線性致動器的工作週期是什麼？
線性致動器工作週期不是適用於所有驅動技術的單一通用百分比。對馬達驅動的電動致動器而言，它通常表示通電時間在通電時間加停機時間中的占比。對氣壓缸而言，工程師通常需要更完整的工況輪廓：循環頻率、行程時間、停留、負載、速度、緩衝、耗氣需求、閥工作狀態與累積行程。
這個區分可以避免常見選型錯誤。氣壓缸可以整天運動而不需要馬達冷卻停頓，但仍可能超出允許速度、衝擊能量、操作頻率、導向負載或元件壽命假設。電動致動器即使完成較少行程，也可能因馬達在負載下持續通電而過熱。
重點摘要
- Thomson 以馬達通電時間定義電動工作週期。
- SMC 只針對特定高頻氣壓缸與建議迴路列出最高 15 Hz。
- 氣動選型還需要速度、負載、緩衝、耗氣量、閥工作狀態、累積行程與明確失效標準，而不是直接套用電動百分比。
電動致動器工作週期是在規定參考期間內，致動器馬達通電的比例。氣動工況輪廓則記錄循環、行程、停留、速度、負載、壓力、環境、停止方法、運轉小時與驗收使用的失效標準。循環時間包含伸出、伸出停留、縮回與回程停留。
最清楚的規格會分開三個問題：電動馬達通電多久、氣動機構多久動作一次，以及運動負載必須耗散多少能量。一個百分比無法同時回答三者。
依我們審查應用的經驗，團隊常記錄命令循環時間，卻漏掉電動軸的通電停留，或氣動軸進入緩衝前的速度。即使名義循環次數不變，這些遺漏條件也可能改變真正的限制因素。
對不同線性致動器而言，工作週期代表什麼？
Thomson 的電動致動器範例運轉 15 秒、休息 45 秒，得到 25% 馬達工作週期（Thomson, Linear Actuators - Duty Cycle，存取於 2026）。這個公式適合馬達通電時間，而氣壓缸需要循環、速度、能量與壽命檢查。
這個詞會隨討論元件而改變。請問清楚：什麼被啟動、什麼在移動，以及製造商想保護哪個限制。
| 元件或系統 | 有用的工作量測 | 主要限制機制 | 應要求的資料 |
|---|---|---|---|
| 電動線性致動器 | 指定期間內的馬達通電百分比 | 馬達、齒輪箱、煞車、電子元件、螺桿、溫度 | 負載-工作圖、參考期間、環境限制、通電保持規則 |
| 氣壓缸 | 循環/分鐘、行程/分鐘、速度、行程、衝擊能量、運轉小時 | 密封、導向、緩衝、止擋、氣路、污染 | 型號頻率/速度限制、負載與力矩資料、緩衝額定值、測試條件 |
| 電磁閥線圈 | 通電時間或連續/間歇線圈額定值 | 線圈溫度與絕緣 | 電壓、頻率、環境限制、線圈工作額定 |
| 壓縮機 | 加載/運轉時間或平均需求除以可用容量 | 馬達與機頭溫度、控制方式 | FAD 容量、壓力帶、儲氣桶、備用容量、目標工作率 |
不要把一列的額定值移到另一列。連續額定的閥線圈，不代表氣壓缸適合無限制循環。能承受機械循環的氣壓缸，也不能證明旁邊的電動致動器能在同一期間保持通電。
若要做更廣泛的技術比較，請參考不同類型線性致動器指南，以及氣壓缸與電動致動器選型指南。另有氣壓缸與致動器術語指南說明父類別關係；本頁用於工作輪廓計算。
如何計算電動線性致動器工作週期？
Thomson 將電動致動器工作週期定義為馬達通電時間除以通電時間加停機時間；其 WhisperTrak 範例使用 10 秒通電與 90 秒停機得到 10%（Thomson, WhisperTrak Electric Linear Actuator，存取於 2026）。先計算比值，再驗證負載與溫度條件。
請使用製造商的參考期間與定義：
工作週期 (%) = 通電時間 / (通電時間 + 停機時間) x 100假設一個機台順序包含 8 秒伸出、7 秒縮回、5 秒通電保持，以及 80 秒馬達斷電：
通電時間 = 8 + 7 + 5 = 20 秒
參考期間 = 20 + 80 = 100 秒
工作週期 = 20 / 100 x 100 = 20%只有當產品定義中馬達、煞車或驅動器在負載下保持通電時，才把保持時間計入。可在斷電時以機械自鎖保持的致動器，與在靜止時持續輸出電流的驅動器，熱輪廓不同。
百分比本身並不完整。Thomson 表示，允許工作週期取決於最大額定負載與環境溫度，因此有效計算還需要用來建立限制的產品條件。請記錄全部六項：
