大家对电动缸的了解和看法是什么 电动缸工作原理是什么

随着工业时代4.0的到来，工厂自动化的要求越来越高，电动缸应运而生。那么大家对电动缸的了解有多少呢？

一、什么是电动缸

电动缸电动缸又叫作伺服电动缸、电动执行器、电动滑台、直线滑台、工业机械手臂等，是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时将伺服电机最佳优点-精确转速控制，精确转数控制，精确扭矩控制转变成-精确速度控制，精确位置控制，精确的力控制；实现高精度直线运动系列的全新革命性产品。

二、电动缸的组成

电动缸的结构比较简单，主要包括驱动机构、减速装置、直线传动机构和机构四大部分。

驱动电机类型：直流电机、交流电机、步进电机、伺服电机等。减速装置：一般为齿轮减速、蜗轮蜗杆、行星齿轮、谐波减速直线传动机构：梯形丝杆、滚珠丝杆、滚柱丝杆、滑动导轨。

三、电动缸的分类

按照自动化发展的状况可分为三大类：短行程系列、高刚性系列、薄型系列在3大系列中，沿海地区使用比较广泛的规格有：日规、欧规。..电动缸的竞争相对比较大，因为在代替劳动力不单单指劳力上的取代，更多时候讲究其灵活性，因而通常要求电动缸的各种参数达到比较高的要求，比如：速度要求，大部分的电动缸按不同规格大有不同，电动缸速度达到1000 mm/s；负载要求，不同的生产过程要求不一样的负载；精度要求；标准电动缸重复定位精度达到±0.02mm。电动缸从外形结构上可分为两大类：直线式电动缸、折返式电动缸。

1、直线式电动缸

直线式电动缸集成了伺服电机、伺服驱动器、高精度滚珠丝杠或行星滚珠丝杠、模块设计等技术，整个电动缸结构紧凑。伺服电机与电动缸的传动丝杆通过联轴器相连接，使伺服电机的编码器直接反馈电动缸的活塞杆的位移量，减少了中间环节的惯量和间隙，提高了控制性能和控制精度。伺服电机与电动缸整体相连，安装容易、设定简单。电动缸的主要零部件均采用国内外优质产品，性能稳定、故障率低、可靠性高。

2、折返式电动缸

折返式电动缸的电机与缸体部分平行安装，通过同步带及同步带轮与电动缸的传动丝杆相连接，除具有直线式电动缸的特点外，并由于总长短，在安装位置比较小的场合比较适应。同时折返式电动缸选用的同步带，具有强度高、间隙小、寿命长等特点。使整个电动缸具有较高的控制性和控制精度。

四、电动缸工作原理

电动缸的工作原理是以电力作为直接动力源，采用各种类型的电机（如AC伺服电机、步进伺服电机、DC伺服电机）带动不同形式的丝杠（或螺母）旋转，并通过构件间的螺旋运动转化为螺母（或丝杠）的直线运动，再由螺母（或丝杠）带动缸筒或负载做往复直线运动。传统的电动缸一般采用电动机驱动丝杠旋转，并通过构件间的螺旋运动转化为螺母的直线运动。近些年新兴的“螺母反转型”电动缸（如整体式行星滚柱丝杠电动缸）采用相反的驱动方式，即驱动螺母旋转，并通过构件间的螺旋运动转化为丝杠的直线运动。

五、电动缸的主要特点

电动缸由于其独有的性能特点，在许多工业场合被逐步推广使用，它作为一种新颖的机电一体化产品，其优点主要体现在以下诸多方面。

1、节能干净、超长寿命、操作维护简单，具有很强的环境适应能力。伺服电动缸不容易受到周围环境温度的影响，可在低、高温，雨雪等恶劣环境下无故障正常工作。防护等级可以达到IP66。密封件防止缸外污垢和水的污染并防止内部润滑剂的泄漏，长期工作，并且实现高强度，高速度，高精度定位，运动平稳，低噪音。

2、传动效率高。采用精密滚珠丝杠或行星滚柱丝杠等精密传动元件的电动缸，省去了很多复杂的机械结构，其传动效率得到了很大提高。这几种类型的电动缸传动效率可以达到90％以上。

3、定位精度高。采用滚珠丝杠的伺服电动缸，通过伺服控制可以实现0.01mm左右的精确定位，具有很高的定位精度，适合应用在对精度要求比较高的场合。电动缸在半闭环时就能达到相当高的定位精度，而液压缸和气缸要达到相同的定位精度必须采用全闭环控制系统。

4、结构简单，占用空间小，维护方便。电动缸主要由电机和螺母螺杆机构组成，机构简单，体积小，不会占用太大的工作空间。由于其结构简单，在发生故障时容易找到故障原因，平时的维护保养也非常方便。

5、可靠性和安全性高。电动缸可以搭载先进的传感器系统，以及各种行程控制装置，对电动缸的工作状态进行检测和反馈，防止发生事故。

6、运行稳定，使用寿命长。当电动缸采用滚珠丝杠或行星滚柱丝杠时，传动部分的摩擦将大大减小，有利于减少材料磨损，提高运行稳定性，延长使用寿命。

7、响应快，直线工作速度可以在很宽的速率范围内调节，低速运行稳定。液压缸的工作速度一般只能达到35mm/s，但普通电动缸的工作速度一般可以达到55mm/s。采用了行星滚柱丝杠的电动缸的速度甚至可以达到2000 mm/s，速度优势非常明显。此外，液压缸在低速重载下容易产生爬行现象，而电动缸没有这个缺点。

8、控制精准，同步性好。在需要多驱动同步的情况下，使用液压缸或气缸很难达到高精度的同步，因为使多个独立的液压缸或气缸的控制回路频率特性一致是非常困难的事情。但使用多个电动缸很容易达到同步，因为电气系统的频率特性比较容易达到一致。

9、电动缸还可替代部分液压缸和气动缸。能够实现直线传动的元件主要有电动缸、液压缸、气缸这三者的主要区别如下表所示。通过对比可以看出，电动缸比液压缸和气缸结构简单，受温度波动的影响小。

六、电动缸功能

电动缸主要由伺服电机、电动缸体、传动装置和位置反馈装置等组成。产品的主要功能是通过计算机发送指令给伺服驱动器，伺服驱动器根据指令驱动伺服电机运转，通过减速器、换向齿轮传动机构带动滚珠丝杠副旋转；丝杠螺母径向限位，在丝杠旋转力矩的驱动下与推杆一起做往复直线运动，在丝杠端部安装有多圈绝对值编码器作为位置反馈装置，用于实时反馈推杆位置。具有手动功能、应急装置、锁定功能、极限限位、报警功能。

七、电动缸的应用领域：

1、电动缸可代替液压、气动的场所，是液压、气动设备的升级产品、全电动多自由度平台等；

2、实验设备：高频振动台、高频冲击台、仿真平台、试验台、造波机；

3、专用设备：工业自动化生产线、装配线、坐标机械用、升降台、调偏控制、阀门控制、机械设备、咖玛力、食品医药行业、数控机床、行业包装机、汽车电子压装机、纺织设备卷绕机分度、模具位置控制、夹紧、钻孔、定位、自动调节控制等；

4、军事装备：雷达支撑架、发射平台升降机构、导弹起竖架、舱门开启缸、火炮俯仰驱动装置、车体电动调平机构、导弹外壳翻转机构、扫雷机器臂、六自由度摇摆机构、履带调节机构、抓弹机构、方舱扩展机构等特种设备。

编辑：黄飞