工業(yè)自動化和許多制造過程都依賴于運動。運動系統(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。該運動由致動器提供。這些設(shè)備在通電時會以特定方式移動。對于工程師和其他負(fù)責(zé)運動控制系統(tǒng)的人員來說，了解可用的各種類型的執(zhí)行器以及每種執(zhí)行器的適用時間非常重要。在應(yīng)用中使用錯誤的工業(yè)電動執(zhí)行器會導(dǎo)致運動控制問題、設(shè)備可靠性問題和停機(jī)。
以前的文章討論了比如氣動執(zhí)行器的適當(dāng)用途以及電動執(zhí)行器為何精確且可重復(fù)等主題。這文章表明了旋轉(zhuǎn)電動執(zhí)行器和線性電動執(zhí)行器之間的區(qū)別。
一、運動路徑
線性致動器以直線提供來回運動。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)于電動線性執(zhí)行器的一個重要點，有時會引起混淆的一點是，運動是由旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)提供的。因此，電動線性致動器將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為線性運動。
作為旁注，還有其他形式的線性電動執(zhí)行器不使用傳統(tǒng)電動機(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)致動器在圍繞軸的圓形路徑中提供運動。大多數(shù)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器可以移動無限的距離，從單度或什至更小到多轉(zhuǎn)。關(guān)鍵性能參數(shù)是移動的角距離、施加的扭矩、速度和加速度。
二、深入了解線性電動執(zhí)行器
從電機(jī)旋轉(zhuǎn)到直線運動的轉(zhuǎn)換是通過以下兩種方式之一完成的。電機(jī)驅(qū)動安裝在電機(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，螺母沿螺紋移動。平臺或托架安裝在螺母上并由導(dǎo)軌固定到位。轉(zhuǎn)動電機(jī)使平臺沿螺桿移動。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)電動執(zhí)行器使用230V或460V三相電源。這種致動器可以承載重負(fù)載并施加很大的力。線性電動執(zhí)行器和氣缸之間的一個關(guān)鍵區(qū)別在于前者可以在其整個運動范圍內(nèi)的任何點準(zhǔn)確停止。氣缸難以在其行程末端之間準(zhǔn)確停止。
通過電機(jī)實現(xiàn)精確的位置控制，有兩種選擇。步進(jìn)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)時對脈沖進(jìn)行計數(shù)。每個脈沖對應(yīng)于一個角運動，絲杠將其轉(zhuǎn)換為距離。為了移動到指定位置，命令電機(jī)移動多個脈沖。
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。對于需要高精度的應(yīng)用，工業(yè)電動執(zhí)行器幾乎總是使用伺服電機(jī)。
三、看旋轉(zhuǎn)電動執(zhí)行器
與線性致動器一樣，運動來自電動機(jī)。但是，在這里，軸的旋轉(zhuǎn)是通過齒輪組來轉(zhuǎn)動平臺的。齒輪比決定了在每種情況下都可能實現(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)來防止超程。
四、線性和旋轉(zhuǎn)工業(yè)電動執(zhí)行器的應(yīng)用
線性致動器用于提供從一個位置到另一個位置的平移。電動直線執(zhí)行器比氣動執(zhí)行器具有能夠在運動中途停止的優(yōu)勢。這使得它們成為物料搬運任務(wù)的不錯選擇，更普遍地用于在短距離內(nèi)沿直線移動物體。旋轉(zhuǎn)致動器用于提供精確角運動的機(jī)器人關(guān)節(jié)等應(yīng)用中。傳送門的閥門驅(qū)動和移動是其他示例。