- 已計時的伸出與縮回。
- 真實生產順序下的通電停留、煞車釋放、點動與設定動作。
- 環境溫度。
- 負載方向、側向負載、安裝對位，以及機構在完全伸出時的反應。
- 供應電壓與控制器限制。
- 精確資料表參考期間，包括任何會改變允許百分比的負載或溫度曲線。
不要因為計算出 20%，而型錄寫 25%，就直接核准致動器。兩者必須使用相同負載、環境條件、計時慣例與產品配置。
氣壓缸工作週期是另一種工程問題
SMC 對其 CM2-X3423 在 25 mm 行程下公布 12 Hz 最大操作頻率，對 CQ2-X3423 在 5 mm 行程與建議迴路條件下公布 15 Hz（SMC, High Speed/High Frequency Cylinder，存取於 2026）。因此，氣動工作週期取決於產品與條件。
壓縮空氣不會造成和電動致動器相同的馬達繞組冷卻問題。氣壓缸的限制來自重複滑動、密封狀態、導向負載、衝擊、緩衝能力、管路與閥流量、潤滑、溫度、污染，以及累積移動距離。
無桿氣壓缸可以在沒有外部活塞桿的情況下重複線性運動，但其滑座負載、速度、進入緩衝速度、迴路流量與累積行程，仍會定義可接受的工況輪廓。
電氣限制仍然存在。即使氣壓缸靜止，電磁閥線圈也可能在長時間停留中保持通電，因此溫度暴露會持續而不需要下一次氣壓缸行程。感測器與煞車有各自限制。比例閥與控制器也一樣。請分別處理每個元件，不要把它們合成單一致動器百分比。
對氣動設備而言，「休息時間」通常不是第一個選型變數。十秒停頓可能讓閥線圈降溫，但不會抹掉密封行程、不會反轉側向負載磨耗型態，也不會降低下一次行程末端衝擊的動能。
當循環時間很激進時，請使用高速氣壓缸規格清單；當移動工具有偏移重心時，請檢查線性致動器側向負載。
如何建立氣動工作輪廓？
ISO 19973-3:2015 規定活塞桿式氣壓缸的可靠性測試程序與報告，而 ISO 19973-1 要求標示測試條件與統計評估（ISO, ISO 19973-3:2015，2015；ISO, ISO 19973-1:2015，2015）。請建立可重現的操作輪廓，而不是模糊的「24/7」標籤。
從一個完整機台循環開始。分別記錄每個動作與停留，再計算頻率與行程。
循環時間 = 伸出 + 伸出停留 + 縮回 + 縮回停留
每分鐘循環數 = 60 / 以秒為單位的循環時間
每循環往返行程 = 2 x 行程
每班行程 = 每循環往返行程 x 每班循環數範例：一支氣壓缸以 6 cycles/min、400 mm 行程運轉 8 小時班次。
每班循環數 = 6 x 60 x 8 = 2,880 cycles
每循環行程 = 2 x 0.4 = 0.8 m
每班行程 = 2,880 x 0.8 = 2,304 m，或 2.304 km這個結果不是壽命預測。它是暴露值，用來和供應商測試、維護間隔、密封資料、導向限制，以及應用可接受性能損失比較。
| 工作輪廓輸入 | 記錄內容 | 為什麼重要 |
|---|---|---|
| 循環定義 | 伸出、停留、縮回、停留、中止循環 | 防止不同團隊計入不同事件 |
| 行程與頻率 | mm、cycles/min、hours/shift | 把日曆時間轉換成循環與行程 |
| 負載幾何 | 質量、方向、重心偏移、力矩 | 定義導向與軸承反力 |
| 運動 | 平均與峰值速度、加速度、進入緩衝速度 | 控制流量需求與停止能量 |
| 氣路 | 動態壓力、閥、管內徑、接頭、排氣限制 | 顯示氣壓缸是否供氣不足或背壓過高 |
| 環境 | 溫度、顆粒、水、油、沖洗、化學品 | 改變密封、潤滑劑、腐蝕與感測 |
| 維護 | 檢查、清潔、潤滑、調整、更換限制 | 讓供應商測試可與工廠實務比較 |
請使用 Pneumatic Air Consumption Calculator估算使用點需求。如果已知可用流量但不確定運動時間，請用 Stroke Time Calculator做初步估算，再在真實機台上動態確認。
控制高循環氣動運轉的限制
