2021/04/08

電動推桿的基本指南

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介紹

 

無論在何處,機器設備運行時所需的推、拉、升、降的作動,都可以使用電動直線推桿系統來操作。電動直線推桿可透過簡單的操作,提供安全、精準的直線移動。電動推桿也具備高效節能、使用壽命長,維護需求低的優點,讓這幾年電動推桿的需求有了指數型的成長,在各種不同應用環境都至少可以看到3種電動推桿的其中1種: 電動直線推桿、升降立柱、馬達齒輪箱,在各式各樣的設備系統中運作。

 

TiMOTION(第一傳動)是電動直線推桿解決方案的業界領導供應商。我們的全球團隊提供專業的客製化系統服務,適合醫療、工業、工作場所及居家家具應用環境所需的規格要求。

 

本篇電動推桿指南會帶您了解電動推桿的運作原理、內部配件,以及相關規格特性的關聯。以幫助您的系統設備專案挑選正確合適的電動推桿系統。

 

 

內容

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第1章:電動直線推桿   

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第2章:比較不同推桿系統

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第3章:電動直線推桿的配件  

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第4章:安全特性選擇 

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第5章:負載和速度 

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第6章:IP等級

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第7章:位置反饋傳感器

 

 

 

第1章

電動直線推桿

 

 

什麼是電動直線推桿

電動直線推桿又稱作電動線性傳動器、電動線性推桿,是將電動馬達的旋轉運作轉換為物理機械性直線移動的電動驅動裝置,使應用物件可以達到線性移動的功能。

 

與液壓和氣動推桿的驅動系統相比,電動推桿系統為最可信賴的一種,幾乎不需要維護、價格也遠低於其他品牌的氣動系統,在定位回饋資料與電動方案整合方面,則比氣動或液壓推桿容易許多。

 

 

如何運作

電動直線推桿可將交流電或直流電馬達的旋轉運動,轉換成直線運動,使產品可以在各個方向有效地旋轉。直流電電壓通常被視為更安全。

 

線性動作透過馬達旋轉推桿的螺桿產生。螺桿以順時針或逆時針旋轉可讓螺帽(基本上是螺桿上的螺帽)以直線上下移動,針對負荷產生推/拉效應。

 

 

電動推桿的常見類型

電動推桿有許多配件及選擇。TiMOTION(第一傳動)為一垂直整合的公司,設計及製造各類型的電動推桿,所有的產品都可依照客戶的應用需求提供客製化的服務。一些常見的電動直線推桿類型包括:

 

直齒推桿

馬達直接與驅動軸心平行。一般來說,這些電動直線推桿類型為直齒輪或正齒輪,具有更多齒輪比選擇。平行驅動推桿可容許較大範圍的負載及速度。然而,正齒輪類型的平行推桿操作時,噪音值會比螺旋齒輪和蝸輪齒輪所驅動的推桿大聲。關於我們所提供的直齒推桿,可參考我們的TA2PTA16TA29MA2MA5VN1

 

MA2

 

槍型推桿

馬達設置與驅動軸垂直。一般來說,這類型的電動直線推桿為蝸輪馬達。蝸輪的齒輪比選擇較少。因此,其效能與正齒輪驅動馬達相比較低,但操作時噪音也較小。蝸輪齒輪驅動的槍型推桿的關鍵優勢為自鎖能力的增加。關於我們所提供的槍型推桿,可參考TA23TA31TA37TA43電動推桿。

 

TA37

 

直線型線性推桿

電動直線型線性推桿有較長的縮回長度,很適合應用於較狹窄或小尺寸的安裝空間。直線型線性推桿一般由馬達、行星齒輪傳動配件、及螺桿組成。操作時,通常會有較大的噪音。關於直線型線性推桿,請參考JP3JP4電動推桿。

 

JP4

 

齒輪馬達

齒輪馬達可滿足低成本和彈性的設計,可與各種外部軸配件搭配。精巧的外觀設計,一般為蝸輪齒輪驅動,對於需要同步設定的機構應用是最佳的選擇。關於齒輪馬達,可參考TGM1TGM2TGM3TGM4TGM5TGM7型號。

