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致动器,其实

发表于01/27/2011.

 | By: Kristin Lewotsky

如果使用得当,驱动器与电机集成,甚至驱动电子可以简化运动系统的设计和组装。

图1  -  Cutaway Shot显示了与电机(右)集成的行星滚子执行器(中心)。(由Exlar提供)运动控制是最终的实现技术。对于最终用户来说,这并不是关于动作本身,而是关于使用动作去完成其他任务。因此,过去十年中,运动控制领域最主要的趋势是一体化,这也就不足为奇了:马达和驱动,驱动器和编码器,驱动器和控制器等。现在,公司正在进一步发展这一趋势,创造出集成的电机-执行器组合,提供不同程度的简单性和多功能性。

整合程度因应用程序和环境而异。最基本的级别涉及集成的电动机/执行器产品,将猜测从耦合过程中取出(见图1)。在光谱的另一端,介于包含电机,执行器和电子器件的总集成包装(参见图2)。正确处理,集成执行器可以提供大益处。处理不正确,他们可以在最糟糕的情况下产生沮丧,并且不必要的成本。

对于初学者来说,无论集成的级别是什么,最终用户都需要正确地进行集成指定的驱动器(见边栏)。首先是应用程序特性。Exlar公司销售和市场副总裁John Walker说:“移动设备应用与典型的工厂应用之间可能存在很大的差异。”你对电力、效率、尺寸有什么限制?也许更重要的是,有什么特殊的环境条件吗?温度、冲击、振动、湿度或与腐蚀性化学物质的接触等因素会对材料、设计、密封甚至润滑剂的选择产生很大的影响。

指定执行器

在你打电话给你的供应商之前,你应该清楚你的规格。它们包括:
  • 速度
  • 行程
  • 力矩载荷和任何其他力的细节,包括它们在运动循环中发生的位置。
  • 运动方向 - 垂直或水平运动
  • 尺寸
  • 越来越多的需求
  • 耦合类型
  • 任何特殊的环境条件,例如腐蚀性化学品,过热,休克,振动,水分,高占空比等。
  • 一生

K.L.

知道寿命至关重要。“很多客户都有一个武力和速度的要求,但他们没有预先确定的生活要求,”沃克说。“这是一个很大的考虑因素,因为你可以有多个不同的执行器,可以产生一定程度的力量和速度,但是在那些执行器持续多长时间会有很多范围。没有人寿要求,很难做出右边选择。“铅螺杆致动器提供经济的电力传输,但是例如可以受到摩擦的限制。滚珠螺杆执行器使用球轴承降低摩擦,但它们引入了更多的故障点,以及噪音。行星滚子螺钉提供强大的,长寿性能,但成本更高。皮带驱动器供应低成本,高速操作,但性能在皮带的寿命上变化,它们不适合垂直载荷。没有一个完美的答案,只有正确的答案应用。

采用集成电机驱动器或电动驱动致动器产品,尺寸占据了新挑战。在用机电技术替换气动和液压系统期间出现了一个常见的缺陷。首先腮红,这个过程似乎应该是简单的:从当前装置的参数开始,计算压力次区域到导出力,然后找到机电致动器以提供该力。容易,对吗?不完全是。“这真的是一个错误的错误,因为你将通过大型余量来最终尺寸大调,”电气产品的产品经理Aaron Dietrich说Tolomatic Inc .)(哈默,明尼苏达州)。“在伺服领域,人们决定自己需要什么,然后添加20%或30%作为安全系数。对于许多流体动力装置,它们的尺寸是原来的两倍或三倍,因为增加尺寸并不会花费很多,但对于电动执行器,增加尺寸实际上会花费很多。”

图2 -集成电机执行器可以包括驱动电子,简化集成。(由Exlar提供)至于从一行运动控制产品切换到另一行,它不像并排放置两个目录转换产品编号那么容易。迪特里希说:“如果你只是相互参照,你就会引发一大堆麻烦。”“你希望能够适当地调整应用程序的大小,并让你的产品感到舒适耐用。”虽然一定程度的尺寸过大是合适的,但超过一定程度可能会适得其反。“如果你加大了执行器的尺寸,你会有更大的轴承,也许图3:集成的电机执行器将电机的绕组直接并入执行器外壳,以及包括一个编码器(右)。(由Tolomatic公司提供)要移动更大的质量,可能会有更多的摩擦,更多的预压。不管你喜不喜欢,当你把东西变大时,系统的效率就会降低,因为从电力的角度来看,你没有在它的最佳区域运行。”

电机,驱动器,和电子:总包
使用集成电机执行器产品的挑战可以与第三方驱动器接口。它可能不一定是非常困难的,但它是一个需要的任务。因此,用户可能会发现自己更好地与已经包括电子产品的顶部到底包装。该方法可以降低成本和速度集成和装配时间,但是获得完全效益需要适当的应用。

在集中式架构中,像驱动器和控制器这样的敏感电子设备放在温度控制的外壳中,甚至在控制室中。如果设计要求在所有其他轴上集成电机驱动器的分布式体系结构,也许最好的选择是与电机/执行器进行更高级别的集成。沃克说:“最开始的设计选择之一是机器上还有什么其他东西。”“如果没有很多东西需要放在大的柜子里,那么使用集成驱动器是很有意义的。”

挑战在于电子设备和马达都能自己产生热量。将组件置于高温环境中,其性能和寿命都会受到影响。迪特里希表示:“在一些性能最好的轴上,由于热问题,目前大多数集成解决方案都达不到预期效果。”最后,它归结为应用程序需要什么。图4:集成棒式致动器结合控制电子(绿色,右)与电机(红色,右)和滚珠丝杠致动器(中心)。(由Tolomatic公司提供)

对于某些应用,与其在集成电机-致动器和集成电机-电子-致动器之间进行选择,最好的选择是介于两者之间的混合解决方案。沃克说:“你可以把同样的驱动电子元件装在一个包里,安装在驱动器上,但要靠近驱动器。”“如果你在铸造应用中,使用驱动器将金属释放到模具中,驱动器旁边的环境非常热,但总体环境10英尺远,所以我们可以把这些电子设备移开,实现理想的性能。”

集成执行器的下一步显然是集成足够的智能来进行预防性维护,甚至包括控制功能。目前,机器制造商有一系列的选择,当涉及到满足他们的应用,和集成驱动器是值得考虑的。迪特里希表示:“集成执行器不会占领整个市场。“现在它更像是一个利基市场。”然而,这是一个重要的利基市场。对于正确的应用程序,好处是巨大的。