工業(yè)自動(dòng)化和許多制造過(guò)程都依賴于運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)將零件移入和移出機(jī)器，使工具與工件接觸，并操作加工機(jī)械的關(guān)鍵部件。該運(yùn)動(dòng)由致動(dòng)器提供。這些設(shè)備在通電時(shí)會(huì)以特定方式移動(dòng)。對(duì)于工程師和其他負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的人員來(lái)說(shuō)，了解可用的各種類型的執(zhí)行器以及每種執(zhí)行器的適用時(shí)間非常重要。在應(yīng)用中使用錯(cuò)誤的工業(yè)電動(dòng)執(zhí)行器會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題、設(shè)備可靠性問(wèn)題和停機(jī)。

　以前的文章討論了比如氣動(dòng)執(zhí)行器的適當(dāng)用途以及電動(dòng)執(zhí)行器為何精確且可重復(fù)等主題。這文章表明了旋轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行器和線性電動(dòng)執(zhí)行器之間的區(qū)別。

　一、運(yùn)動(dòng)路徑

　線性致動(dòng)器以直線提供來(lái)回運(yùn)動(dòng)。關(guān)鍵性能參數(shù)是行駛距離、速度和加速度。（其他因素包括承載能力等因素。）關(guān)于電動(dòng)線性執(zhí)行器的一個(gè)重要點(diǎn)，有時(shí)會(huì)引起混淆的一點(diǎn)是，運(yùn)動(dòng)是由旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)提供的。因此，電動(dòng)線性致動(dòng)器將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動(dòng)。

　作為旁注，還有其他形式的線性電動(dòng)執(zhí)行器不使用傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)。其中包括壓電和音圈執(zhí)行器以及線性感應(yīng)電機(jī)。它們的工作范圍很短，超出了本次討論的范圍。旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器在圍繞軸的圓形路徑中提供運(yùn)動(dòng)。大多數(shù)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器可以移動(dòng)無(wú)限的距離，從單度或什至更小到多轉(zhuǎn)。關(guān)鍵性能參數(shù)是移動(dòng)的角距離、施加的扭矩、速度和加速度。

　二、深入了解線性電動(dòng)執(zhí)行器

　從電機(jī)旋轉(zhuǎn)到直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換是通過(guò)以下兩種方式之一完成的。電機(jī)驅(qū)動(dòng)安裝在電機(jī)軸末端皮帶輪上的皮帶，或者電機(jī)直接連接到絲杠。（在這兩種配置中，中間有一些傳動(dòng)裝置并不少見。）

　在絲杠系統(tǒng)中，螺母安裝在絲杠上。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母沿螺紋移動(dòng)。平臺(tái)或托架安裝在螺母上并由導(dǎo)軌固定到位。轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)使平臺(tái)沿螺桿移動(dòng)。為了阻止螺母進(jìn)入螺釘?shù)哪┒?，每端都有限位開關(guān)。激活后，這些會(huì)切斷電機(jī)的電源，從而防止任何損壞。

　小型輕負(fù)載線性電動(dòng)執(zhí)行器使用12或24V直流電機(jī)。120V交流電機(jī)也很常見，但許多工業(yè)電動(dòng)執(zhí)行器使用230V或460V三相電源。這種致動(dòng)器可以承載重負(fù)載并施加很大的力。線性電動(dòng)執(zhí)行器和氣缸之間的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別在于前者可以在其整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任何點(diǎn)準(zhǔn)確停止。氣缸難以在其行程末端之間準(zhǔn)確停止。

　通過(guò)電機(jī)實(shí)現(xiàn)精確的位置控制，有兩種選擇。步進(jìn)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)于一個(gè)角運(yùn)動(dòng)，絲杠將其轉(zhuǎn)換為距離。為了移動(dòng)到指定位置，命令電機(jī)移動(dòng)多個(gè)脈沖。

　另一種方法是使用伺服電機(jī)，其中編碼器和控制器跟蹤位置。伺服電機(jī)比步進(jìn)電機(jī)更昂貴，但提供更精確的控制。對(duì)于需要高精度的應(yīng)用，工業(yè)電動(dòng)執(zhí)行器幾乎總是使用伺服電機(jī)。

　三、看旋轉(zhuǎn)電動(dòng)執(zhí)行器

　與線性致動(dòng)器一樣，運(yùn)動(dòng)來(lái)自電動(dòng)機(jī)。但是，在這里，軸的旋轉(zhuǎn)是通過(guò)齒輪組來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的。齒輪比決定了在每種情況下都可能實(shí)現(xiàn)的高水平扭矩和速度。在一些旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器上，電機(jī)安裝在外殼或平臺(tái)支架內(nèi)；其他人在外面。電機(jī)可以是直流或交流的。步進(jìn)和伺服電機(jī)執(zhí)行器可提供所需的精度水平。與線性執(zhí)行器不同，不需要限位開關(guān)來(lái)保護(hù)機(jī)構(gòu)本身。但是，應(yīng)用程序可能需要限位開關(guān)來(lái)防止超程。

　四、線性和旋轉(zhuǎn)工業(yè)電動(dòng)執(zhí)行器的應(yīng)用

　線性致動(dòng)器用于提供從一個(gè)位置到另一個(gè)位置的平移。電動(dòng)直線執(zhí)行器比氣動(dòng)執(zhí)行器具有能夠在運(yùn)動(dòng)中途停止的優(yōu)勢(shì)。這使得它們成為物料搬運(yùn)任務(wù)的不錯(cuò)選擇，更普遍地用于在短距離內(nèi)沿直線移動(dòng)物體。旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器用于提供精確角運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人關(guān)節(jié)等應(yīng)用中。傳送門的閥門驅(qū)動(dòng)和移動(dòng)是其他示例。