 

TGM3

 

雙馬達線性推桿

雙馬達線性推桿可達到雙向移動、個別或同時進行。一般來說,雙馬達推桿大多是蝸輪驅動馬達,操作時噪音較小。通常雙馬達推桿的單價會比較高,因為購買整個系統的零件較少,所以整體系統的成本也相對較低。關於雙馬達推桿,可以參考的TT1型號。

 

TT1

 

線性滑動推桿

此種類型的推桿不需要外管,即可產生線性動作。利用塑膠滑動機械作用,即可在推桿上做線性的移動。線性滑動推桿經常運用在居家家具,例如電動躺椅及沙發。關於此類型推桿,可參考我們的TA5P推桿。

 

TA5P

 

電動升降立柱

TiMOTION所提供的升降立柱主要應用在工業、醫療及人體工學的市場。相較於電動推桿,電動立柱的主要優勢為可承受較高的垂直負載能力,同時保持高度穩定。我們的工業及醫療升降立柱是針對各種應用設備的需求規格設計,例如:醫療和肥胖病人專用床及工業升降工作站應用,對於病患和使用者的安全和規格都有其要求。關於醫療和工業立柱,可參考TL3TL10HTL17TL27 TL18AC

 

根據使用者的喜好,我們的工作環境應用立柱提供豐富的顏色、形狀、兩節或三節、以及規格的選擇,同時也符合美國辦公家具製造商協會 (BIFMA) 的要求。美國辦公家具製造商協會或BIFMA是一個非盈利性的貿易組織,促進及維持家具產品之自發安全性及性能標準。關於工作環境應用的升降立柱,可參考TL4TL5TL7TL9TL13 TL14TL15

 

TL3

 

 

如何選擇適合的電動直線推桿

對於成功的自動化專案計畫來說,選擇適合的電動推桿是必要的部分。每個專案計畫的需求都是獨一無二的,為協助您選擇正確的推桿,必須考慮到應用設備的需求以及其技術上的限制:速度、負載、工作週期、可用空間、應用環境等。

 

確定所需的負載

負載能力是選擇推桿時的重要決定因素,因為負載能力也會決定相關的各種配件,如馬達、螺桿、螺帽、齒輪、滾珠軸承等。此外,確定推桿操作的方向(拉、推、垂直或水平移動)以及所需的行程長度也很重要。因為這些需求取決於推桿內外管的直徑。所有的需求因素都會影響電動推桿負載的能力和穩定度。

 

確定所需的速度

速度為挑選電動推桿時的基本因素,並非所有機械作用或材質都適合運用於高速運作。高負載和高速的操作環境可能會導致電動推桿過早磨損,進而影響其使用壽命。因此,每種規格的推桿都有其不可超過的速度和負載,以保護電動推桿不受損傷。除此之外,速度還取決於螺距和馬達的特性。

 

確定工作週期

工作週期決定了機器設備開啟時間和關閉時間的比率。因此決定工作週期對於挑選電動推桿、其材質、以及其機械作用來說是必要。符合工作週期運作的電動推桿,可讓應用設備有較佳的使用壽命,並減少機械配件磨損或可能發生的過熱情況。平行電動推桿,因為是正齒輪驅動,可承受較長的工作週期以及較大的週期數。

 

確定可用的空間

應用系統的可用空間也可作為選擇電動推桿的根據。例如推桿有多少空間可以進行直線移動,以及應用系統有多少的安裝空間。

舉例來說,直線型電動推桿因馬達與螺桿是直線排列組成,所以整體的尺寸更為小巧,適合安裝空間較小的應用系統。電動推桿的安裝尺寸取決於內部的結構配置,如直線型、L型或平行馬達。

 

確定環境需求

應用設備的環境需求,對於選擇正確的電動推桿來說是關鍵因素。必須考慮的問題:設備操作是在室內或室外?是否會暴露於灰塵、固體汙染物或濕氣高的環境裡?是否必須承受密集使用清潔劑或高壓清潔?是否需要無聲運轉?

