隨著工廠自動化的要求越來越高 , 電動缸應運而 生 。所謂電動缸 ( 也稱為電動執(zhí)行器 ) 就是用各種電動機 ( 如 AC 伺服電動機 、步進電動機 、DC 電動機 ) 帶動各種 螺桿( 如滑動螺桿 、滾珠螺桿 ) 旋轉 ,通過螺母轉化為直線 運動 ,并推動滑臺沿各種導軌 ( 如滑動導軌 、滾珠導軌 、高 剛性直線導軌 ) 象氣缸那樣作往復直線運動 。
為適應不同 的要求 ,電動缸 已有多種 品種規(guī)格 。
下面介紹一些品種的電動缸的動作原理 、結構特點 、特 性及其具有的功能 。最后 ,將電動缸與氣缸作一比較 , 便可了解如何正確選用電動缸和氣缸 。
1 電動執(zhí)行器 LX ※、LJ1 和 LG1 系列 這類電動機執(zhí)行器的結構以 LXF 系列為例 ,如圖 1所示 。步進電動機 1 通過聯(lián)軸節(jié) 2 帶動螺桿 5 轉動 , 與螺母 4 成為一體的外筒 6 便在螺桿的推動下作直線運 動 。端板 10 將外筒與滑臺 9 連在一起 ,滑臺便在外筒 的推動下沿直線導軌 8 作直線運動 。工件可安裝在端 板或滑臺上 。在外筒內裝有磁環(huán) 3,在器體 12 的側溝 內可安裝磁性開關 ,這樣便可檢知執(zhí)行器的伸出行程 。
限位器 11 限制了執(zhí)行器的最 大行程 。當滑臺運行至 行程端部時 ,緩沖墊 7 起緩沖作用 。在返回運動中 ,當 傳感器板 13 擋住微型光電傳感器 14 的光時 ,表示執(zhí)
行器已返回到原點 。15 是電動機蓋 。
LX ※、LJ1和 LG1 系列的主要規(guī)格見表 1 。從表中可 見 ,LG1 與 LJ1 相比 ,LG1 高度小且長度短 ,但 LJ1剛性 高 ,且電動機功率有較大的 ,故可搬送更大質量的負載 。 LX ※系列行程短 ,電動機功率小 ,只可搬送小質 量負載 。 最大速 度與電動 機功率 、搬送質 量等因素 有關 。 電動機功率大 、搬送質量小 ,則搬送速度高 。 導軌剛性高 ,則承載能力強 。
重復定位精度與進給螺桿的形式有關 。 LJ1 和 LX ※系列除水平安裝規(guī)格外 ,還有豎直安 裝規(guī)格 ,豎直安裝的電動執(zhí)行器應帶制動器 ,在停電時 可防止負載下落 。LG1 系列只有水平安裝規(guī)格 。 LX ※、LJ1 和 LG1 系 列電動 執(zhí)行 器的主 要規(guī)格 ( 水平安裝 、無制動器時 ) 有水平安裝規(guī)格 。 LX ※、LJ1 和 LG1 系列有 AC 伺服電動機驅動執(zhí) 行器動作 ,LX ※系列還有步進電動機驅動執(zhí)行器動作 的規(guī)格 。
AC 伺服電動機配有編碼器 ( 能檢出電動機回轉位 置的裝置 ) 。 可根據控制器發(fā)出的移動命令來驅動電 動機 ,通過編碼器 ,便可將滑臺的位置反饋至控制器 ,以 確認滑臺的 位置是否正確 ,其控制原 理如圖 2 所示 。 可見 ,AC 伺服電動機的控制是閉環(huán)控制 ,故可靠性極 高 ,控制速度可達 1000 mm /s ,但成本也高 。
LC1 系列是 AC 伺服電動 機的專用控制 器 ,整個 控制系統(tǒng)如圖 3 所示 ?？墒褂迷O定軟件 ( 通過 PC) 可 示教盒向控制器輸入位置 、速度和加速度等參數及動 作程序 ,以便實現(xiàn)對位置和速度的控制 。LC1 系列控 制器可實 現(xiàn)最多 1008 點的 準確 定位 。利用 PLC 或 操作盤 上 的 按鈕 , 發(fā) 送 開關 指 令 ,實 現(xiàn) 自 動 或 手動 控制 。
設備 。其控制原理如圖 4 所示 。當步進電動機驅動器 接收到一個脈沖信號 ( 即移動命令 ), 便驅動步進電動 機按設定的方向轉動一個固定的角度 ( 稱為步進角 ) 。
這樣 ,便可通過控制脈沖個數來改變轉角大小 。通過 螺桿轉化為滑臺的直線位移大小 ,從而達到 準確定位 的目的 。同時 ,還可以通過控制脈沖頻率來 改變電動 機轉動的速度和角加速度 ,從而達到改變滑 臺運動的 目的 。
