Электроприводы варьируются от устройств размером со шприц для медицинского применения до тех, которые приводят в действие промышленные прессы размером с грузовик. Эти вездесущие мышцы точного движения обычно включают в себя электродвигатель и устройство преобразования вращательного момента в линейное усилие.

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 перемещений оси машины.

Еще одним преимуществом для приложений, которые должны обеспечивать различную производительность с течением времени, является то, что многие электроприводы программируются, поэтому могут адаптироваться к изменяющимся условиям. Исключений предостаточно, но в приложениях с аналогичной динамикой обычно используются аналогичные приводы — те, которые соединяют двигатели с шариковыми винтами; включают бесщеточные двигатели постоянного тока; используют ходовые винты; выпускаются в виде стержней; интегрируют ременно-шкивные установки; используют двигатели в паре с планетарными роликовыми винтами; или являются полностью интегрированными приводами со встроеннымив 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, чтобы преодолеть большинство механических ограничений, присущих поворотно-линейным устройствам.

Несколько советов по применению: Независимо от области применения, определите потребляемую мощность конструкции. Определите, требуется ли машине непрерывная или прерывистая подача электроэнергии, поскольку это будет определять размер и тип привода. Помните, что чрезмерно большие электроприводы могут быть менее отзывчивыми, чем устройства надлежащего размера.

С другой стороны, соответствующие факторы безопасности обеспечивают бесперебойную работу электроприводов. Кроме того, меньшие нагрузки на механические компоненты могут продлить срок службы. Например, уменьшение вдвое нагрузки на ходовой винт может продлить срок его службы в восемь раз.

Также учитывайте условия эксплуатации и любые загрязнения, химикаты и жидкости, которые могут попасть на привод. Уплотнительные кольца и уплотнения должны быть изготовлены из материалов, устойчивых к воздействию различных загрязняющих веществ. Наконец, убедитесь, что электропривод способен выдерживать боковые, радиальные и осевые нагрузки.

Электроприводы для систем автоматизации должны обеспечивать заданные уровни скорости и усилия. Здесь улучшенная обратная связь и элементы управления могут повысить быстродействие, чтобы преодолеть любые механические ограничения, одновременно повышая точность движения на выходе. Производители оборудования и конечные пользователи могут выбирать из широкого спектра приводов, чтобы добиться нужного уровня точности — для всего, от станков для обработки древесины до тех медицинских применений, где требуется точность до нескольких микрометров. Имеется множество приводов с электродвигателями, использующих ремни и винты acme для преобразования вращательного движения в линейное. Тем не менее, в большинстве приложений общего назначения для перемещения (включая столы позиционирования, станции поворота заготовок, роботизированные концевые приводы и оси обработки) используются приводы, в которые встроены шариковые винты. Обладая точностью до микрометров, они удовлетворяют требованиям конструкций, требующих тяги до тысяч фунтов или скорости линейного 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, соединяющие электродвигатель с роликовым винтом (имеющим гайку, нагруженную роликоподшипниками, которые работают как планетарные шестерни вокруг винта), являются более 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 входном 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

Прочное оборудование; недорогие потребительские товары; транспортировка станков

Приводы стержневого типа

• Высокая выходная мощность (особенно с винтовым приводом); гигиеничность

• Уплотнения могут увеличить стоимость

Медицинское применение, требующее герметичных компонентов для перемещения; сортировка и переработка пищевых продуктов

Приводы с ременно-шкивной установкой

• Чрезвычайно высокие скорости и длинные ходы; короткие сроки проектирования

• Ограниченная точность без направляющих

Горизонтальные и вертикальные конструкции; от небольших транспортеров до крупных SCARA-транспортеров

Полностью интегрированные приводы
(со встроенными направляющими)

• Простая установка

• Меньшая свобода дизайна

Потребительские товары для промышленных машин среднего объема

Линейные двигатели

• Быстрый и точный

• Более дорогостоящий, чем альтернативные варианты

Сверхвысокоточное применение в полупроводниках, медицине и многом другом

Двигатель в паре с планетарным роликовым винтом

• Быстрый, точный и безошибочный

• Более строгие требования к установке

Прецизионные приложения в аэрокосмической промышленности и полупроводниках