Как подобрать электроцилиндр для оборудования
Электроцилиндр
Электроцилиндры (электромеханические цилиндры) – это быстрые и мощные штоковые актуаторы. В общем, они работают так же, как и обычные линейные актуаторы, но предназначены для высоких нагрузок и случаев, когда требуется сложное запрограммированное линейное перемещение. Большую грузоподъемность электроцилиндрам обеспечивает применение в них мощной механической передачи – шариковинтовой или роликовинтовой, а также прочная усиленная конструкция корпуса. Электроцилиндры с ШВП к тому же очень быстры, а с РВП – обеспечивают прецизионное позиционирование. Высокая степень управляемости достигается использованием серводвигателя или шагового двигателя с соответствующей системой управления.
Электромеханические цилиндры довольно разнообразны, при этом эти актуаторы узко специализированы. Одни модели рассчитаны на большие максимальные скорости (до 1500 мм/с), другие – на высокие нагрузки (до 250 кН), третьи – на непрерывную работу, четвертые – на выполнение операций с прецизионной точностью и т.д. Однако при необходимости электроцилиндры могут работать медленно или с небольшими нагрузками, так что это не является проблемой.
Главным образом, электроцилиндры применяются в промышленности: на автоматизированных и конвейерных производствах, в сварочных аппаратах, штамповочных прессах, сталелитейном и медицинском оборудовании.
Как и любые электроприводы, электромеханические цилиндры легко настраиваются (например, регулировка и ограничение длины хода), программируются и управляются. Это выгодно отличает их от широко используемых в промышленности гидравлических и пневматических систем. Другим важным преимуществом электромеханических приводов перед гидравликой и пневматикой является их безопасность для людей – они не выделяют в окружающую среду вредных газов и жидкостей, издают меньше шума.
Надо заметить, что электроцилиндр вряд ли будет недорогим решением, но не всегда стоит пытаться сэкономить на первоначальных затратах, особенно в ущерб качеству, долговечности, характеристикам и удобству работы. Обращайтесь к нам с интересующими вас вопросами, мы с удовольствием дадим необходимые рекомендации и поможем с выбором.
Как подобрать электроцилиндр для оборудования
SKF разрабатывает специальные электроцилиндры по заказу клиентов из разных отраслей промышленности.
Чтобы разгрузить двигатель и винт от высокой нагрузки, была добавлена пружина вокруг штока. Большая часть постоянной нагрузки несет пружина. Двигатель и винт в основном используются, чтобы увеличить или уменьшить усилие во время движения. Это увеличивает срок службы электроцилиндра и позволяет использовать двигатель меньшего размера.
Для прямого контакта с пищевыми продуктами, в SKF разработали специальную версию нержавеющего электроцилиндра, в соответствии со стандартами EHEDG Doc 8. Цилиндр имеет закругленную гладкую поверхность, без областей, где может скапливаться еда или бактерии. Нержавеющий цилиндр стойкий к химикатам и растворителям, используемым в пищевой промышленности и его можно промывать под давлением.
Требованием было электромеханическое решение с ходом 300 мм, максимальным усилием 70 кН и максимальным весом 50 кг. Решением стал актуатор с ролико-винтовой передачей, планетарным редуктором и ультра-компактным серводвигателем.
В затворах гидроэлектростанции в Швеции требовалось заменить гидроцилиндр, чтобы устранить риск утечки масла и увеличить долговечность. Разработанное решение обеспечивает большую длину хода (3100 мм) и большое усилие, обеспечивая надежную работу в сложных условиях.
Для сталелитейной промышленности инженеры SKF разработали телескопические актуаторы с шарико-винтовой передачей, они используются, чтобы регулировать размеры форм и заготовок в процессе непрерывного литья. Телескопическая конструкция делает возможным большую длину хода при том же размере в сложенном виде, таким образом, на существующей производственной линии может производиться более широкий диапазон продукции.
Для тяжелой промышленности, для замены гидравлики. Актуатор развивает усилие до 110 кН с асинхронным двигателем 20 кВт, общим весом 1,3 тонны и длиной 6 метров в полностью выдвинутом положении.
В испытательном стенде на сопротивление материалов и анализ деформаций требовались большая жесткость и высокое разрешение, то есть небольшое линейное перемещение на один оборот. Используя рециркуляционную ролико-винтовую пару с планетарным редуктором, стало возможным простое перемещение на микрометры в этом применении.