依據這些環境需求,電動推桿的材質及異物防護等級都會有所不同。舉例來說,L型電動推桿的塑膠蝸輪可達到安靜的運作需求,很適合醫療或居家應用環境。

 

電動推桿的選擇取決於許多因素和需求,一個合適的電動推桿必須滿足該應用系統的每個條件列表。此外,預算也是決定專案計畫的一個因素。一些不可避免的技術限制,可能需要更多的預算。因此必須完整地將各個考慮的需求和參數列出,才能挑選出最合適的電動直線推桿。

 

 

第2章

比較不同推桿系統

 

針對3種不動的推桿傳動系統 – 氣動、液壓以及電動,存在許多誤解和過時的主張。過去,您可能認為特定產業的推桿應用需求,只能侷限於單一的推桿傳動系統,但隨著科技的進步發展,各種產業所能運用的傳動系統範圍變廣泛了,針對您的專案計畫可能會有多於1個的傳動系統選擇。

 

3種類型的推桿傳動系統

氣動

氣動推桿由空心汽缸中的簡單活塞組成,因為較低的購買成本,被廣泛的應用在自動化系統。氣動推桿系統需要手動幫浦或外部壓縮機移動汽缸殼內的活塞,當壓力增加時,汽缸會沿著活塞軸移動,產生需要的線性移動力量。可藉由彈回力量、或在活塞的對向加入液體使推桿回到原始縮回的位置。

 

液壓

與氣動推桿類似,液壓推桿利用幫浦供應不能壓縮的液體,取代壓縮空氣以線性動作移動汽缸。液壓推桿包含2個基本的部分:控制器材,例如:多變的節流閥(有噴嘴的滑動閘門或有初始軸向間隙的配對滑動閥),以及推桿配件,例如:活塞或控制閥滑道。 液壓推桿具有高負載和長行程的優點,但缺點是無法編程。

 

電動

電動線性推桿小巧且可編程,可達到高速、高負載、準確控制及加速/減速的設定。電動推桿利用馬達的旋轉力量(電力)轉換為線性移動(轉矩)。利用馬達旋轉推桿的螺桿,核心會以直線上下移動,產生負荷的推/拉效果。 與液壓和氣動比較,電動推桿為最可信賴的一種,幾乎不需要維護。

 

優缺點比較

每種類型的推桿系統對其適合的應用來說,都是必要的。每種系統都有其優點和缺點,決定適合您專案的推桿前,請權衡您專案所需滿足的重要特性有哪些。

 

特性

氣動

液壓 

電動 

複雜性

簡單的系統組成

中等複雜的系統組成 

控制系統及移動配件可在多種複雜度配置下,配合運作

最大功率

極高 

高 

控制 

簡易閥

需要使用者操作

具備彈性的操控能力

位置

準確性

準確性較低

在行程的中點定位需要額外的配件及使用者支援 

準確性較高,可同步定位能力和速度控制

速度

極高

中等

中等

負載等級

極高

可依據速度和定位需求調整

使用壽命

中等

長期

長期

加速

極高

極高

中等 

震動負荷

可處理震動負荷

防爆、防震及防火花 

處理震動負荷能力有限

環境影響

高噪音等級

液壓液體滲漏及處理 

最少 

效用

壓縮機、電動、導管

幫浦、電動、導管 

電動

效率

低 

低 

高 

可信賴性

極佳

優良

優良

維護

高度使用者維護

高度使用者維護

維護需求低或甚至不需要維護。

購買

成本

 

 

 

操作

成本

中等 

低 

維護

成本

 

在一開始決定推桿系統的必要特性是相當重要的,您應該依照這些需求來評估、挑選所需要的推桿系統。此外您可能也會考慮系統的成本。成本包括:初期購買、維護及維修費用。

 

 

第3章

電動推桿的配件

 

電動推桿有各種不同的外型、尺寸、及性能。TiMOTION(第一傳動)是垂直整合模式的電動傳動系統供應商,我們可以依照顧客的不同的應用需求,客製、設計及製造所有配件,提供完整的系統客製化服務。

 

