電動(dòng)缸的工作原理是用電作為直接動(dòng)力源，用各種電機(jī)（如交流伺服電機(jī)、步進(jìn)伺服電機(jī)、直流伺服電機(jī)）驅(qū)動(dòng)不同形式的螺桿（或螺母）旋轉(zhuǎn)。并通過(guò)構(gòu)件之間的螺旋運(yùn)動(dòng)變成螺母（或絲桿）的直線運(yùn)動(dòng)，然后由螺母（或絲桿）帶動(dòng)氣缸或負(fù)載做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。傳統(tǒng)的電動(dòng)缸一般采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，通過(guò)構(gòu)件間的螺旋運(yùn)動(dòng)將其轉(zhuǎn)化為螺母的直線運(yùn)動(dòng)。近年來(lái)，出現(xiàn)的“螺母反向過(guò)渡”電動(dòng)缸（如整體式行星滾子螺桿電動(dòng)缸）采用的是相反的驅(qū)動(dòng)方式，即通過(guò)螺帽之間的螺旋運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)螺帽旋轉(zhuǎn)，并將其轉(zhuǎn)化為線棒的直線運(yùn)動(dòng)。組件。
1。運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)
電動(dòng)缸主要采用螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。絲杠傳動(dòng)主要包括螺母絲杠傳動(dòng)、滾珠絲杠傳動(dòng)和行星滾子絲杠傳動(dòng)。普通螺桿機(jī)構(gòu)由于摩擦阻力大、傳動(dòng)效率低等缺點(diǎn)逐漸被淘汰。目前，滾珠絲杠傳動(dòng)和行星滾子絲杠傳動(dòng)普遍采用。
滾珠絲杠副是電動(dòng)缸中最常用的傳動(dòng)部件之一。其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑥D(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為軸向重復(fù)力，具有精度高、可逆性好、效率高等特點(diǎn)。特征。由于滾珠絲杠的螺桿軸和螺桿螺母之間有許多滾珠滾動(dòng)，因此使用滾珠絲杠的電動(dòng)缸可以獲得更高的運(yùn)動(dòng)效率。
2。減速機(jī)構(gòu)
電動(dòng)缸減速機(jī)構(gòu)可選用同步帶、行星齒輪減速器和諧波齒輪減速器。
同步帶傳動(dòng)由內(nèi)周長(zhǎng)面等間距齒圈和相應(yīng)重合輪組成。它結(jié)合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。同步帶傳動(dòng)主要用于再入電動(dòng)缸。同步帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)精度高、傳動(dòng)比恒定、傳動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。有些電動(dòng)缸在減速裝置的選擇上采用行星齒輪減速機(jī)構(gòu)。行星齒輪傳動(dòng)是一種齒輪傳動(dòng)，其中一個(gè)或多個(gè)行星輪的軸圍繞中心輪的固定軸旋轉(zhuǎn)。行星齒輪傳動(dòng)具有體積小、質(zhì)量輕、承載能力高等優(yōu)點(diǎn)。諧波齒輪減速器也是常用的電動(dòng)缸減速裝置之一。所謂諧波傳動(dòng)是通過(guò)中間柔性構(gòu)件的彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)和東里傳動(dòng)的一種裝置。諧波齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、承載能力大、傳動(dòng)比大、運(yùn)動(dòng)精度高、齒面磨損小而均勻等優(yōu)點(diǎn)。
3。控制系統(tǒng)
伺服電動(dòng)缸的核心部件是伺服電機(jī)。電動(dòng)缸系統(tǒng)采用伺服電機(jī)的閉環(huán)控制特性。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)本身也有各種控制模式，如位移、速度和扭矩。然而，為了控制策略的自由度和多樣性，以實(shí)現(xiàn)位移、速度和加速度曲線質(zhì)量的優(yōu)化，采用PC機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器或PLC、執(zhí)行器和輔助裝置，建立了開放式控制系統(tǒng)。采用閉環(huán)控制進(jìn)一步提高了控制品質(zhì)。該技術(shù)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)伺服油缸推桿位移、速度、推力、加速度的高精度動(dòng)態(tài)閉環(huán)控制，為伺服油缸控制提供了技術(shù)依據(jù)。運(yùn)用現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)程序化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化控制。
電動(dòng)缸主要由伺服電機(jī)、電動(dòng)缸體、傳動(dòng)裝置和位置反饋裝置組成。其主要功能是利用PC機(jī)或HMI輸入控制命令信號(hào)到運(yùn)動(dòng)控制卡或運(yùn)動(dòng)控制器，然后通過(guò)設(shè)置運(yùn)動(dòng)指令、插值算法、路徑規(guī)劃等向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)送指令。伺服驅(qū)動(dòng)器根據(jù)指令驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。通過(guò)減速器、變速齒輪傳動(dòng)或同步帶機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾珠絲杠副旋轉(zhuǎn)；線桿螺母的徑向極限由線桿的旋轉(zhuǎn)力帶動(dòng)，與推桿作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。在線棒端部安裝多圈絕對(duì)值編碼器作為位置反饋裝置，也可使用伺服電機(jī)。編碼器作為位置反饋和推桿位置的實(shí)時(shí)反饋。實(shí)時(shí)讀取氣缸上的編碼器反饋值，得到氣缸的實(shí)際位置，上傳到PC機(jī)或HMI進(jìn)行顯示監(jiān)控。具有手動(dòng)功能、應(yīng)急設(shè)備、鎖定功能、限位、報(bào)警功能。
伺服控制主要解決位置控制問(wèn)題，要求系統(tǒng)具有精確跟蹤位置指令的能力。對(duì)于伺服系統(tǒng)，位置指令是一個(gè)隨機(jī)變量。該系統(tǒng)必須具有良好的跟蹤性能，才能準(zhǔn)確跟蹤給定位置的變化，確保電動(dòng)缸推桿準(zhǔn)確跟蹤給定指令。
因此，利用伺服電機(jī)的反饋信號(hào)，在驅(qū)動(dòng)器外部和運(yùn)動(dòng)控制器之間建立數(shù)字閉環(huán)。控制器采用pid算法和超前補(bǔ)償方法，實(shí)現(xiàn)了pid參數(shù)的快速調(diào)整，進(jìn)一步提高了伺服跟蹤精度。在復(fù)雜指令下，伺服電缸推桿的相位延遲和振幅誤差明顯改善，對(duì)提前設(shè)定伺服運(yùn)行軌跡具有參考價(jià)值。
