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经济型执行器提供简单精确的运动控制

发布时间:2019-04-14 06:51 作者:彩89
所属分类:彩89新闻 发表日期:2019-04-14 文章来源:彩89

  美国明尼苏达州哈默尔- 当将物体从A点移动到B点时,由于空气的广泛可用性,低维护成本和低成本,没有什么比气动更好。然而,由于其可压缩性,众所周知,空气难以管理。因此,控制载体的速度,减速度和位置可能是困难且昂贵的。当需要精确运动或中间行程定位时,过去设计工程师采用比例阀,使用内部阀芯位置反馈来设置与施加的控制电压成比例的孔口尺寸。

  Tol-O-Matic已经开发出了它所说的比传统伺服气动更简单,成本更低的替代品。产品经理Tony Braga表示,由于该公司认为设计独特,因此称之为“精密空气设备”,而不是伺服气动设备。

  工程师不是使用调节气缸两端气压的比例阀,而是通过比例制动器直接控制Tol-O-Matic托架的位置。当阀门在行程的任一端打开或关闭时,空气进入活塞腔室,施加压力,使活塞加速。连续可控的磁粉制动器提供平滑的阻力矩,当施加磁通量时,该扭矩可精确地控制载体的运动。

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  获得专利的控制系统可调节供给制动器的电流。闭环系统通过四个增益设置(比例,速度,积分和减速转矩)控制制动电流,以控制载体的位置和速度。为了确保正确的位置可重复性和速度控制,可以针对特定的运动曲线和负载调整这四个参数。

  根据内部测试结果,Tol-O-Matic的工程师表示,他们的技术可以在行程长度达16英尺的情况下控制载体的位置,重复性为正负0.01英寸。最大行程长度,与之相当的可重复性比例阀系统小于6英尺。“传统比例伺服气动的一个问题是难以预测载体的运动。这是因为气缸摩擦,负载变化,气缸定向和气缸泄漏等众多变量,这会影响载体/负载对进入活塞室的空气量的反应,“产品开发总监Keith Hochhalter说。“通过我们的设计,我们只需将阀门打开或关闭位置,让空气充满加压活塞腔室,

  在开发新设计的过程中,Tol-O-Matic工程师的目标是经济有效地填补行程末端气动系统和电动直线运动系统之间的性能差距。为了实现这一目标,工程团队研究了比例阀制动技术的许多替代方案。“我们采用了几种控制设备的概念。挑战在于保持其对电力系统价格不断下降的成本效益,”Hochhalter说。

  起初,设计团队尝试使用电动电磁制动片系统,但他们无法获得足够的制动力来有效地在重载下停止载体。刹车片也没有吸引力,因为它们磨损并需要更换。使用磁响应制动器的想法来自行业杂志中的广告。“使用磁粉制动器,你可以在一个小包装中获得很大的扭矩”,Hochhalter回忆道。尺寸为3.5x3.5x1.74英寸时,制动器在2.5A时的最大扭矩为200英寸 - 磅。

  最初,设计团队将制动器结合到无杆电缆缸系统中,该系统包括将钢缆连接到在行程的每个末端骑在滑轮上的托架上。然而,该设计不可靠,因为在高减速度和重载荷下,电缆会拉伸并且有时在滑轮上滑动,从而损害位置可重复性。

  通过将制动器设计成无杆活塞缸配置,该团队能够优化性能。“皮带通常与电动机一起使用,可重复定位到0.005英寸,它们在托架和旋转编码器之间提供可靠且经济的连接,”Hochhalter说。“在这种设计中,皮带的优势在于,与电气系统不同,它在加速,旋转和减速的高速部分期间看到非常小的负载。控制系统转换编码器提供的旋转速度数据线性速度,它又被整合在一起以给出载体的位置。“

  使用旋转编码器还可以让工程师大幅降低成本。在传统的伺服气动系统中,需要线性编码器来​​确定载体沿行程整个长度的位置。这种技术成本很高,特别是在长冲程时。

  Tol-O-Matic的直线运动系统可用于水平和垂直定位,可为传统的伺服气动系统提供独特而有效的替代方案。事实上,一家大型汽车制造商的工程师已对该技术进行了评估,并成功将其整合到焊接应用中。

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