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线性执行器的主要类型是什么?

通过丹尼尔•柯林斯|2016年3月3日

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线性执行器有多种配置,适用于几乎任何应用、环境或行业。在对各种设计进行分类时,你会注意到一件事,即驱动器主要是根据其驱动机制进行分类的,还有其他特征,如导向系统和外壳类型,用于进一步细分它们。为了使所有这些设计和类型的导航更容易,这里有每个最常见的线性驱动器类别的解释。

皮带传动和螺旋传动

虽然皮带和螺钉驱动器是不同的技术,但将它们放在同一类别中是有意义的,因为它们是迄今为止,这两个最常见的机电致动器类型。实际上,每个线性执行器的制造商都提供皮带和螺钉驱动选项。

皮带驱动执行机构可以使用多种导向机构,滑动轴承,循环轴承(异形轨或圆轴),和凸轮滚子导轨是最常见的。由于它们的优势是高速和长冲程,皮带驱动系统通常被安置在铝挤压或甚至在一个开放的配置,没有保护外壳。

线性致动器

皮带传动装置
图片来源:PBC Linear

线性致动器

滚珠丝杠传动机构
图片来源:博世力士乐公司

在丝杠驱动的范畴内,有两个子类:滚珠丝杠驱动和丝杠驱动。虽然滚珠丝杠执行机构比丝杠执行机构具有更高的重复性和推力,但两者都通过丝杠的引线(节距)提供固有的传动装置。对于丝杠驱动执行机构,最常见的导向系统是异形导轨,尽管丝杠类型有时由滑动轴承引导。因为螺旋驱动执行机构需要端轴承,必须严格安装,他们通常封闭在铝挤压。然而,当需要高行程精度时,滚珠丝杠类型通常提供机加工钢外壳。


一个你不会找到的设计是滚珠丝杠驱动器与凸轮滚子作为导向机构。这是因为凸轮滚子导轨的强度是高速的,而滚珠丝杠执行机构主要用于高重复性和高推力,具有有限的速度能力。在滚珠丝杠驱动执行机构中使用凸轮滚子引导,将可与把赛车滑块放在悍马上相媲美。这是可以做到的,但没有多大意义。


气动驱动

尽管它们不像其他类型的执行器一样是机电设备,但它们在自动化设备中的普及使气动驱动版本成为线性执行器的一个重要类别。气动执行器又可分为滑块式和杆式两大类。

在滑块式驱动器中,运动包含在外壳的范围内,负载安装在滑块(也称为车厢、鞍座或工作台)上。在杆式驱动器中,运动是由从外壳延伸和收缩的杆产生的。负载可以安装在杆的末端,也可以用杆来推动负载。(想想把标签压在纸箱上,或者把有缺陷的产品沿着传送带推到分流车道上。)

根据他们设计的负载,可以通过再循环或滑动轴承引导滑动型气动执行器。杆式版本通常不设计用于轴向载荷,并使用简单的滑动轴承为杆提供指导,而不会显着贡献承载能力。

线性致动器

气动圆盘制动器
图片来源:PHD Inc。


注:滚珠丝杠驱动执行机构也提供滑块和杆型,使执行机构家族树更加复杂。


齿轮齿条驱动

线性致动器

齿轮齿条驱动执行机构
图片来源:Rollon

对于极长的长度和抗污染的坚固性,齿条和齿轮驱动器通常是最好的选择。然而,这些特性使得在某些应用中很难找到合适的导频系统。对于非常长的长度,有时使用连接型轨,但当污染是一个重要的考虑,金属车轮通常是首选。齿条和小齿轮类型的一个独特的特点是它们能够独立驱动多个车厢。齿条和小齿轮执行机构的一个常见应用是架空龙门,通常在汽车生产中发现。

直线电机驱动的

线性致动器

直线电机驱动执行机构
图片来源:派克汉尼汾公司

直线电机执行器也能够在多车厢下实现长距离移动,但它们主要用于高精度、高动态运动。为了补充直线电机的优势,这些驱动器使用高精度的型材导轨,交叉滚子导轨,甚至空气轴承作为他们的导向系统。直线电机类型可以安装在挤压外壳或机加工铝板上,但为了满足最高的行程精度规格,它们也可以安装在机加工钢板或花岗岩底座上。


虽然在直线执行器行业很少有“标准”,但有一件事制造商已经做了很好的坚持,那就是执行器和阶段之间的区别。当安装表面是一个机加工的钢或花岗岩底座,术语“舞台”被使用。级和执行器之间的性能差异主要与行程精度有关。工作台拥有比执行机构更高的旅行精度,并使用直线电机或非常精密的滚珠丝杠进行极其光滑、精确的定位。


有这么多的选择,选择最好的线性驱动器是一个复杂的任务,没有一个“正确”的方法来进行选择。不过,最好的起点通常是使用制造商的尺寸调整软件或选择程序。尽管如此,结果通常包括几个选择,可以通过查看非定量标准来缩小选择范围,例如易于维护、与现有组件或系统的集成,以及空间限制。

直线执行器选型相关文章:

选择直线驱动器时需要考虑的五件事

线性系统的选择指南

线性执行机构:气动还是电动?

特征图像来源:Tolomatic, Inc。

线性运动技巧


了下:线性运动技巧,滚珠螺钉•丝杠螺钉,运动控制•电机控制


关于作者

丹尼尔•柯林斯

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