Функция входной направляющей заслонки в газовой турбине раньше выполнялась с помощью гидроцилиндра. Но более высокие требования к контролируемости и безопасности потребовали специально разработанного решения на основе электромеханического сервоцилиндра. Решение также включало заводские приемочные испытания и пакет документации.
Применение требовало высокой точности, жесткости, работы в специальных условиях и усилия до 160 кН. В итоге была разработана конструкция параллельной системы со специальными редукторами, надежной системой уплотнений, ролико-винтовой передачей, серводвигателем и системой тормозов.
Как подобрать электроцилиндр для оборудования
Линейный партнер SKF
В электроцилиндрах SKF используются ролико-винтовые или шарико-винтовые передачи. Конструкция электромеханических цилиндров обеспечивает долгий срок службы, большое ускорение, скорость, возможность использования при тяжелых нагрузках. В цилиндрах используется технология бесколлекторного серводвигателя со встроенным или параллельным приводом.
Преимущества электроцилиндра по сравнению с гидроцилиндром
Электроцилиндры требуют меньше времени для монтажа, их можно подключить ко всем промышленным источникам электропитания, управление перемещением по проводам более гибко, точно и надежно. Возможность точного позиционирования, перенастройки при изменении технологического процесса или модернизации, более высокая скорость, ускорение и долговечность, низкий уровень шума, компактность системы и ее высокая жесткость, низкое энергопотребление, отсутствие опасности утечки масла при разрушении гидросистемы – все это делает электроцилиндр незаменимым устройством.
Доступны варианты концевых креплений – шарнирная головка, ось и т.д.
Основные серии электроцилиндров SKF
Преимущества каждой серии электроцилиндров
Модульные электроцилиндры CASM 
Модульная конструкция, высококачественные материалы, подходят для суровых условий эксплуатации. Доступны линейные узлы с шарико-винтовой передачей и передачей винт гайка скольжения, большой выбор конструкций и размеров.
Номинальное усилие: до 82 кН
Скорость: до 890 м/с
Ускорение: до 12 м/с 2
Длина хода до 2000 мм
Модульные электроцилиндры SRSA, SVSA, SLSA 
В oснове модульного электроцилиндра – роликовинтовая или шариковинтовая передача, приводимая в движение бесколлекторным двигателем через муфту или планетарный редуктор. При вращении винта гайка линейно перемещается, выдвигая шток электроцилиндра. Внутри корпуса также установлены радиально-упорные подшипники и концевые ограничители. Доступна опциональная защита от вращения на основе рельсовых направляющих. Кроме стандартного ассортимента возможно изготовление под заказ с требуемыми характеристиками.
Базовая серия с планетарной РВП – SRSA
Серия с рециркуляционной РВП для высокой точности – SVSA
Серия с ШВП большого шага для высокой скорости – SLSA
Номинальное усилие: до 250 кН
Скорость: до 1,5 м/с
Ускорение: до 25 м/с2 без нагрузки
Длина хода до 1500 мм
Компактные электроцилиндры CEMC
Подробнее о компактных электроцилиндрах CEMC 
Данный ряд продукции характеризуется высокой мощностью в сочетании с миниатюрной конструкцией. Компактные модели примерно на 40% короче, чем модульные электроцилиндры, а сверхкомпактные – на 60%, уменьшение веса системы является дополнительным преимуществом. Идеально подходят для неподвижного и робототехнического оборудования и легкой замены гидроцилиндров.
Номинальное усилие: до 40 кН
Скорость: до 480 мм/с
Ускорение: до 10 м/с2 без нагрузки
Длина хода от 90 до 170 мм
Универсальные модульные электроцилиндры LEMC
Электромеханические цилиндры SKF серии LEMC имеют более простую и гибкую модульную конструкцию, чем серия SRSA. Тем не менее, они ничуть не хуже по качеству и совокупности характеристик, просто предназначены немного для других целей.
Механическая часть электроцилиндра LEMC состоит из штока и корпуса, соединенных роликовой винтовой передачей планетарного типа. Приводной двигатель соединяется с корпусом через переходник, также несущий функции редуктора.
Подробнее о сервоактуаторах SEMC 
Скорость: до 600 мм/с
Ускорение: до 9,5 м/с 2
Длина хода до 125 мм
Максимальное динамическое усилие 10кН
Компактное решение с высокой мощностью
Малый вес
Решение для применений, где требуется компактность и легкость конструкции с большим сроком службы, высокими скоростями и ускорением.