為了能創造最佳化的自動化解決方案,必需熟悉電動推桿內部的運作,了解電動推桿的優點及限制。接下來,我們將逐一介紹構成電動線性推桿的內部配件。

 

 

A.上端

U型鉤為一U型金屬件,兩端有洞可穿過運作的固定器材、針插或螺栓。U型鉤附加於前及後推桿上,可使推桿固定安裝於應用裝置裡。TiMOTION(第一傳動)提供的接頭樣式包括:圓形、U形(有溝槽)或有穿孔,此外,我們也提供客製化服務,以滿足不同應用的特殊需求。

 

B.外管

此擠壓鋁製管也被稱為外管,可保護電動推桿外部並包覆所有推桿的內部配件。

 

C.內管

亦稱為延伸管、驅動管、轉換管或活塞。內管通常由鋁或不鏽鋼製成,縮回時,內管位於螺桿所在之處。此管附加於螺蚊驅動螺帽,於螺帽沿著旋轉螺桿移動時延伸及縮回。

 

D.螺桿

亦稱為導螺桿。螺桿為長型直桿可在機器或工具中旋轉。電動推桿藉由旋轉、延伸、及縮回螺帽/內管,產生線性移動。我們的鋼製的螺桿可確保推桿的耐用性及強度,適合運用在各種負荷和速度性能不同的系統環境。

 

E.防衝擋片

防衝擋片位於螺桿尾端,功能為避免內管過度延伸。

 

F.防擺環

防擺環為增加電動推桿密封性的配件,附加於外管尾端,可避免灰塵及液體進入推桿螺桿區域造成汙染。另可確保內外之間的適當密封,進而影響電動直線推桿的IP等級。TiMOTION(第一傳動)所提供的電動直線推桿有IP42、IP54、IP66、IP68及IP69K。

 

G.螺母

螺母可作為梯形或滾珠螺桿,附加於內管並沿著螺桿移動。螺母是可延伸或縮回內管的配件,通常由金屬或塑膠製成,有時可鎖定內管,以避免內管旋轉。

 

H.極限開關

極限開關是利用切斷馬達的電流來控制完整伸出及縮回的內管位置。這些開關可避免推桿過度延伸或過度縮回。除了控制位置,極限開關也可用作信號發送的配件。

 

I.齒輪

齒輪通常由鋼或塑膠製成,與其他齒輪嚙合轉動以改變驅動機械的作用速度(例如:車輛引擎) 和驅動部分的速度(車輪)之間的關係。齒輪連接至動力來源,例如:馬達。 TiMOTION針對不同的應用系統,提供豐富的齒輪選擇。

 

J.馬達外殼

馬達外殼可裝下所有齒輪馬達的內部件,不會暴露於外部傷害。TiMOTION馬達箱一般由高品質的塑膠製成。

 

K.直流馬達

直流馬達是電動直線推桿的動力來源。直流電馬達有許多種類型,我們主要使用有刷直流馬達,其中由三種元件組成:

 

- 定子(Stator):

馬達固定的內部部分,包括馬達箱、2個永久性磁鐵及馬達蓋。定子會在轉子周圍產生固定的磁場。

 

- 轉子(Rotor):

轉子亦稱為電樞,為可旋轉馬達的內部部分。主要包括矽鋼板、馬達軸、轉向器及銅繞線。

 

- 轉向器(Commutator):

轉向器為附加於馬達軸上的一組薄板。薄板可連接電磁鐵的線圈。轉向器用於將馬達的極性轉向,對於維持馬達旋轉不失去轉矩來說是必要。

 

-碳刷(Carbon brushes):

碳刷利用滑動摩擦將馬達中的電流,從定子發送至轉子。

 

-馬達軸心(Motor shaft):

馬達軸心將齒輪馬達連接至DC馬達上定子的底部。 

 

 

註:交流電馬達 (AC Motors) 也是TiMOTION(第一傳動)製造的選項。選擇此種馬達,可參考MA1電動推桿。

 

 

第4章

安全特性選擇

 

