Поворотные и линейные электрические приводы

Промышленная автоматизация и многие производственные процессы основаны на движении. Системы движения перемещают детали в машины и из них, они приводят инструменты в контакт с заготовками и управляют ключевыми частями обрабатывающего оборудования.

Это движение обеспечивается исполнительными механизмами. Это устройства, которые при подаче питания перемещаются определенным образом. Для инженеров и других лиц, ответственных за системы управления движением, важно понимать, какие типы приводов доступны и когда каждый из них подходит. Использование неправильных промышленных электроприводов в приложении приведет к проблемам с управлением движением, проблемам с надежностью оборудования и простоям.

Предыдущие сообщения в блоге касались таких тем, как правильное использование пневматических приводов и почему электрические приводы точны и воспроизводимы. В этом сообщении в блоге разъясняются различия между поворотными и линейными электрическими приводами.

Пути движения

Линейный привод обеспечивает возвратно-поступательное движение по прямой линии. Ключевыми параметрами производительности являются пройденное расстояние, скорость и ускорение. (Другие включают такие факторы, как грузоподъемность.) Важным моментом в электрических линейных приводах, который иногда вызывает путаницу, является то, что движение обеспечивается электродвигателем, который вращается. Таким образом, электрический линейный привод преобразует вращательное движение в поступательное.

В качестве примечания, существуют другие формы линейного электрического привода, в которых не используется обычный электродвигатель. К ним относятся пьезоэлектрические приводы и приводы со звуковой катушкой, а также линейные асинхронные двигатели. Они имеют очень короткий рабочий диапазон и выходят за рамки этого обсуждения.

Поворотный привод обеспечивает движение по круговой траектории вокруг оси. Большинство поворотных приводов могут перемещаться на неограниченное расстояние, от одного градуса или даже меньше до многих оборотов. Ключевыми параметрами производительности являются пройденное угловое расстояние, прилагаемый крутящий момент, скорость и ускорение.

Пристальный взгляд на линейные электрические приводы

Преобразование вращения двигателя в линейное движение осуществляется одним из двух способов. Либо двигатель приводит в движение ремень, надетый на шкив на конце вала двигателя, либо двигатель соединен непосредственно с ходовым винтом. (В обеих конфигурациях нередки случаи, когда какая-то передача находится между ними.)

В системах с ходовым винтом на винт насаживается гайка. При вращении двигателя гайка перемещается по резьбе. Платформа или каретка крепятся к гайке и удерживаются на месте направляющими. Вращение двигателя перемещает платформу вдоль винта.

Чтобы гайка не врезалась в конец винта, на каждом конце есть концевые выключатели. При активации они отключают питание двигателя, что предотвращает его повреждение.

В небольших линейных электроприводах с малой нагрузкой используются двигатели постоянного тока на 12 или 24 В. Двигатели переменного тока на 120 В также распространены, но многие промышленные электрические приводы используют трехфазное питание 230 В или 460 В. Такие приводы могут нести большие нагрузки и прикладывать большие усилия.

Ключевое различие между линейными электрическими приводами и пневматическими цилиндрами заключается в том, что первый может точно останавливаться в любой точке во всем диапазоне движения. Пневматические цилиндры трудно точно остановить между концами их хода.

Точное управление положением достигается за счет двигателя, и есть два варианта. Шаговый двигатель считает импульсы при вращении. Каждый импульс соответствует угловому перемещению, которое ходовой винт преобразует в расстояние. Чтобы переместиться в указанное положение, двигателю подается команда переместиться на определенное количество импульсов.

Альтернативой является использование серводвигателя, в котором энкодер и контроллер отслеживают положение. Серводвигатели дороже шаговых двигателей, но обеспечивают более точное управление. Для приложений, требующих высокой точности, в промышленных электроприводах почти всегда используется серводвигатель.

Поворотные электрические приводы

Как и в линейном приводе, движение исходит от электродвигателя. Здесь, однако, вращение вала осуществляется через зубчатую передачу для поворота платформы. Передаточные числа определяют крутящий момент и скорость, достигаемые при высоких уровнях каждого из них.

На некоторых поворотных приводах двигатель установлен внутри корпуса или опоры платформы; у других он снаружи. Двигатели могут быть постоянного или переменного тока. Доступны шаговые и сервоприводы для обеспечения необходимого уровня точности. В отличие от линейных приводов, нет необходимости в концевых выключателях для защиты самого механизма. Однако приложению могут потребоваться концевые выключатели для предотвращения перебега.

Применение линейных и поворотных промышленных электрических приводов

Линейные приводы используются для обеспечения перевода из одного места в другое. Преимущество электрических линейных приводов перед пневматическими заключается в том, что они могут останавливаться на полпути движения. Это делает их хорошим выбором для погрузочно-разгрузочных работ и, в более общем плане, для перемещения предметов на короткие расстояния по прямой.

Поворотные приводы используются в таких приложениях, как шарниры роботов, где они обеспечивают точное угловое движение. Другими примерами являются срабатывание клапана и движение затворов конвейера.

При выборе промышленных электроприводов навигация по спецификациям и опциям может привести к путанице. Специалисты JH Foster могут помочь.