SMC 引用的高頻系列可達 2,500 mm/s，但其型錄也依型號與缸徑把允許動能限制在 0.16-0.98 J（SMC, High Speed/High Frequency Cylinder，存取於 2026）。頻率、速度、負載與停止能量必須同時通過。
找出最小限制。
最小的公布限制支配選型。一支氣壓缸可能符合所需每分鐘循環數，卻因載荷到達端蓋時動能過高而不適用。Parker 的工程資料要求設計者使用移動負載與最大活塞速度評估氣壓缸緩衝能力（Parker, Pneumatic Actuator Application Engineering Data，存取於 2026）。
請把這些限制當成連動系統檢查：
- 操作頻率：精確型號限制。
- 活塞或滑座速度：正常行程加上加速與減速區。
- 動能：移動質量、峰值速度、方向、外力、進入緩衝條件，以及所選停止裝置的公布容量。
- 導向負載與力矩：每個相關軸向上的載荷重心。
- 動態壓力與流量：在最高需求行程期間，使用實際閥、管路、接頭與排氣路徑，在氣壓缸埠口量測的壓力。
- 溫度：氣壓缸本體、密封、閥線圈、感測器與周邊箱體。
- 累積行程：單看循環數會隱藏 5 mm 測試行程與 2,000 mm 生產行程在相同頻率下巨大的機械暴露差異。
- 失效標準：洩漏、漂移、速度下降、間隙、感測器錯誤、密封磨耗或無法完成循環。
耐久測試只適用於其標示配置。ISO 19973-1 指出，元件使用壽命會變化，並要求在報告可靠性結果時提供統計解讀、文件化條件與明確評估方法。單一樣本能證明的很少。
對連續生產，另見無桿氣壓缸在 24/7 運轉中的耐久性指南，了解如何把循環轉換成行程、資格證據與試點測試計畫。氣緩衝指南則涵蓋停止端問題。
應如何比較 25%、50% 與 100% 額定值？
IEC 60034-1:2026 適用於旋轉電機，而 Thomson 表示電動致動器工作週期額定值會隨負載與環境溫度而變（IEC, IEC 60034-1:2026，2026；Thomson, Linear Actuators - Duty Cycle，存取於 2026）。請把 25%、50% 與 100% 視為產品專屬宣告，而不是通用致動器等級。
兩個標示 25% 的致動器可能使用不同參考期間。一個可能在超過指定負載時下修額定；另一個可能使用負載-溫度圖。名義 100% 額定仍可能有力、速度、環境溫度、安裝、控制器電流、煞車使用或允許側向負載限制。
請用這個比較順序：
- 識別精確料號。
- 確認製造商的工作週期定義與引用參考期間。
- 比較兩個行程方向的連續與峰值負載，若提供相關圖表，使用負載-溫度圖。
- 檢查環境溫度。
- 判斷通電保持、煞車、點動、反轉、歸零與設定動作是否計入通電時間。
- 另外檢查速度、側向負載、背隙、螺桿壽命、煞車使用與控制器限制，不要把它們混入百分比。
- 當資料表未定義必要條件時，取得書面釐清，且必須列明真實順序、負載、溫度與安裝條件。
對氣壓缸，不要把這些百分比轉換成假設冷卻排程。請改用其公布頻率、速度、動能、負載、環境與壽命測試資訊。
投產前的機台驗證
ISO 4414:2010 涵蓋氣動系統中的重大危害，並把預期操作、調整、維護、可靠操作與不間斷服務納入範圍（ISO, ISO 4414:2010，2010）。請在真實機台上透過量測循環驗證致動器，同時套用現場能源控制與護罩程序。
測試或維修前，請隔離危險電氣與氣動能量。OSHA 29 CFR 1910.147 要求在涵蓋的維修作業中控制電氣、機械、液壓、氣動、熱能與其他危險能量（OSHA, Control of Hazardous Energy，存取於 2026）。
執行受控驗證順序：
- 記錄生產配方。
- 加入真實載荷、行程、方向、調壓壓力、環境條件、每天班次，以及每個會移動軸的設定或清潔模式。
- 量測足夠多的重複循環中的伸出、停留、縮回與回程停留時間，以暴露漂移。
- 對電動軸記錄馬達電流與外殼溫度；對氣動軸記錄氣壓缸、閥線圈與排氣行為。
- 在最大負載與速度下確認進入緩衝狀態。
- 檢查安裝、導向、管路、線纜與感測器是否出現反作用負載或干涉。
- 把每個量測值與其適用產品限制比較。