TiMOTION(第一傳動)相信品質和安全與設計和功能性習習相關。我們可依據電動推桿操作的應用環境需求及面臨的限制,提供完整的系統客製化服務,強化電動推桿的穩定性及安全性。 

 

購買電動直線推桿時,必須考慮的安全特性選擇為:

 

過載鎖栓

過載鎖栓為內建的裝置,若電動推桿達到事先設定的負荷限制時會滑動脫離螺桿。此裝置可以預防線性推桿可能損傷的風險。我們的MA1工業電動推桿有提供此安全規格選項。

 

PTC熱敏電阻

PTC熱敏電阻的功能就像是保險絲,可以切斷馬達動力,保護馬達免於過熱和燒壞。我們的電動馬達具有UL認證選項,包括內部安裝PTC熱敏電阻。超過1世紀以來,保險商試驗所 (UL) 在產品安全方面已成為世界的領導者。為了確保我們的產品安全性,TiMOTION的產品皆通過適合的外部測試並取得UL的認證。

 

安全螺帽

安全螺帽為金屬強化的梯形驅動螺帽,用於協助電動推桿支撐較高的負載。安全螺帽建議用於負荷為6,000N或更高的情況。TiMOTION的高負載系列電動推桿也可附加此安全選擇,以確保推桿的強度及穩定性。 

 

推動螺帽

標準驅動螺帽會將螺紋轉進螺桿,但是「推動」螺帽沒有螺紋,此設計可避免阻塞物(動物、人類、其他家具等)受到縮回的線性推桿系統的傷害。起身椅是此安全選項最好的例子之一,若起身椅的椅腳正從延伸回到原本縮回的位置,但椅腳下有物品,這時椅腳碰觸到物品時,不會繼續運作推動物品。我們的TA5PTA6TA14電動直線推桿有提供此項安全選擇。

 

快速釋放

快速釋放主要設計用於醫療病床應用,當緊急狀況發生需要病床的背部快速的平放時(EX: 緊急進行CPR),就可以透過按壓把手或繩索,讓電動推桿可以快速的反向驅動。我們的TA31 及 TA15 電動推桿有提供此項安全選擇。

 

 

手轉釋放

手轉釋放主要設計用於醫療應用的病患吊架系統。手轉釋放可使內管從前端接頭(U型鉤)釋放,並可自由旋轉。手轉釋放可讓電動推桿自由的反向驅動,讓病患從吊架系統上利用手動方式降低位置。我們的TA23TA36TA37型號有提供此項安全選擇。

 

 

手動曲柄

手動曲柄為一個安全裝置,主要設計用於醫療應用。可讓醫師在緊急狀況或停電時,手動操作醫療床的位置。TiMOTION(第一傳動)的TA10醫療電動推桿及MA1/MA2工業用電動推桿都有提供手動曲柄的選擇,並可依據顧客的應用需求進行客製化服務。

 

 

螺桿剎車

螺桿剎車是一種單一方向的剎車裝置,安裝在蝸輪周圍。當小齒輪轉動時會自動啟動,之後馬達轉動時再釋放。

 

馬達剎車

馬達煞車安裝於馬達軸頂部或底部,位置取決於該應用是屬於推力或拉力負載。馬達剎車可增加電動推桿的耐用性,並強化推桿的自鎖力量。TiMOTION的推桿產品都具備高耐用性,我們大部分的電動推桿都附有馬達剎車裝置。

 

 

電機制動器

電機制動器可藉由電磁力控制螺桿的機械阻力,進而讓馬達放慢或停止運作。電機制動器通常安裝在馬達軸的底部。此項安全裝置可參考我們的MA1工業用電動線性推桿。

 

機械制動器

機械制動器很適合裝置在反向傳動需要承受高負荷重的應用設備中,以加強電動推桿系統的穩定性。

 

 

第5章

負載和速度

 

為您的應用設備選擇適合的電動線性推桿系統時,有很多因素要考量。修改各種軸心類型、軸心規格、馬達每分鐘轉速 (RPM)、齒輪比及供應推桿之動力的組合,TiMOTION(第一傳動)可以控制電動直線推桿的負載和速度,藉由客製化不同類型的螺桿、螺桿規格、馬達每分鐘轉速(RPM)、齒輪比、和供應推桿動力的組合。而這些不同的類型的零組件組合的特性也相互影響,決定了一隻電動推桿的品質、耐用性、和特性。

