隨著機(jī)電式推桿設(shè)計(jì)師逐步將電子元件集成到推桿殼體中，它所帶來的控制和效率優(yōu)勢為通往長期以來一直被油缸壟斷的應(yīng)用領(lǐng)域打開了大門。這些相同的電子元件，加上電動(dòng)推桿的近期新應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，促成了一種模塊化設(shè)計(jì)策略，使電動(dòng)推桿的定制化變得更加容易，進(jìn)一步增強(qiáng)了其相對于液壓推桿的優(yōu)勢。

運(yùn)動(dòng)控制模塊化

模塊化設(shè)計(jì)方法是諸多其他市場中普遍采用的方法。例如，在園藝市場，一些線頭割草機(jī)配備了基本的手柄、電機(jī)和連接器，用戶可以將其與吹葉機(jī)、磨邊機(jī)、旋耕機(jī)或原始修剪機(jī)相連。在電子行業(yè)，蘋果應(yīng)用程序平臺催生了成千上萬的新生產(chǎn)力和娛樂選項(xiàng)。電動(dòng)執(zhí)推桿制造商現(xiàn)在提供相同類型的可互換功能，使機(jī)器設(shè)計(jì)人員有更多理由從液壓推桿轉(zhuǎn)向電動(dòng)推桿。

在機(jī)電式推桿中添加電子元件是模塊化的一次突破，打開了一扇通往無數(shù)軟件選項(xiàng)的大門，可提供控制、分析、診斷及許多其他液壓系統(tǒng)所不具備的功能。這種智能與適配器、線束等其他可定制組件相結(jié)合，使添加附件、軟硬件變得更加輕松和更具性價(jià)比。三個(gè)可以輕松添加到核心電動(dòng)推桿的全新模塊示例是力反饋、負(fù)載阻尼以及手動(dòng)釋放和控制。

添加力反饋

由于控制和維護(hù)等眾多原因，了解推桿所承受的應(yīng)力對用戶來說至關(guān)重要。在液壓系統(tǒng)上添加力反饋是可能的，但很復(fù)雜。液壓技術(shù)設(shè)計(jì)非常成熟，如要變更，將涉及重新設(shè)計(jì)許多組件，而這些組件僅與當(dāng)前應(yīng)用相關(guān)。由于沒有電子部件，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員不得不使用不太先進(jìn)的測量技術(shù)，例如根據(jù)泵電流變化來計(jì)算壓力。

在傳統(tǒng)機(jī)電式推桿上增加力反饋也頗具挑戰(zhàn)性。這種類型的功能通常需要從頭開始重新設(shè)計(jì)推桿。制造商可以使用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，但必須進(jìn)行尺寸、形狀或其他調(diào)整。盡管設(shè)計(jì)人員可以制定出一個(gè)定制化解決方案，但要實(shí)現(xiàn)該解決方案會很費(fèi)力，組件可能更昂貴，而且該解決方案可能不容易適應(yīng)其他應(yīng)用。

通過智能推桿來設(shè)計(jì)面向未來的應(yīng)用則要容易得多。智能推桿約80%的技術(shù)是一種多個(gè)應(yīng)用所采取的核心技術(shù)。（圖1）制造商將這項(xiàng)核心技術(shù)與力反饋功能分開設(shè)計(jì)，例如利用應(yīng)變計(jì)等裝置。與依賴電機(jī)電流進(jìn)行測量相比，這是一種更具代表性的壓力測量方法。只需將幾根電線從推桿插入控制系統(tǒng)即可連接應(yīng)變計(jì)，而無需添加復(fù)雜組件來測量液壓系統(tǒng)中的壓力。

圖1.使用智能電動(dòng)推桿，您可以立即享受力反饋等即插即用控制功能的優(yōu)勢，而無需花費(fèi)寶貴的時(shí)間進(jìn)行布線、安裝和測試。（圖片由 Thomson Industries，Inc.提供）

負(fù)載阻尼

同一核心技術(shù)在用于提供負(fù)載阻尼時(shí)也無需任何改變。長期以來，承受沖擊載荷的能力一直是液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢。液壓油的不可壓縮性有助于吸收沖擊并防止振動(dòng)損壞所有其他系統(tǒng)組件。幸運(yùn)的是，現(xiàn)在可以在電動(dòng)推桿上添加這種減震器，而無需改變核心結(jié)構(gòu)。

