通过Cale Reese，机电产品经理，博士，Inc。
单轴致动装置已被证明是在许多成功的机器设计中，MVP，使用气动，液压，和电气元件的基本原理。
流体动力执行器的物理尺寸和驱动介质(压力、流量和可压缩性)的性能具有相似的相关性。气动和液压执行机构使用加压流体在密封腔内操纵活塞。活塞通常是一个连杆或鞍座，可以实现外部运动。气动和液压的工作压力通常分别超过100psi和5000psi。气动执行机构能够非常高的速度，并可以利用各种内置功能，以有限的控制速度和减速在旅行结束。为此，流量控制和行程结束缓冲是终端用户可以调整的选项，以获得最佳性能和执行器寿命。
阀门和控制
阀门是流体动力执行器的主要控制方法。无论是电动，导频或手动操作的，阀门将流体的流程指向致动器的所需运动。在液压系统的情况下，阀门在致动器中捕获不可压缩的流体的体积，使其在整个行程中的多个位置处实现低位置精度。
相反，在气动中，执行机构通常是两个位置的装置，因为多位置由于驱动介质的可压缩性而受到限制。气动多定位可通过内部或外部停止机构机械实现。
对于流体供电的致动器，位置反馈通常使用邻近或磁感测。外部目标或内部磁体信号连接到该单元的传感装置。这些信号可以指示已达到离散位置并指示PLC或操作系统以执行的附加操作。流体功率的优点是压力流体，其负责非常高的功率密度。
管道和配件
对于气动和液压系统，液体动力传输需要管道和配件。高压液压系统使用固定的管道，重型软管和能够承受极高压力的配件，而气球使用较轻的占用，柔性管和配件。
在行程长度下测量流体供电的致动器的寿命。这些致动器能够在相对便宜的动态密封和其他磨损部件需要更换之前达到数百万线性英寸。当正确施加时，执行器的寿命与推力或速度无关。但是，重要的是要注意侧载和过度影响可能导致过早失效。
气动致动器能够非常高的速度，并可以利用的各种内置的特征为在行程的前端速度和减速的有限控制。
电动执行器的基本原理
电动执行器的基本原理从电源开始：电机和控制。根据系统的要求，电机和控制有多种组合。使用控制器的使用使致动器内的电动机和控制系统能够进行通信。控制器的功能是告诉电机和控制系统驱动执行器的作用以及如何进行。控制器的一个功能可以是讲述电动机以顺时针旋转，直到外部信号告诉它停止，或者作为联网多轴控制器同步多个致动器的运动和管理I / O的前进。
虽然一个电动机的电致动器的运动是类似于其流体动力对应，操作的用于单个轴电致动器的方法是不同的。正如液压或气动致动器变换存储的能量从加压介质到运动时，电致动器使用电机来从电功率源产生运动。
机电系统的另一个优点是能够不断地从电动机监控反馈并相应地调节其性能。虽然每个应用都没有必要，但闭环操作是提供持续控制执行器的方法。闭环控制能够在操作中调整和正确的差异，导致每次移动可重复和准确的运动。Savvy Controls工程师可以操纵电机的几乎每个元件运动和电源输出到执行器。
电机运动变为致动器运动
将电机的动力转化为直线运动是该装置的机械传动的工作。对于单轴机电执行器，通常采用三种方式之一:直线电机、皮带或螺旋传动。
线性电动机是直接传递电机的功率转换成致动器的运动的技术最先进的和有效的方法。相反，转子在定子旋转，所述转子在行进的线性，平面阵列方式沿着定子。在碱幻灯片通常发现，用于支撑外部负载的存在的任何额外的力学。搭载直线电动机底座滑动可以表现出极高的速度，中风，和准确性中等至高推力的能力。此外，与适当的对照，两个完全独立的鞍座可以共享相同的基本滑动轴。维护低，但由于技术的进步，它具有初期投资的较高水平。
使用皮带传动装置是用于高速线性致动另一替代。传输的有效的机械装置，小齿轮连接到一个传统的电机或齿轮头驱动的同步带的输出轴。在无杆缸和底部的滑动经常使用，这同步带直接动力传递至致动器的鞍座。在技术比线性马达更简单，这些驱动器需要较少的投资，还能获得极端的线速度。因为电机是从驱动器分开的，该机械效益可用于增加推力速度为致动器的优化。要带的缺点是它们过度磨损和需要维护。
螺纹驱动器，常见于杆式执行器和无杆圆筒，是最后一组电力传输力学。通过螺钉驱动，电动机通过耦合器或滑轮装置传输电力以使螺钉旋转并沿着螺钉的轴线转换螺母。连接到该螺母是致动器的杆或鞍座。
丝杠传动有三种类型:滚柱丝杠、滚珠丝杠和丝杠。滚柱螺杆是生产成本最高、最先进的产品。这些螺钉用于要求极端的推力和寿命的应用。
使用循环球轴承的滚珠丝螺钉不太复杂，以高效率和占空比传输中等至高推力和速度。
丝杠在设计和复杂性的最简单的，依靠材料的性能，以克服其固有的特性的摩擦。虽然效率不高或能够在高占空比，导螺杆简单报价以操作驱动致动器的成本有效的方法。
所有的螺杆传动都有一些行程和速度的限制，这是由于其设计的固有物理特性(杆偏转和螺杆在高转速下的摆动)，但电机和螺杆之间的机械传动装置，以及螺杆引线的选择，使这种传动方法具有吸引力。对螺杆传动装置的维护是适度的;然而，它们需要在特定的时间间隔重新润滑，这取决于应用程序。
流体动力致动器和它的机电对方之间的主要区别是其为应用程序的大小。推力和速度是决定一个气动致动器的选择的主要因素。
传输的有效的机械装置，小齿轮连接到一个传统的电机或齿轮头驱动的同步带的输出轴。
投资运动
重要的是要考虑与每一种单轴驱动相关的成本。业绩通常是投资的一个函数，投资可以从最小到最大。这就是为什么要彻底理解应用并投资于合适的执行机构是很重要的，记住，过大和过小的执行机构都可能代价高昂。
还要考虑与该动议相关的短期和长期费用。必须考虑控制(无论是运动控制器或阀组)和通信(以管道和配件或I/O电缆的形式)。其他考虑包括每个设备的长期维护和支持成本。
这些运动设备通常可以相互补充，提供一种有效的技术组合。虽然最新的技术很有吸引力，但很多时候最好只在必要的地方集中使用。对于创建一个成功的集成解决方案来说，确定在哪里使用合适的技术并找到平衡是至关重要的。
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