 

螺桿類型

螺桿的類型,會部分決定電動推桿移動的速度和及負載能力。TiMOTION(第一傳動)所提供的電動推桿主要有2種類型的螺桿: 導螺桿、滾珠螺桿。而導螺桿目前常見的有3種螺紋類型:方螺紋、梯形螺紋及鋸齒螺紋。

 

導螺桿

TiMOTION(第一傳動)以梯形螺紋生產導螺桿(適合梯形螺帽)。梯形螺紋有高度的負荷能力,但因為螺帽和螺紋間增加的摩擦力,所以速度沒有滾珠螺桿快。然而,梯形導螺桿能提供更節省成本和可信賴的解決方案。TiMOTION(第一傳動)大部分的電動椎桿都是使用梯形螺紋導螺桿,想了解更多可以參考我們的TA2TA4TA6TA23型號。

 

滾珠螺桿

滾珠螺桿的摩擦力比梯形螺桿小,螺紋軸提供滾珠輪桿一個環狀通路(在一個滾珠螺帽中),其移動的準確性比滑動摩擦的梯形螺帽更為精確。因此,滾珠螺桿能達到更精確,更高速的移動方案。然而,也因為如此,滾珠螺桿通常沒有自鎖定的力量,因此制動器機制(剎車)可以協助反向驅動並維持負荷的位置。想了解使用滾珠螺桿的產品,請參考我們MA1推桿。

 

螺桿規格

螺桿規格對於推桿移動速度也有很大的影響,但主要是影響支撐負荷的能力。螺桿的規格包括:螺距、導程及螺紋的頭數。螺距為螺桿上的螺紋頂至鄰近螺紋頂的軸距。導程為螺桿在軸上移動一圈(360度)的線性距離。螺紋的頭數為獨立螺紋纏繞在螺桿上的次數。

 

以上所描述的規格到底是什麼意思?螺紋的角度會決定螺帽在螺桿上下移動的速度。角度越陡,移動越快,反之亦然。螺趕上的螺紋頭數越多,則螺紋角度就會越陡。然而,移動速度和自我鎖定能力之間需有個平衝。螺帽在螺桿上下移動越快速,一般來說代表自我鎖定力量會下降(在螺帽停止時,能自然維持負荷的位置)。

 

轉速和齒輪比

控制推桿速度和負荷時,需考慮的另一件因素: 調整轉速和齒輪比。齒輪比為驅動器每分鐘轉速 (RPM) 和驅動齒輪的RPM 的比例。舉例來說,若驅動器正齒輪有12齒,驅動正齒輪有24齒,則驅動正齒輪是驅動器正齒輪的2倍。驅動齒輪每轉1圈,驅動器齒輪必須轉2圈,則其齒輪比為2:1。

 

另外,依照所需要的負載及速度,也可以增加額外的齒輪到這個公式裡,因為負載和速度彼此的關係可藉由「機械動力 = 力量 X 速度」的公式套用在電動推桿上。假設特定應用需要的負荷很高。在此情況下,TiMOTION(第一傳動)可增加更多的齒輪以調整齒輪比,讓電動推桿產生更多轉矩,最後可以在螺桿上增加更多力量,使其移動。

 

機械動力要求

操作電動推桿的負載和速度時,也可考慮應用設備所需求的機械動力總量(動力以瓦特計算)。記住電流、速度及DC馬達負荷的要點為,當負荷增加時,電流會增加,速度則會降低(如下方圖表所示)。除了這個主要的關係之外,很多其他的電機參數也會影響負荷及速度,例如使用的電源或馬達效能。

 

TiMOTION(第一傳動)提供電源供應器以支援我們的12V DC、24V DC或36V DC電動線性推桿。我們大部分的推桿以直流電 (DC) 運作,此外,我們的控制盒可以將交流電 (AC) 轉換為直流電,因此顧客可以將其應用直接接在牆上使用市電。TiMOTION(第一傳動)可以整合SMPS變壓器(開關模式電源),以及環形變壓器至控制盒中。SMPS變壓器支援110V AC 及 220V AC,可讓客戶的應用設備運用在世界各地。