- 為溫度、洩漏、衝擊、漂移、循環時間變化、異常噪音、安裝鬆動、感測器錯誤與無法到達命令端點，定義停工閾值。
不要只在開機時驗證。生產節拍變更、新工具、載荷變更、控制程式修改、閥或管路替換，以及箱體改造後，都要重新檢查。這些變化可能在不改變致動器銘牌的情況下改變工況。
例如，更重的夾爪可能讓每分鐘循環數不變，卻增加導向力矩與停止能量。較小的替換閥可能讓程式不變，卻延長行程時間並降低動態壓力。
有用的調試記錄同時包含計時器與里程表：時間揭示熱暴露，循環數與行程揭示機械暴露。再加入負載幾何與停止能量，記錄就足夠具體，可與供應商證據比較。
線性致動器工作週期 FAQ 是什麼？
Thomson 的 15 秒通電與 45 秒停機範例等於 25%，而 SMC 公布了例如 25 mm 行程 12 Hz、5 mm 行程 15 Hz 的氣動限制（Thomson，存取於 2026；SMC，存取於 2026）。正確答案取決於致動器技術與產品條件。
25% 是每一種線性致動器的標準工作週期嗎？
不是。Thomson 使用 25% 作為計算範例，不是通用額定值。致動器允許百分比可能取決於參考期間、負載、環境溫度、控制器與安裝。請檢查精確產品圖表。對氣壓缸，請使用型號專屬頻率、速度、能量、負載與行程資料，而不是套用百分比。
如果電動致動器額定 25%，氣壓缸需要 75% 休息時間嗎？
不需要。25% 電動額定通常是在標示條件下保護馬達化致動器。它不會建立氣動休息規則。氣壓缸仍需要依實際生產順序檢查每分鐘循環數、活塞速度、緩衝能量、導向負載、空氣品質、閥線圈工作狀態、溫度與累積行程。
通電保持是否算入電動致動器通電時間？
當電源仍然施加時就要計入。在 100 秒順序中，15 秒運動加 5 秒通電保持，在該定義下產生 20% 通電時間，即使輸出位置在部分時間內靜止。自鎖機構可能不同。請確認產品手冊。
致動器可以短暫超過額定工作週期嗎？
不要假設短暫超限可以接受。熱結果取決於先前溫度、負載、環境條件、參考期間、控制器保護與製造商過載規則。後續休息期不會自動授權此次超限。改變順序前，請使用書面產品限制或取得供應商的應用核准。
電磁閥線圈工作狀態是否屬於氣壓缸計算？
要分開追蹤。氣壓缸的機械工況輪廓涵蓋運動、速度、能量、負載與行程。閥線圈有自己的通電時間與環境溫度額定值。氣壓缸可能在長時間停留中停止，而線圈仍保持通電，因此電氣元件可能成為第一個熱限制。
實務答案很簡單：對電動致動器計算馬達通電時間；對氣壓缸描述完整操作輪廓；再把每個元件和自己的文件化限制比對。只有在控制變數與參考條件已命名後，「工作週期」才有用。
外部技術參考與擷取日期
Thomson, Linear Actuators - Duty Cycle。擷取日期 2026-07-15。
Thomson, WhisperTrak Electric Linear Actuator。擷取日期 2026-07-15。
SMC, High Speed/High Frequency Cylinder CM2/CQ2-X3423。擷取日期 2026-07-15。
ISO 19973-1:2015, Pneumatic Component Reliability - General Procedures。擷取日期 2026-07-15。
ISO 19973-3:2015, Pneumatic Cylinder Reliability Testing。擷取日期 2026-07-15。
IEC 60034-1:2026, Rotating Electrical Machines - Rating and Performance。擷取日期 2026-07-15。
Parker, Pneumatic Actuator Application Engineering Data。擷取日期 2026-07-15。
ISO 4414:2010, Pneumatic Fluid Power Safety Requirements。擷取日期 2026-07-15。
OSHA 29 CFR 1910.147, Control of Hazardous Energy。擷取日期 2026-07-15。