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浅析未来电动缸的发展趋势

电动缸的应用领域越来越广泛,电动缸的市场也越来越大。随着工厂自动化的要求逐步提高,将会有越来越多的公司投入到电动缸的研究开发中。未来电动缸的发展趋势将主要集中在以下几点:

微型电动缸CSS20.png

1.高精度。目前采用滚珠丝杠传动的伺服电动缸,通过伺服控制可以实现0.01mm左右的精确定位。但是很多精密设备要求直线传动系统能够实现0.001mm的精确定位,而现在的电动缸还无法达到这一精度。因此通过发展伺服控制技术和探讨新的传动形式,电动缸将具备更高的精度,以满足高精度设备的需求。此外,采用先进的外部传感器也是提高电动缸精度的一个重要方法。重复定位精度可达0.02mm,但增加外部位移传感器(如光栅尺)后,控制精度可以达到0.005mm

2.新的传动机构。在一些直线运动行程大、承载力高的场合,需要更长的丝杠或螺母,同时也要求设计较长的滚柱以增加啮合点,这就增加了制造的难度,因此有必要开发新的传动形式以满足特殊场合的需要。

3.高负载。锻压设备和大型军事设备上需要更大承载力的装置,但是目前电动缸的最大承载能力普遍低于液压缸。螺旋丝杠传动机构是电动缸的主要承力机构,随着螺旋丝杠传动机构制作技术和材料的发展,电动缸的承载能力将得到很大提高。

4.发展适用于电动缸的伺服电机技术。伺服电机的性能直接影响着电动缸的性能,电动缸有其自己的工作特点,发展适用于电动缸的伺服电机驱动技术对于推动电动缸的发展具有重要意义。如GSM系列的电动缸在伺服电机驱动技术上进行了改进,其内置伺服电机采用了T-LAM 定子分段叠片设计技术,电机发热量非常低,输出转矩比相同体积的传统伺服电机大35%。此外,随着一些先进的控制方法(如模糊控制、专家系统等)引入永磁无刷电动机控制器,以及先进检测技术的发展,永磁无刷电动机的性能也将得到大幅提高,从而促进电动缸的发展。

5.高速率。目前电动缸的速率主要由驱动电机决定,当驱动电机的技术获得发展时,电动缸的速度也将得到很大提升。此外,由于滚珠在高速运动中会产生碰撞,所以滚珠丝杠的转速一般只能在2000r/min以下。而现在高性能电机转速都在3000r/min以上,因此滚柱丝杠传动将得到发展,以实现电动缸的高速率运行。

6.小型化和一体化。随着电动缸技术的发展,电动缸传动部件将实现一体化设计,电动缸的尺寸将越来越小,以占用更少的安装空间。如Exlar公司的GS系列电动缸,该系列电动缸将实现直线运动所需的全部部件集成到一个封闭的单元中,直接实现直线运动,体积比传统的旋转直线运动机构小得多。此外,电动缸还将与设备一体化设计,使其能够更好地满足设备的需求。

7. 数字化、智能化和网络化。电动缸将实现数字化、智能化和网络化控制,以满足未来生产模式的需求。下图六自由度电动平台通过同一个网络控制系统同时控制6个电动缸,使其联合工作。该电动平台还可与其他外部设备连接,由总平台对整个系统实现数字化、智能化和网络化控制。

8. 更长的工作行程。目前常见的电动缸多为单级传动,但很多情况下,单级电动缸不能满足设备工作行程的要求,因此,电动缸将向着多级化方向发展,以实现更长的工作行程。

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2019/07

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