 

以下3個圖表可協助瞭解單位用途及轉換。第1個圖表市的電壓單位表示,第2個為牛頓 (N) 轉換為磅 (Lbs.) 和公斤 (kg),最後1個是公釐 (mm) 轉換為英寸 (In):

 

電壓表示

12 Volts DC

12V DC

12 VDC

24 Volts DC

24V DC

24 VDC

36 Volts DC

36V DC

36 VDC

48 Volts DC

48V DC

48 VDC

110 Volts AC

110V AC

110 VAC

220 Volts AC

220V AC

220 VAC

 

重量轉換(N 轉換為 lbs. kgs

         1 牛頓 (N)         

 .22481 磅 (lbs)      

         1 牛頓 (N)         

 .1 公斤 (Kg)

 

距離(mm 轉換為 in.

        1 公釐 (mm)        

 .03937 英寸 (in)      

 

 

第6章

IP等級

 

不只電動推桿內部會影響其使用壽命,增加推桿的IP防護等級,使推桿免於固體物質及液體侵入,也可確保其長期的使用壽命。TiMOTION(第一傳動)可藉由增加外部的保護層,提升電動推桿和升降立柱的IP防護等級,以協助確保使用壽命。

 

什麼是IP等級

依據應用環境的不同,我們可以客製電動推桿外部周圍的防護等級。這些等級依據IP等級推算。IP等級代表異物防護等級(有時候也可解釋為「國際防護」等級),在IP後面通常有2個數字,用於說明其防護等級。

 

不同IP等級之間的意義

第1個數字代表抵抗固定異物,如:灰塵及碎屑的防護等級。此範圍介於0(無防護)到6(對灰塵的高度防護)。第2個數字代表抵抗液體異物,如:水的防護等級。此防護範圍介於0(無防護)到8(對液體的高度防護)。

 

IP等級可改善設備的使用壽命和使用者的安全要求。為確保達到上述目的,TiMOTION的所有產品都可依據應用環境需求,客製化IP等級,並進行相關的測試。

 

如何判讀IP防護等級

IP

6

8

異物

   防護   

第1個數字:

   固體防護   

第2個數字:

   液體防護   

 

 

常見的IP等級

IP42

一般來說,IP42防護適用於室內應用,因此灰塵和水並不是很大的影響因素,例如:在電視升降架、家用沙發、起身椅、或居家電動床。此類家用電動推桿可參考我們的TVL3TA5PTA6TA14電動直線推桿型。

 

IP54

IP54等級比IP42更為普遍,防護等級也更高,可讓電動推桿在易變的環境中操作,例如:醫院、牙醫診所或倉庫。此防護等級可參考我們的TA4TA23等電動推桿型號。

 

IP66

IP66為我們所提供的最高防護等級之一,可讓電動推桿達到防水等級。IP66等級的電動規桿通常運用於室外較嚴峻條件的環境,例如:農場、工地。同時,IP66也很適合醫療和病患移動性設備,例如:泳池升降機、醫療床。此防護等級可參考我們的TA16TA23TA31

 

IP69K

我們也提供IP69K的防護等級,此等級為業界最高防護等級之一。IP69K是專門針對高溫及加壓水柱的防護等級。具有此防護等級的推桿可運用在高壓軟管噴灑的應用環境,例如:在農業環境中,灰塵、汙垢及化學物等異物都很常見。關於IP69K等級的推桿,可以參考我們的MA1MA2MA5JP3JP4

 

 

第7章

位置反饋傳感器

 

在選定特定電動推桿型號之前,我們相信顧客必需被告知及教育電動推桿相關的重要配件及功能。這篇我們會介紹4個主要位置回饋感應器: 霍爾傳感器、可變電阻器、磁簧開關、光學藕合器。

 

