什么是电动执行器?关于工作原理、种类、选型方法、各工序的使用方法

由于全球的环境问题以及碳中和的推进,气动元件也开始逐渐向电动化转型的趋势。 电动执行器除了能量消耗低之外,还有其他许多优点,例如在行程中途可进行多点定位,以及对卡盘夹持力调整。 为您介绍电动执行器的概要、种类以及电动执行器与气缸相比的优点。

什么是电动执行器?

电动执行器是产业机械元件之一,在工业机械和自动化系统中发挥了重要作用。 通过将电气马达的旋转力转换为直线运动和旋转运动,可对应控制位置、速度、扭矩等不同用途。

电动执行器的基本结构

电动执行器主要由马达和传输机构构成。马达主要使用步进马达和伺服马达。可控制马达的旋转角,因此在行程中途也可进行任意位置的定位。
传输机构是将马达的旋转力转换为运动的部件。直线运动型电动执行器时,传输机构主要使用滚珠螺杆和线性导轨。滚珠丝杆将马达的旋转力转换为活塞杆或滑块的直线运动。线性导轨是保证活塞杆及滑块直进性的部件。旋转运动型电动执行器(台式摆动气缸)时,传输机构主要使用齿轮或皮带。齿轮将马达的旋转力直接转换为旋转运动,皮带将马达的旋转力以安静平滑的形状进行传递。

电动执行器的种类

电动执行器大致分为带马达和无马达。不附带马达的情况,客户可自行选择马达进行安装。带马达型分为步进马达驱动型和伺服马达驱动型。步进马达驱动型通过刻在外周侧的小齿进行单位驱动,可通过简单的控制进行精密定位。伺服电机驱动型通过反馈控制来确定目标位置和速度,具有动态响应性。执行器种类可根据这上述2种马达进行分类。电动执行器根据驱动方法和功能,主要分为以下5种。

滑块型、活塞杆型

两者均是将马达的旋转力转换为直线运动,但结构不同。滑块型主要使用滚珠螺杆和线性导轨进行滑块的直线运动。定位精度高、响应速度快,因此通常用于搬送工序和组装机。活塞杆主要使用滚珠螺杆进行伸缩。活塞杆伸缩较大,也适用于内置导杆偏移的工件,因此用于压入工序及升降用途等。

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夹爪型

夹持工件用电动执行器。通常备有双爪型和三爪型,前者适用于夹持方形工件,后者适用于夹持圆形工件。

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带导杆型

等同于气动元件的带导杆气缸的电动执行器。采用与气动元件相同的本体,具有高刚性与耐久性。

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摆动型

可旋转运动的电动执行器。可在旋转中途进行多点定位、翻转动作、分度动作等。可进行加减速度设定,因此适用于软启动、软停止,无需缓冲吸收器即可使用。

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止动型

用于停止工件的电动执行器。用于临时停止输送带上的产品,进行压入或检查等。

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电动执行器的选型基准

如何选择电动执行器?请注意以下几点,进行选型。

可搬重量

可搬重量是可搬送的重量。可搬送重量较大时,所需执行器的尺寸和马达尺寸也通常会变大。请根据用途选择执行器。

行程

行程为执行器可动作的长度。行程请根据执行器的动作范围进行选择。

重复定位精度

重复定位精度是指在同一位置从同一方向重复进行定位时的误差。进行需要精密定位的作业时,请根据精度需求选择马达的类型和驱动方式。

速度

执行器的动作速度会直接影响生产效率。因此,要实现固定节拍时间中的动作,需要确定自己所需的速度。需要高速动作时,请选择可对应所需速度的执行器。

使用环境

使用电动执行器的地方可能会包括潮湿水汽、化学液体、粉尘等环境。关于温度和化学液体的对应,请确认电动执行器的使用材质。

电动执行器的特性

电动执行器的优点

高效: 一般情况下,电动执行器的效率要高于气动元件。在完成相同动作时所耗能量相对较少,因此容易实现节能。

定位点数:气缸通常只能定位行程的端点(两点)。但是,电动执行器通过马达动作,可在任意位置(多点)停止。

定位精度: 电动执行器带滚珠螺杆或滑动螺钉。根据滚珠丝杠和马达的解析度等不同,可在行程中途进行高精度定位。

动作速度的调整: 电动执行器在行程中途会改变动作速度,因此可进行缓冲的动作。

电动执行器的缺点

成本往往比气缸要高。此外,控制系统也会变得复杂,因此安装和维护需要更专业的知识。与气缸相比,防水性、防尘性等耐环境性可能会降低,敬请注意。

电动执行器以外的驱动元件

气缸是弥补电动执行器短处的驱动元件之一。气缸通常成本比电动执行器低,体积小且重量轻。所以,当预算有限及只需2点间往复动作时,气动元件更适合。另外,气缸在严酷环境条件下的使用也更具优势。根据用途和使用环境,也可考虑电动执行器以外的选择。

CKD推荐的各工序电动执行器的选型方法

在对应什么样的工序时推荐电动执行器?为您介绍适合电动执行器的工序。

移载工序

移载工序是夹持工件(夹持)的工序。

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・柔性搬送
工件柔软时,如果夹持力较大可能会导致工件变形。电动执行器(夹爪)可调整夹持力,适用于柔软的工件。此外,可根据工件尺寸调整行程,适用于多品种工件。

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搬送工序

搬送工序是指水平或垂直搬送已移载工件的工序。

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・可搬送重量的覆盖范围
电动执行器可实现气动元件无法完成的多点定位。需要3处以上的高精度定位时,推荐电动执行器。

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夹持工序

夹紧工序是用来进行压入、检查、组装等作业。

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・夹紧速度的调整
・软夹爪
在行程中途需要同时进行调整移动速度及夹紧时,推荐电动执行器。此外,通过调整夹紧力或降低夹紧瞬间的速度,可进行软夹紧,即使工件柔软,电动执行器也可对应。

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压入工序

压入工序是指工件之间承受强压的工序。

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・推力和压入速度的控制
因为压入需要相对较大的推力,所以一般都认为气动元件比较适合。当需要调整推力及压入速度时,电动执行器更为适合。另外,可确认压入位置也是电动执行器的特点。

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摆动工序

摆动工序是以规定的角度重复转动并搬送工件的工序。上述搬送工序是直线运动,但摆动工序是旋转运动。

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・多点定位
在多个点停止、分度动作,多点定位点等方面,电动执行器具有优势。

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CKD电动执行器

支持工业领域的系统自动化和节能化

过去,工厂的自动化多数以低成本为目标。气动元件降低了生产设备的成本,为用户提供了价格竞争力。但是,近年来SDGs开始逐渐得到普及,所以更多的用户也开始考虑电动执行器的使用。但是,气动元件和电动执行器具有各自的优劣势。CKD备有两款产品,因此根据客户的用途可提供最佳方案。

CKD的产品阵容

CKD备有DD马达和机械式分度台等旋转系统的执行器。另外,电动执行器产品种类丰富,还推出了水平多关节机器人及图像处理软件。专为食品行业及二次电池等特定行业而设计的产品系列,尽可能满足市场需求。

气动与电动的取长补短

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