減震器可以連接到執(zhí)行器后部的適配器上，從而增加組件的總長度和重量（圖2）。這種更改包括減震墊圈，它們可以沿推桿的負(fù)載路徑發(fā)生彈性變形并耗散能量。當(dāng)推桿延長管受到?jīng)_擊載荷時(shí)，與之相連的減震器會根據(jù)沖擊載荷的方向伸展或壓縮，然后返回到其原始位置。

圖2.減震選件安裝在后部適配器和外殼之間，使推桿能夠吸收沖擊載荷。（圖片由 Thomson Industries，Inc.提供）

行程距離主要取決于沖擊本身的功率，但也受負(fù)載大小、溫度、沖擊負(fù)載速度和安裝位置的影響。減震適配器可防止正負(fù)沖擊載荷作用在推力組件的其他機(jī)械部件上，包括滾珠螺母、滾珠絲杠和推力軸承。它延長了推桿的使用壽命，消除了沖擊載荷作為液壓系統(tǒng)在更多應(yīng)用中的競爭優(yōu)勢。

手動(dòng)制動(dòng)器釋放和控制

當(dāng)涉及在推桿設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛的無刷電機(jī)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)核心技術(shù)可以采用手動(dòng)制動(dòng)器釋放和控制，與液壓系統(tǒng)相比，具有安全、維護(hù)和節(jié)能等方面的優(yōu)勢。

手動(dòng)制動(dòng)器釋放模塊允許操作員在機(jī)器部件卡住、損壞或出現(xiàn)其他問題時(shí)用手進(jìn)行移動(dòng)。該模塊使機(jī)器能夠在施加了負(fù)載和/或重力的情況下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，向電源或電池提供再生電流以幫助控制運(yùn)動(dòng)（圖3）。

圖3.當(dāng)機(jī)器部件卡住、斷裂或處于尷尬位置時(shí)，電動(dòng)推桿可以手動(dòng)移動(dòng)到方便用戶進(jìn)行維護(hù)的位置。手動(dòng)制動(dòng)器釋放選項(xiàng)可分離抱閘，以便延長管可以在負(fù)載及重力輔助下伸展或縮回至所需位置。（圖片由 Thomson Industries，Inc.提供）

這些功能可以很輕松地添加到使用無刷電機(jī)及適應(yīng)性設(shè)計(jì)的推桿中。而要在液壓系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)這些功能則非常困難，通常無法做到。液壓系統(tǒng)必須始終通電并不斷消耗能源。無法做到進(jìn)行停機(jī)維護(hù)而不影響應(yīng)用的生產(chǎn)力。

模塊化世界的生命力

在模塊化世界中，設(shè)計(jì)人員會選擇適合其應(yīng)用的附加組件，正如他們現(xiàn)在對許多其他類型組件所做的那樣。他們先選擇零件、電壓、負(fù)載和行程來確定核心驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需求，然后選擇其他選項(xiàng)作為附加組件，例如環(huán)境條件、控制和電氣要求等。實(shí)用的附加組件還可能包括上述力反饋、負(fù)載減震和制動(dòng)/控制選項(xiàng)，具體取決于具體制造商提供的附件。

在真正的模塊化世界中，為通用技術(shù)平臺設(shè)計(jì)附件而不是一切從頭開始設(shè)計(jì)的能力推動(dòng)了以前無法想象的全新功能性的開發(fā)。這種方法非常適合電動(dòng)推桿制造商。他們正不斷挑戰(zhàn)極限并探索新的電機(jī)技術(shù)、替代性絲杠技術(shù)等，以提供新價(jià)值和更強(qiáng)大的解決方案。

盡管物理學(xué)表明，只需將絲杠和電機(jī)變得更大，就能使推桿移動(dòng)更重的負(fù)載，但終極挑戰(zhàn)在于如何在相同或更小的外殼內(nèi)實(shí)現(xiàn)高輸出。利用模塊化設(shè)計(jì)的可能性是應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的一種方法。當(dāng)用電動(dòng)推桿取代龐大的液壓系統(tǒng)時(shí)，使用附加組件可能會實(shí)現(xiàn)高回報(bào)