如何運作

電動推桿裝配置回饋傳感器時,推桿可主動傳出其行程位置至控制系統(有時稱為定位)。這些輸出訊號的傳感器也可讓控制盒在任何時間,準確的調整推桿的行程。

 

並非所有的應用設備都需要有位置回饋的電動推桿,通常是需要比較複雜操控功能的應用設備會需要位置反饋的線性推桿。舉例來說,若推桿需要與另一個推桿同步移動,位置回饋傳感器對於監控及確保兩個推桿維持同步運作是必要的。

 

另外,位置回饋傳感器對於需要記憶定位及需要知道電動推桿在任何時間的行程位置也是很關鍵的裝置。這些可能包括但不限於馬達速度、條件移動及其他特性。

 

位置反饋傳感器的常見類型

霍爾傳感器

霍爾傳感器為TiMOTION(第一傳動)最建議電動推桿使用的位置感應器類型,因為其體積小,適合小型的應用空間,此外,對於定位和同步功能,霍爾傳感器也能提供較高的解析度及數位輸出。

註:TiMOTION(第一傳動)的控制系統僅設計與霍爾傳感器整合。我們的控制系統不會記錄其他類型感應器的回饋。

 

霍爾傳感器是藉由磁場啟動,由2個重要的特性構成:磁感應強度及磁性。霍爾傳感器的輸出訊號為器材周圍的磁場密度作用。當傳感器周圍的磁場密度超過事先決定的臨界值,傳感器會偵測到並產生輸出電壓,稱之為霍爾電壓或VH。 

 

霍爾傳感器因為較低的成本、較長的使用壽命、以及良好的運作品質,因此被廣泛地使用在各類的應用設備裡。 

 

可變電阻器

可變電阻器也稱為POT傳感器,一般來說是工業應用市場裡最常被使用的輸出傳感器。可變電阻器有兩個固定接點與一個滑動接點,可經由滑動而改變滑動端與兩個固定端間電阻值的電子零件。使用時會因會滑動端的位置形成不同的分壓比率,改變滑動點的電位,進而輸出一種電動訊號。 

 

換句話說,阻力決定位置。電動推桿的螺桿轉動時,滑動端和兩個固端連接器間的阻力值會改變。每個阻力值對應於電動推桿的行程的位置。

 

POT比霍爾傳感器更具優勢的功能為動力關閉時,POT會保留位置資訊,但霍爾傳感器會失去位置資訊,必須要重新設定才能偵測現在的位置。然而,由於初期的安裝程序問題,相比較於霍爾傳感器,POT的位置反饋的準確性較低了一點,但這並不影響整體POT使用上的位置回饋功能。

 

磁簧開關

磁簧開關為磁性回饋傳感器。磁簧開關原理為利用磁場操作電路開關,包含一個磁簧管,兩邊端點的簧片密封在玻璃管中,兩個簧片交疊但有一小段間隙。簧片一般為開啟狀態,但在磁場出現的時候會關閉,反之亦然。此開關可能利用線圈啟動,讓簧片開關回到其原始位置。隨著螺桿的每個旋轉力量及線性推桿行程的位置,簧片開關會開啟或關閉。

 

TiMOTION(第一傳動)特別在磁簧開關安裝在有安全鎖功能的手控器裡,當安全鎖被打開或使用磁簧開關調整推桿末端行程時,傳感器會感測並傳送訊號。

 

光電藕合器

光電藕和器有時候會使用於TiMOTION(第一傳動)電動推桿。光電藕合器將光線轉換為電子信號作用,當螺桿旋轉時,光遮輪也會同時旋轉,遮斷光線至光電藕合器。光電藕合器在感應到光線被阻擋時會傳送訊號。光遮輪每一次完整旋轉,會讓光電藕合器傳送25個訊號。 

 

 

結論

我們希望此篇電動推桿指南可以協助您對於電動線性推桿和整體系統的挑選有更完整的了解和基礎。TiMOTION(第一傳動為垂直整合的電動推桿系統製造商,能提供您完整的客製化系統解決方案以符合您專案規格的需求。想了解更多關於我們的產品或客製化服務,請與我們的全球團隊聯絡

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