Электрические приводы варьируются от устройств размером со шприц в медицине до приводов промышленных прессов размером с грузовик. Эти вездесущие механизмы точного перемещения обычно включают в себя электродвигатель и поворотно-линейное устройство для преобразования крутящего момента в линейную силу.

Независимо от области применения, электроприводы обеспечивают точность и повторяемость, что незаменимо при многократном перемещении грузов в заданное место или локации. В некоторых случаях они также более управляемы, чем варианты с гидравлическим приводом, что дает инженерам реальный способ регулировать скорость, усилие и ускорение перемещения оси станка.

Еще одним преимуществом для приложений, которые должны обеспечивать различную производительность с течением времени, является то, что многие электроприводы программируются и могут адаптироваться к изменяющимся условиям. Существует множество исключений, но в приложениях с аналогичной динамикой, как правило, используются аналогичные приводы — те, которые соединяют двигатели с шариковинтовыми установками; включают бесщеточные двигатели постоянного тока; используют ходовые винты; выпускаются в виде стержней; интегрируют ременно-шкивные установки; используют двигатели в паре с планетарными роликовыми установками; или полностью интегрированные приводы со встроеннымв путеводителях.

Обратите внимание, что электроприводы, работающие по замкнутому контуру или с микрошаговым двигателем, могут наилучшим образом согласовывать выходные команды по усилию и скорости, используя обратную связь, что позволяет преодолеть большинство механических ограничений, присущих линейно-поворотным устройствам.

Несколько советов по применению: Независимо от области применения, определите потребляемую мощность в зависимости от конструкции. Определите, требуется ли машине постоянная или периодическая подача энергии, поскольку это будет зависеть от размера и типа привода. Помните, что слишком большие электроприводы могут быть менее чувствительными, чем устройства надлежащего размера.

С другой стороны, соответствующие факторы безопасности гарантируют бесперебойную работу электроприводов. Кроме того, меньшая нагрузка на механические компоненты может продлить срок службы. Уменьшение вдвое нагрузки на ходовой винт может увеличить срок его службы, например, в восемь раз.

Также учитывайте условия эксплуатации и наличие загрязнений, химикатов и жидкостей, которые могут попасть на привод. Уплотнительные кольца и уплотнения должны быть изготовлены из материалов, устойчивых к воздействию различных загрязняющих веществ. И, наконец, убедитесь, что электропривод способен выдерживать боковые, радиальные и осевые нагрузки.

Электроприводы для систем автоматизации должны обеспечивать заданные уровни скорости и усилия. В данном случае улучшенная обратная связь и средства управления могут повысить оперативность реагирования, что позволяет преодолеть любые механические ограничения и повысить точность перемещения. Производители оборудования и конечные пользователи могут выбрать из широкого ассортимента приводов необходимый уровень точности — от станков для обработки древесины до медицинских устройств, где требуется точность до нескольких микрометров. Существует множество приводов с электродвигателями, в которых используются ремни и винты acme для преобразования вращательного движения в линейное. Тем не менее, в большинстве обычных систем перемещения (включая позиционирующие столы, станции поворота деталей, роботизированные концевые приводы и оси обработки) используются приводы, в состав которых входят шариковые винты. Обладая точностью до микрометров, они удовлетворяют требованиям конструкций, требующих тяги в тысячи фунтов или линейной скорости позиционирования до нескольких футов в секунду.

В других областях применения, в системах литья под давлением, упаковочных машинах, машинных прессах и других установках, требующих высокой тяги, приводы, которые соединяют электродвигатель с роликовым винтом (имеющим гайку с роликовыми подшипниками, которые вращаются вокруг винта как планетарные шестерни), являются новым и все более распространенным вариантом. Типичный ход составляет 2 м с ускорением до нескольких gs.

Распространенные типы приводов

Преимущества и потенциальные ограничения

Типичные области применения

Приводы, соединяющие двигатели
с шариковыми винтами

• Высокое осевое выходное усилие при заданном крутящем моменте (механическое преимущество)

• Ограничения скорости и хода

Промышленность, транспорт, аэрокосмическая промышленность и оборона

Приводы с бесщеточными двигателями постоянного тока

• Отсутствие износа щеточных двигателей; длительный срок службы

• Более дорогостоящий на начальном этапе и потенциально сложный привод

Применение общего назначения; оси работают с высокой скоростью; бытовая техника; автоматизация производства

Приводы с ходовыми винтами
(или винты Acme)

• Простота и (в некоторых версиях) интеграция функции направляющей

• Переменный срок службы из-за износа при скольжении

Надежное оборудование; недорогие потребительские товары; транспортировка станков

Приводы стержневого типа

• Высокая производительность (особенно при работе с винтовым приводом); гигиеничность

• Уплотнения могут увеличить стоимость

Применение в медицине, где требуются герметичные компоненты для перемещения; сортировка и пищевая промышленность

Приводы с ременно-шкивной установкой

• Чрезвычайно высокие скорости и длинные ходы; короткое время выполнения работ по проектированию

• Ограниченная точность без направляющих

Горизонтальные и вертикальные конструкции; от небольших транспортных средств до крупногабаритных транспортных средств SCARA

Полностью интегрированные приводы
(со встроенными направляющими)

• Простая установка

• Меньшая свобода проектирования

Потребительские товары для промышленного оборудования среднего объема

Линейные двигатели

• Быстрота и точность

• Более дорогостоящий, чем альтернативные варианты

Сверхточное применение в полупроводниковой, медицинской и других областях

Двигатель в паре с планетарным роликовым винтом

• Быстрый, точный и безошибочный

• Более строгие требования к монтажу

Прецизионное применение в аэрокосмической промышленности и полупроводниках