Винтовые домкраты RSJA 
Винтовые домкраты с ролико-винтовой передачей (РВП), используют в своей конструкции червячную передачу, упорный подшипник со сферическими роликами, ролико-винтовую пару. Использование роликов в качестве тел качения позволяет системе опускать и поднимать тяжелые грузы с высокой эффективностью и надежностью. Такой винтовой домкрат обеспечивает коэффициент полезного действия до 70 % у некоторых моделей, в зависимости от передаточного числа червячного редуктора.
Во избежание недоразумений в терминологии, подчеркнем, что винтовой домкрат, о котором шла речь, отличается от простого автомобильного не величиной, а устройством.
Электроцилиндры
В основе конструкции электроцилиндра лежит телескопический принцип устройства. Из корпуса выдвигается шток и задвигается обратно, за счет того, что внутри корпуса установлен вращающийся винт, по которому перемещается гайка, соединенная со штоком. Вращение винта обеспечивается двигателем через редуктор, муфту или ременную передачу. Усиленный корпус имеет высокую жесткость для обеспечения целостности конструкции.
Все ключевые компоненты этих модульных электроцилиндров – из ассортимента Rexroth, в том числе, шариковинтовые пары с разным шагом резьбы и двигатели (шаговые и серводвигатели) с различными характеристиками. Доступно несколько типоразмеров и длин хода. Таким образом, электромеханические цилиндры Rexroth являются гибким, конфигурируемым под конкретное применение решением. При необходимости они могут быть полностью готовы к использованию, так как все необходимые для построения цельной системы линейного перемещения составные части – механика, электропривод, питание, управление, соединительные и крепежные элементы – доступны от одного поставщика в виде согласованного работоспособного комплекта.
Говоря о линейном приводе, отметим, что электромеханические устройства в последнее время используются всё шире. В частности, они используются для замены гидравлических и пневматических цилиндров, по сравнению с которыми имеют ценные преимущества по энергоэффективности и управляемости, а также обеспечивают чистоту рабочего пространства и сочетают скорость работы с большой максимальной нагрузкой.
Rexroth предлагает электроцилиндры как чисто механические устройства и как готовые системы с тщательно подобранными редукторами, двигателями, блоками питания и управления из линейки продукции IndraDrive.
Стандартные электроцилиндры EMC
Мощные электроцилиндры EMC
Основные преимущества:
Профильные электроцилиндры
Подходят для использования в качестве приводов или вертикальных осей, например, в перекладчиках. Малая собственная масса системы профильных электроцилиндров способствует низкому энергопотреблению и малой инерции, что позволяет использовать их в любых задачах, требующих высокой точности позиционирования.
В основе конструкции профильного электроцилиндра лежат фиксируемый алюминиевый профиль и алюминиевый шток специальной формы в поперечном сечении. Шток установлен на двух стальных направляющих, приводится в движение шариковинтовой передачей и движется внутри профиля на двух каретках. Такая система может выдерживать большие продольные и поперечные нагрузки. Профиль квадратной формы со стороной 50, 70 или 100 мм обеспечивает длину хода до 400 мм.
Другая особенность – быстрая и легкая сборка за счет модульности конструкции. Сборочная технология с центрирующими кольцами избавляет от трудоемкого выравнивания. Кроме того, в отличие от многих традиционных решений, не требуются специальные переходники.
Доступно два варианта крепления двигателей для профильных электроцилиндров: продольное (через фланец и муфту) и параллельное (через боковой блок и ремень), в том числе, полностью собранными. Имеется широкий выбор серводвигателей и шаговых двигателей с абсолютным или инкрементальным энкодером, а также опциональным тормозом.
Основные преимущества:
Линейные приводы
На основе линейных приводов создаются системы линейного перемещения, предназначенные для передвижения и выставления в заданное место рабочих инструментов, обрабатываемых заготовок, измерительных приборов и грузов в любых отраслях науки и техники. Отдельный компонент такой системы – линейный модуль, линейный цилиндр или линейный стол – состоит из собственно привода и системы направляющих. Приводной узел состоит из механической и, в случае обычно используемого электрического питания, электрической части. В роли направляющих могут выступать телескопические штоки, профили, рельсы, валы и т.д.
Механический привод осуществляется с помощью винтовой, ременной или реечной передачи; чаще всего используется шариковинтовая пара или зубчатый ремень. Для электрического привода применяют различные типы синхронных и асинхронных электродвигателей, в том числе, серводвигатели, моментные двигатели и высокоскоростные двигатели. Отдельно стоит сказать о линейных двигателях, которые осуществляют непосредственный линейный привод без преобразующего механизма. Дополняется электропривод системой управления, которая преобразует команды из своей памяти или внешнего источника в управляющие сигналы для системы линейного перемещения и синхронизирует между собой работу всех ее компонентов.
