電動代替液壓，伺服電動缸取代液壓系統(tǒng)——用于全自動工件成型、壓制或自動化裝配越來越多地采用機電一體化驅動技術。對用戶而言，除顯著降低運行成本外，無級調節(jié)特性也是首要的決定性優(yōu)勢。Ortlieb精密設備公司將如SICKStegmann的SKS36等電機反饋系統(tǒng)用于旗下的SERAC®伺服電動缸，進而確保高可用性的精確位移測量和位置調節(jié)。如圖1所示

在同一機器上加工不同強度的工件和毛坯、利用單一電動缸運動模式執(zhí)行多個工序、無級順暢移動至不同加工位置——在許多情況下，相對于液壓和氣動驅動，伺服技術擁有決定性優(yōu)勢。“因此，帶有運動控制功能的機電一體化系統(tǒng)勢不可擋。”位于Kirchheim/Teck的Ortlieb精密設備有限產品經理NielsSelig解釋道。“此時，我們察覺到市場上的風向標發(fā)生了改變，無論是針對新設備還是翻新改造——尤其是當比較運行成本時，伺服驅動技術也顯著優(yōu)于液壓和氣動系統(tǒng)。”為使機電一體化系統(tǒng)能高精度完成塑型或鉚接工藝，必要時可以做多根伺服軸同步運動，伺服電動缸（如Ortlieb的SERAC®產品系列中）使用了高可用性的精確位移測量系統(tǒng)——例如配備HIPERFACE®接口的SICKStegmann旋轉電機反饋系統(tǒng)SKS36。

Ortlieb：夾持與伺服絲杠技術的“精密公司”

100多年來，位于Kirchheim/Teck的Ortlieb公司將自身定位為“精密公司”，在工件與工具夾持以及伺服電動缸領域提供經濟、精確的解決方案。“基于我們的研發(fā)和專利已定義了眾多重要的夾持技術DIN標準，”NielsSelig指出。“從標準的壓緊式夾鉗到單個生產的非標夾持解決方案，我們一站式提供靈活的標準化和客戶定制化解決方案。”機電一體化構件和伺服電動缸已成為公司日益重要的第二大支柱，其將于2017年春入駐其中一所位于巴登-符騰堡州的最具創(chuàng)新力、建筑和能效方面均達最高標準的公司辦公樓。其中，預先連接安裝的完整解決方案是重中之重，其由可模塊化配置的伺服電動缸組成。“電機、絲桿、編碼器和剎車閘（如需）均已完整集成在電缸中，”NielsSelig說道?；诠驹诮z桿技術領域擁有的特殊專利技術，SERAC®伺服電動缸展現出非同一般的性能。

SERAC®伺服電動缸匯集航天和機械制造領域的專有技術

正如“電動代替液壓”這一口號，Ortlieb憑借SERAC®伺服電動缸產品系列，為取代液壓缸和氣缸提供創(chuàng)新解決方案。各個型號的外殼構造、電機規(guī)格、扭轉止動裝置或固定方式各不相同，均因較高的集中大推力和集成性而出眾。在小零件裝配或沖壓、成型和鉚接的不同工業(yè)應用領域中，該產品系列在極其惡劣的運行條件下屢經考驗。SERAC電缸的技術基礎是最初為航天領域研發(fā)的特殊行星滾柱絲杠，其主要特征在于重量極輕，無需附加減速齒輪即可實現精確定位?；贒LR（德國航空航天中心）遍布全球的專利，Ortlieb研發(fā)出ASCA®行星絲杠，并為機電一體化系統(tǒng)中的應用進行批量生產。許多SERAC®型號的作動絲桿可實現僅一毫米的微小導程，從而能夠通過電缸達成極為精確的作業(yè)點移動。其前提在于支持同等精確的位移測量和定位的編碼器，如電機反饋系統(tǒng)SKS36。

電機反饋系統(tǒng)SKS36調節(jié)精確定位

Ortlieb將配備HIPERFACE®接口的SICKStegmann電機反饋系統(tǒng)SKS36應用于所有SERAC®產品系列。“其緊湊的設計可確保較短的電機安裝長度”，NielsSelig列舉出一向重要結構優(yōu)勢。事實上，精心設計的系統(tǒng)結構使得外殼直徑僅為36mm，而結構高度（不含軸）同樣極小，僅為37mm。正因如此，該款電機反饋系統(tǒng)僅“重”65g，是同類產品中結構最為緊湊的編碼器之一。作為Ortlieb伺服電動缸數字調節(jié)電路中的單圈型編碼器系統(tǒng)，SKS36通過細分為128個正弦/余弦周期的單圈旋轉，提供關于轉向、速度以及絕對位置信息的數值。同時，該系統(tǒng)還具有極高的可靠性和精度——這一點主要通過極小的碼盤實現，其位于旋轉軸的中間位置，借此杜絕任何偏心誤差。該碼盤上有128條線，專門研制的Opto專用集成電路對其進行掃描，從而產生具有極高線性度和插值可行性的正弦信號。“由此可極為精確地測量SERAC絲桿的進給量，并用于精確定位”，NielsSelig解釋道。只因行星滾柱絲桿的作業(yè)方式并非形狀配合，而是滾動摩擦配合。“故而可傳遞明顯更多的力，同時絲桿的使用壽命不受影響”，NielsSelig說道。“工作原理導致絲桿運行時會出現滑動，因此除編碼器外還需要額外的線性測量系統(tǒng)。這樣一來，通過兩個編碼器系統(tǒng)的相互配合，可實現<0.01mm的定位精度和±0.01mm的重復精度。”SKS36也由此以其高精度、高可用性和堅固性而出類拔萃。“伺服缸中允許的最高工作溫度遠遠低于編碼器指定的125°C，”NielsSelig描述道。“沖壓、成型和壓制期間可能出現的振動和沖擊將無損SKS36的功能可靠性。例如，在板材成型過程中，配備該電機反饋系統(tǒng)的SERAC®KH電缸可在三秒同步信號內完成超過4千萬次循環(huán)而無任何問題。”

機電一體化系統(tǒng)的多圈型和安全型解決方案

在Ortlieb電缸中，單圈型電機反饋系統(tǒng)SKS36因其精確度、方便的集成方式和可用性而令人信服。針對需要重復旋轉位移測量和定位的任務設置，多圈型電機反饋系統(tǒng)SKM36憑借內置的微型機械式傳動裝置測量最多4,096圈旋轉并以高達16,777,219步的分辨率輸出。

若以安全為導向考量機電一體化系統(tǒng)和驅動技術解決方案，SICKSTEGMANN的SIL2電機反饋系統(tǒng)SKS36S和SKM36S作為動態(tài)型精確伺服控制電路中的安全編碼器脫穎而出。這兩種系統(tǒng)可用于依據EN62061與IEC61508符合SIL2分級以及依據ENISO13849-1符合性能等級(PLd)的應用。因此，它們可提供經認證的功能安全，即能夠以安全為導向對伺服電動缸與機電一體化系統(tǒng)的功能和功能鏈進行有關轉速、轉向和停機狀態(tài)的監(jiān)控。SICKStegmann電機反饋系統(tǒng)可借此提供機電一體化系統(tǒng)中的多種位移測量和定位選項——不只是在Ortlieb的電缸中。如圖3