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伺服電動缸選型全攻略:推力、行程、精度一次算對
你是否遇過電動缸定位不穩影響良率或換線後每次原點復歸都要等很久?當你開始評估「用伺服電動缸取代氣缸」,關鍵通常不是買不買,而是怎麼選、怎麼整合、怎麼算才不會買錯。
伺服電動缸是什麼?先搞懂「電動缸/伺服電動缸/微型電動缸」的差異
- 電動缸:把馬達旋轉轉成直線位移的致動器。
- 伺服電動缸:以伺服系統做閉迴路控制,可更精準控制位置、速度,在某些架構下也能做力控。
- 微型電動缸:把同樣概念縮小,常見 DC 供電(如 24V),更在意配線、散熱、安裝空間與控制整合。
伺服電動缸工作原理:馬達+螺桿+編碼器,如何做到精準定位?
伺服電動缸是經由伺服馬達帶動聯軸器或是減速機,經由螺桿輸出推力與位移的傳動元件,選型時需考慮螺桿類型、導程、軸承配置、潤滑策略、溫升與安裝剛性,這些都會影響推力、速度、精度與壽命。電動缸的螺桿類型怎麼選?
1.滾珠螺桿伺服電動缸
效率高、速度表現好,常用於高速往復、定位搬運、一般壓合。缺點是較怕污染與衝擊;高負載或高占空比下,溫升與潤滑要規劃,否則壽命會下降。2.行星滾柱螺桿伺服電動缸
承載能力與剛性較高,適合高推力、長時間出力或重載壓裝。通常成本較高、結構較複雜;若只是一般推力需求,可能會過規。3.梯形螺桿(導螺桿)微型/經濟型電動缸
結構簡單、成本較低,常用於較低速度、較低占空比、載重不大的推拉定位。有些導程具自鎖特性,但效率較低;若用在高速高推力,容易遇到溫升、磨耗與效率不足。伺服電動缸怎麼分類?活塞桿型、滑台型、長行程型一次講清楚
1.活塞桿型伺服電動缸(推拉直線)
外觀與使用方式接近氣缸,適合 Z 軸升降、推料、定位、夾治具驅動。注意:活塞桿型不適合承受側向力與彎矩;若工件偏心或導向不足,容易縮短壽命,通常要搭配外部導軌或提高安裝剛性。2.滑台型伺服電動缸(抗側向力、搬運定位)
把導向整合在本體,較能處理側向力與彎矩,常用在取放、對位、組裝搬運。優點是剛性與重複定位較好、機構整合較快;缺點是體積與成本通常較高。3.同步帶/長行程型電動缸(長行程、節拍導向)
適合長行程搬運、移載、門型架構等,速度上限較高。要注意剛性、背隙與張力管理會影響定位。選型時先排序:你要的是精度優先,或節拍優先。想根據應用需求選擇合適的伺服電動缸?
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伺服電動缸選型必算 6 大參數:推力、行程、速度、精度、剛性、壽命
1.推力:先算負載,再加安全係數
推力不只看重量,至少要納入:重量、摩擦、加速度、效率、外力(如壓裝反力)。工程上常加安全係數(依風險與衝擊調整,例如 1.3~2 倍)。若是取代氣缸,也要考慮原本氣壓波動造成的出力不穩,改成可控後,製程參數可能需要重整。2.行程:有效行程+安裝裕量
先定義有效行程,再加上緩衝、對位誤差、干涉與配線彎折半徑等裕量。行程選錯常導致後續改機構或重新下單。3.速度:不要只看最高速度
速度提高會帶來發熱、潤滑負荷與磨耗。建議用「節拍」描述需求:每分鐘往復次數、加減速曲線、停留時間,這些會決定熱負荷與壽命。4.精度與反覆定位精度:周邊條件很關鍵
精度不是只看本體規格。安裝面剛性、導軌、原點檢知器與溫升,都會影響反覆定位精度。選型時要把「機構剛性與檢知器配置」一起列入。5.剛性:避免側向力/彎矩直接上到電動缸
偏心載重、導向不足、安裝面不平會讓螺桿與軸承承受不該承受的力,造成背隙與異音。常見解法:導軌分擔側向力、提高平行度/同心度,讓電動缸主要承受軸向力。6.壽命:把環境與維護寫進規格書
粉塵、油霧、溫度、清洗方式、占空比、現場能否定期潤滑與停機保養,都要寫進規格書。對採購而言,這會直接影響總持有成本(TCO)。伺服電動缸 vs 氣缸/油壓缸:什麼情況該換?什麼情況先別換?
什麼情況適合用伺服電動缸?
1.需要可調定位、可調速度,或需要力控(壓裝、貼合、測試)。2.希望改善能源、噪音或降低對空壓系統依賴。
3.希望維護更可控,並透過診斷降低停機風險。
什麼情況先別急著換?