因滑臺的位置不能反饋回控制器 ,故 應在電動 執(zhí)行器的器體溝槽內安裝磁性開關 ,來確認 滑臺位移 至何位置 。由上可見 ,步進電動機是開環(huán)控制 ,控制可 靠性不及 AC 伺服電動機 ,但成 本低 ?？刂扑俣?可達 200 mm /s ?？刂?LX ※系列電動執(zhí)行器的步進電動機 驅動器有 LC6C 和 LC6D 兩個系列 。LC6D 系列自身 沒有脈沖控制功能 ,故使用時必須配置相應 的脈沖控 制器 ,其控制系統(tǒng)如圖 5 所示 。由 PLC 發(fā)出指令 ,電脈 沖控制器產生正 、反脈沖 ,經 LC6D 驅動器將發(fā)生的脈 沖信號進行放大 ,以驅動步進電動機回轉 。LC6C 系列 自身具有脈沖控制功能 ,其控制系統(tǒng)如圖 6 所示 。使 用時 ,按預先設定的位置和運動速度 ,由 PLC 等發(fā)送 開關指令 ,擊活 LC6C 內部相應的地址號 ,由 PLC 產生 正 、反脈沖 ,并將其放大 ,驅動步進電動機回轉 。此驅 動器最多可實現(xiàn) 28 個點的準確定位 。
2 導軌一體型電動執(zhí)行器 LTF 系列 LTF 系列電動 執(zhí)行器比 LX ※、LJ1 和 LG1 系列 的結構簡單 、安裝空間小 、質量輕 、滑臺行走精度高 ( 參 見表 2) 。
它采用臺座型直線導軌 ,即臺座與直線導軌為一 體化結構 。螺母與滑 臺也一 體化 。其結構 如圖 7 所 示 。用專用控制器 LC1 或 LC8 系列來控制 AC 伺服電 動機帶動進給螺桿回轉 ,通過螺母推動滑臺沿臺座型 直線導軌作往復直線運動 。其主要 規(guī)格如表 3 所示 , 垂直安裝時 ,電動機應帶制動器 。
3 無需程序設計的無桿電動缸 e—MY2C MY 2H 系列
這種電動缸是由直流電動機驅 動齒輪傳送帶 ,通 過移動體來帶動滑臺沿兩種導軌 ( M Y2C 為凸輪隨動 導軌 、M Y2H 為高精度直線導軌 ) 作往復直線運動 。其 外形及各部分名稱如圖 8 所示 。其驅動部與導向部可 以分開 ,見圖 9。控制器部也可從驅動部分開 ,以提高 維護性 ,且使用方便 。即可手提控制器 ,在隨意的場所 資料的設定 。控制器部是電 動缸的控制 、設定和 顯示的單 元 。I /O 電纜是 輸入 /輸出信號電 纜線 。輸 入信號有驅動指令信號 ( 如向電動機端驅動 、向末端驅 動 、向中間位置驅動 ) 及非常停止信號 ( 由 PLC 、PC 等 發(fā)出) 。 輸出信號有定位完成信號 、異常檢出信號 ( 如 非常停止 、外部輸出異常 、電源異常 、驅動異常 、溫度異 常 、行程異常 、電動機異常和 控制器異常 ) 和 READY 信號 。驅動部與導向部要安裝成一體時 ,將 驅動部的 移動體插入導 向部的滑臺上 ,再均勻緊固 驅動部的 4個固定螺釘便可 。
氣動比例技術的應用領域日趨廣泛 。從 2002 年 開始 ,我公司生產的數控激光切割機上采用了 SMC 公 司的 ITV2000 系列電氣比例閥 ,取得了滿意的效果 。 激光加工技術是近 20 年來發(fā)展起來的 一項高新 技術 ,它已廣泛應用于切割 、焊接 、金屬材料表面處理 、 模具快速成型 、激光雕刻等方面 ,并且新的應用領域還 在不斷地被開發(fā) 。
數控激光切割機是把激光作為一種加工手段對金 屬和非金屬板材進行零件加工 ,通過數控系統(tǒng)控制 X 軸 和 Y 軸的伺服電動機來完成平面的復合運動 ,激光通過 數控機床上的反射鏡片和聚焦鏡片在板材上對圖形進行 切割 ,對不同板厚的金屬板材來說 ,切割的工藝參數是不 一樣的 ,工藝參數包括 :激光功率 、切割速度和輔助氣體 壓力 。就輔助氣體而言 ,切割不同材料時所使用的氣體 種類是不一樣的 ,切割普通碳板要使用氧氣 ,切割 不銹鋼 鋼板要使用氮氣 ,切割非金屬材料要使用壓縮空氣 。下 面針對切割普通碳板討論一下工藝參數 ( 激光功率 :隨著 板厚的增加而加大 ;切割速度 :隨著板厚的 增加而減小 ; 輔助氣體壓力 :隨著板厚的增加而減小 ) 。
在零件切割過程中 ,一般分 兩步進行 。第一步沿 被切割圖形的輪廓用激光打孔 ,為保證切割質量 ,防止 蹦孔 ,激光應采用一定頻率和占空比的脈沖波 ,并且此 的氣體壓 力為低壓 ,一般設 定在 0. 08 ～0. 1 M Pa。 第二步激光切割 ,當鋼板被打穿后 ,數控系統(tǒng)將激光從 脈沖波轉換為連續(xù)波并開始切割輪廓 ,此時的氣體壓 力為高壓 ,其壓力大小根據板厚而定 。
在原來的數控系統(tǒng)中是用兩個減壓閥和兩個二位 二通電磁閥進行氣體壓力設定和控制 ,其中一個減壓 閥設定為低壓 ,另一個減壓閥設定為高壓 ,分別通過二 位二通電磁閥控制通斷 。數控激光切割機對激光器的 切割功率和切割速度可以控制 ,切不同板厚時 ,氣壓設 定只能用手動調壓 。氣動原理如圖 1 所示 。