Линейные приводы Rexroth полностью готовы к интеграции во вновь разрабатываемое или уже существующее оборудование и служат для решения самых разнообразных задач – от погрузочно-разгрузочных операций до обработки алюминия и дерева. Rexroth поставляет готовые к установке системы линейного перемещения с различными вариантами привода и систем управления.
Преимущества линейных приводов Rexroth:
Линейные модули
В ассортименте Rexroth представлены стандартные, компактные, прецизионные и мостовые модули, а также модули типа «омега» и модули специальной конструкции.
Линейный модуль состоит из профиля, по которому перемещается каретка. Внутри профиля находятся направляющий и приводной механизмы, двигатель подсоединяется с торца.
Электроцилиндры
Rexroth предлагает несколько типов электромеханических цилиндров для замены гидравлики и пневматики, а также создания нового оборудования с высокой производительностью и энергоэффективностью.
В основе конструкции электроцилиндра – прочный корпус, с одной стороны из него выдвигается шток, а с другой установлен блок электропривода. Вся механика находится внутри корпуса, направляющей является сам шток на линейном подшипнике скольжения или качения.
Линейные столы
Широкий выбор линейных столов Rexroth – от простых устройств на шариковых втулках до готовых к работе систем с интегрированным электрическим двигателем – позволяет создать на их основе систему линейного перемещения, оптимальную для решения конкретной задачи.
Блоки управления и двигатели
Rexroth предлагает различные блоки управления и двигатели для своих систем линейного перемещения. Блок управления и двигатель согласованы для обеспечения максимального удобства использования и готовы к работе.
Электроцилиндры
В основе конструкции электроцилиндра лежит телескопический принцип устройства. Из корпуса выдвигается шток и задвигается обратно, за счет того, что внутри корпуса установлен вращающийся винт, по которому перемещается гайка, соединенная со штоком. Вращение винта обеспечивается двигателем через редуктор, муфту или ременную передачу. Усиленный корпус имеет высокую жесткость для обеспечения целостности конструкции.
Все ключевые компоненты этих модульных электроцилиндров – из ассортимента Rexroth, в том числе, шариковинтовые пары с разным шагом резьбы и двигатели (шаговые и серводвигатели) с различными характеристиками. Доступно несколько типоразмеров и длин хода. Таким образом, электромеханические цилиндры Rexroth являются гибким, конфигурируемым под конкретное применение решением. При необходимости они могут быть полностью готовы к использованию, так как все необходимые для построения цельной системы линейного перемещения составные части – механика, электропривод, питание, управление, соединительные и крепежные элементы – доступны от одного поставщика в виде согласованного работоспособного комплекта.
Говоря о линейном приводе, отметим, что электромеханические устройства в последнее время используются всё шире. В частности, они используются для замены гидравлических и пневматических цилиндров, по сравнению с которыми имеют ценные преимущества по энергоэффективности и управляемости, а также обеспечивают чистоту рабочего пространства и сочетают скорость работы с большой максимальной нагрузкой.
Rexroth предлагает электроцилиндры как чисто механические устройства и как готовые системы с тщательно подобранными редукторами, двигателями, блоками питания и управления из линейки продукции IndraDrive.
Профильные электроцилиндры 
Подходят для использования в качестве приводов или вертикальных осей, например, в перекладчиках. Малая собственная масса системы профильных электроцилиндров способствует низкому энергопотреблению и малой инерции, что позволяет использовать их в любых задачах, требующих высокой точности позиционирования.
В основе конструкции профильного электроцилиндра лежат фиксируемый алюминиевый профиль и алюминиевый шток специальной формы в поперечном сечении. Шток установлен на двух стальных направляющих, приводится в движение шариковинтовой передачей и движется внутри профиля на двух каретках. Такая система может выдерживать большие продольные и поперечные нагрузки. Профиль квадратной формы со стороной 50, 70 или 100 мм обеспечивает длину хода до 400 мм.
Другая особенность – быстрая и легкая сборка за счет модульности конструкции. Сборочная технология с центрирующими кольцами избавляет от трудоемкого выравнивания. Кроме того, в отличие от многих традиционных решений, не требуются специальные переходники.
Доступно два варианта крепления двигателей для профильных электроцилиндров: продольное (через фланец и муфту) и параллельное (через боковой блок и ремень), в том числе, полностью собранными. Имеется широкий выбор серводвигателей и шаговых двигателей с абсолютным или инкрементальным энкодером, а также опциональным тормозом.