1.動作很單純、兩點到位、精度要求低,且現有空壓系統成熟。2.環境條件嚴苛(粉塵、液體、腐蝕),但沒有配套防護與維護策略。
3.目前缺乏整合資源(控制、配線、參數調校),導入風險高。
微型電動缸選型重點:24V、無電池絕對編碼器、配線與小型驅動器
微型電動缸常見限制:空間小、配線難、需要 DC 供電(如 24V)、希望停機後快速恢復。若設備在意復歸時間,可評估絕對式編碼器方案,減少原點復歸流程與維護負擔。免原點復歸為什麼重要?
多軸設備或常斷電/急停的產線,復歸時間會直接影響稼動率。若能降低復歸需求,整機效率通常更穩定。微型電動缸的 3 個檢查點
1.散熱與占空比:尺寸小,熱衰退更明顯。2.配線與彎折半徑:空間小更容易線材受力,造成間歇異常。
3.控制模式:DC 供電、是否總線通訊、是否內建驅動器,會影響整機設計。
控制與通訊整合:PLC、伺服驅動、EtherCAT/Modbus 怎麼選?
控制介面常見三類:脈波、類比、總線(如 EtherCAT)。若你要高速同步、多軸插補、較完整的診斷能力,總線方案通常更合適;但也需要更好的佈線、同步與調試能力。採購端可把問題問清楚:我們買的是單一電動缸,還是包含驅動器、通訊、參數與診斷的整套方案?這會影響導入時間與風險。
伺服電動缸常見選型錯誤:為什麼你的電動缸很快壞?
錯誤 1:讓電動缸承受側向力/彎矩
活塞桿型直接推偏心工件、導向不足,容易造成背隙、異音、精度飄。做法是:導軌分擔側向力、改善平行度與同心度,避免本體承受不必要的力。錯誤 2:只看最高速度,不看占空比與溫升
高節拍下會持續發熱,造成精度漂移與磨耗加速。選型要把節拍、加減速、停留時間、環境溫度一起列入。錯誤 3:維護策略沒寫清楚
粉塵、油霧、清洗方式與潤滑週期若未規劃,壽命與穩定性會受影響。若希望低維護,就要把防護等級、保養週期、備品策略寫進規格與 SOP。CTA
為什麼選 Thomson 伺服電動缸?PC 系列優勢、RediMount 與導入流程
若目標是把氣缸升級為伺服電動缸,或要提高節拍與可控性,Thomson 建議是:用可評估的方式推動氣動轉電動,並把節能與系統簡化納入決策。同時也強調按需耗能、噪音與維護等面向,讓採購能用 TCO 角度比較。PC Series:性能與空間的平衡
PC 系列主打高性能與較緊湊的設計,並提供多種配件與選項,可搭配伺服馬達,便於整合與規格配置。RediMount:縮短馬達安裝時間
電動缸導入常卡在馬達法蘭與安裝。RediMount 的設計目標是降低安裝與轉接的時間成本,並提高相容性,減少客製轉接帶來的風險。建議導入流程
1.定義需求:推力、行程、節拍、精度、環境、安裝限制。2.拆成本:能源、維護、停機、良率。
3.定規格:占空比、溫升、維護與備品策略。
4.試產驗證:先導入單站,跑順控制與診斷。
5.擴線標準化:固化參數、安裝與保養 SOP。
伺服電動缸常見問題 FAQ
Q1:伺服電動缸一定比較省電嗎?
常見情況下,電動方案較容易做到按需耗能;但是否省電仍取決於節拍、負載、控制方式與原本空壓系統效率。建議用能源+停機+維護綜合比較。Q2:精度只看型錄就可以嗎?
不建議。反覆定位精度與穩定性會受到機構剛性、安裝、導向、檢知器與溫升影響,需一起評估。Q3:微型電動缸一定要絕對式編碼器嗎?
不一定。若你在意停機後快速恢復、或設備常斷電/急停,絕對式編碼器較有價值;若流程允許復歸,則可依成本與需求取捨。Q4:採購端最該向工程要哪些資料?
推力/行程/節拍、精度與反覆定位需求、環境條件、安裝方式(側向力/彎矩)、控制介面(脈波/類比/總線)。資料齊全才有辦法做同級比價。結論:伺服電動缸選對,產品良率與維護成本一起改善
伺服電動缸的核心價值在於:把動作變成可控制、可診斷、可追溯。用六大參數(推力、行程、速度、精度、剛性、壽命)定義需求,再用結構分類(活塞桿型、滑台型、長行程型)對應應用,可明顯降低選型風險。微型電動缸則要把 DC 供電、配線、散熱與控制整合先規劃,才能真正穩定。
Thomson 的 PC 系列與 RediMount 相關設計重點在於提高整合效率、降低安裝與導入成本,適合用在需要加快導入速度、並希望把規格標準化的專案。
