng)部的 移動(dòng)體插入導 向部的滑臺上 ,再均勻緊固 驅動(dòng)部的 4個(gè)固定螺釘便可 。

氣動(dòng)比例技術(shù)的應用領(lǐng)域日趨廣泛 。從 2002 年 開(kāi)始 ,我公司生產(chǎn)的數控激光切割機上采用了 SMC 公 司的 ITV2000 系列電氣比例閥 ,取得了滿(mǎn)意的效果 。 激光加工技術(shù)是近 20 年來(lái)發(fā)展起來(lái)的 一項高新 技術(shù) ,它已廣泛應用于切割 、焊接 、金屬材料表面處理 、 模具快速成型 、激光雕刻等方面 ,并且新的應用領(lǐng)域還 在不斷地被開(kāi)發(fā) 。

數控激光切割機是把激光作為一種加工手段對金 屬和非金屬板材進(jìn)行零件加工 ,通過(guò)數控系統控制 X 軸 和 Y 軸的伺服電動(dòng)機來(lái)完成平面的復合運動(dòng) ,激光通過(guò) 數控機床上的反射鏡片和聚焦鏡片在板材上對圖形進(jìn)行 切割 ,對不同板厚的金屬板材來(lái)說(shuō) ,切割的工藝參數是不 一樣的 ,工藝參數包括 :激光功率 、切割速度和輔助氣體 壓力 。就輔助氣體而言 ,切割不同材料時(shí)所使用的氣體 種類(lèi)是不一樣的 ,切割普通碳板要使用氧氣 ,切割 不銹鋼 鋼板要使用氮氣 ,切割非金屬材料要使用壓縮空氣 。下 面針對切割普通碳板討論一下工藝參數 ( 激光功率 :隨著(zhù) 板厚的增加而加大 ;切割速度 :隨著(zhù)板厚的 增加而減小 ; 輔助氣體壓力 :隨著(zhù)板厚的增加而減小 ) 。

在零件切割過(guò)程中 ,一般分 兩步進(jìn)行 。第一步沿 被切割圖形的輪廓用激光打孔 ,為保證切割質(zhì)量 ,防止 蹦孔 ,激光應采用一定頻率和占空比的脈沖波 ,并且此 的氣體壓 力為低壓 ,一般設 定在 0. 08 ～0. 1 M Pa。 第二步激光切割 ,當鋼板被打穿后 ,數控系統將激光從 脈沖波轉換為連續波并開(kāi)始切割輪廓 ,此時(shí)的氣體壓 力為高壓 ,其壓力大小根據板厚而定 。

在原來(lái)的數控系統中是用兩個(gè)減壓閥和兩個(gè)二位 二通電磁閥進(jìn)行氣體壓力設定和控制 ,其中一個(gè)減壓 閥設定為低壓 ,另一個(gè)減壓閥設定為高壓 ,分別通過(guò)二 位二通電磁閥控制通斷 。數控激光切割機對激光器的 切割功率和切割速度可以控制 ,切不同板厚時(shí) ,氣壓設 定只能用手動(dòng)調壓 。氣動(dòng)原理如圖 1 所示 。