如何在氣動(dòng)和電動(dòng)執行器之間進(jìn)行選擇

作者:湯姆森Thomaon 日期:19/10/18 18:52 瀏覽:181

在我上次訪(fǎng)問(wèn)位于安貝格的西門(mén)子公司的PLC生產(chǎn)現場(chǎng)時(shí),他們的運營(yíng)經(jīng)理告訴我,他們正計劃替換產(chǎn)品線(xiàn)中的傳統氣缸。在回答我為什么要考慮這種變化的問(wèn)題時(shí),他說(shuō)電動(dòng)執行器更易于安裝和維護。另外它們在運行過(guò)程中更加平穩,因此將降低生產(chǎn)線(xiàn)的噪音。


這使我認為,氣動(dòng)執行器將在未來(lái)幾年內被電動(dòng)執行器取代,這將對像Festo,SMC,Parker或Norgren這樣的大型氣動(dòng)公司產(chǎn)生巨大的影響。我很好奇有關(guān)這種“趨勢”的更多信息,并發(fā)現在萬(wàn)維網(wǎng)上已經(jīng)有很多關(guān)于此趨勢的辯論和論壇。下面的文章總結了我的發(fā)現,將重點(diǎn)介紹這兩種技術(shù)的利弊。


事先最重要的事實(shí)。沒(méi)有明確的答案是使用氣動(dòng)執行器還是電動(dòng)執行器。就像生活中的許多決定一樣,這個(gè)問(wèn)題的答案通常以“嗯,這取決于……”開(kāi)始。

Introducing PC Series Electric Actuators (1)


氣動(dòng)執行器的優(yōu)缺點(diǎn)

實(shí)際上,氣動(dòng)執行器比液壓驅動(dòng)器以外的任何其他執行器技術(shù)提供更大的力。另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是氣動(dòng)執行器可以實(shí)現的高速度。通過(guò)使用壓力釋放閥和/或速度調節器來(lái)輕松調節這兩個(gè)值,這是該技術(shù)的另一個(gè)主要優(yōu)勢。


氣動(dòng)執行器還有另外兩個(gè)因素。首先是單位成本低,最小的氣缸尺寸開(kāi)始在10英鎊左右,另一個(gè)因素是占地面積小。很小的尺寸是氣缸直接提供的控制和調節選項非常有限的結果。


這完美地鏈接到氣動(dòng)致動(dòng)器的缺點(diǎn)之一,即氣動(dòng)系統所需的相對昂貴的基礎設施的成本。整個(gè)過(guò)程通常從提供壓縮空氣的壓縮機開(kāi)始,然后是FRL(過(guò)濾器,調節器和潤滑器),以準備實(shí)際提供的設備所需的成分的空氣。這些空氣存儲在一個(gè)儲存器中,該儲存器用作壓縮機和用戶(hù)之間的緩沖器。壓縮空氣的典型消耗者是閥門(mén)和執行器。為了完成通常在氣動(dòng)系統中使用的一組組件,還應提及開(kāi)關(guān),調節器,消音器,軟管,配件和監控裝置,例如壓力表或壓力傳感器。


啟動(dòng)執行器



考慮到上述情況,很明顯,驅動(dòng)致動(dòng)器的氣動(dòng)系統的總成本可能非常昂貴。另外,氣動(dòng)系統中使用的設備需要定期維護。根據能源部的數據,每年壓縮空氣成本的24%來(lái)自維護,設備和安裝,而76%直接來(lái)自壓縮機的電力成本。


電動(dòng)推桿的優(yōu)缺點(diǎn)

電動(dòng)推桿的主要優(yōu)點(diǎn)之一是精確的控制和定位。這使得可以以較低的運營(yíng)成本在現有機器和系統中輕松實(shí)施。將電子設備與執行器分開(kāi)可簡(jiǎn)化維護并降低更換成本。另一個(gè)主要的區別是電動(dòng)執行器與氣動(dòng)執行器相比噪音極低。


有不同版本的電動(dòng)推桿。通常它們全部由滾珠,頂絲或滾柱絲杠組成,它們通過(guò)聯(lián)軸器連接到電動(dòng)機。隨著(zhù)螺絲旋轉,它使活塞運動(dòng)?;钊B接到移動(dòng)負載的桿或滑架上。

thomson電動(dòng)執行器


一些變型使用帶有兩個(gè)皮帶輪的同步皮帶,以實(shí)現極高的速度。這些執行器通常用于機器人中。


電動(dòng)推桿的性能和成本因執行器所使用的材料和技術(shù)原理而異。

電動(dòng)推桿通常使用步進(jìn)或伺服電機–如果位置精度要求不高,有時(shí)還會(huì )將AC電機或有刷DC電機與限位開(kāi)關(guān)結合使用。當需要精確定位時(shí),步進(jìn)電機是最經(jīng)濟的選擇,但僅適用于速度較低的場(chǎng)合。建議在步進(jìn)器中使用集成編碼器,以免與控制器失去同步。最精確的選擇是使用伺服電機的電動(dòng)推桿。這將保證最佳的性能,卓越的精度和最高的速度-但是,它也是單位成本最高的選項。


電動(dòng)推桿的起價(jià)通常為500英鎊左右,而微型版本的價(jià)格已低于100英鎊。 

我希望以上內容有助于理解這兩種技術(shù)的核心區別,并幫助您縮小決策范圍。


我想補充一點(diǎn)是,

對于電動(dòng)推桿(直接螺桿或皮帶),需要考慮控制的精度,速度和響應,控制回路中的顯著(zhù)延遲將來(lái)自控制系統本身,而不是機電部件,因此當檢測到正確的位置時(shí),一旦控制信號表明它是一個(gè)設定點(diǎn),它就可以非常準確,迅速地停止。


對于氣動(dòng)系統,由于控制閥后的驅動(dòng)壓力而在管道和基礎設施中存儲了能量,這可能會(huì )導致定位或附加誤差。由于過(guò)沖引起的位置振蕩(如果在線(xiàn)性系統中),例如,如果在PID控制器中對過(guò)沖進(jìn)行了補償,這也可以看作是位置放慢。

氣動(dòng)將用于螺線(xiàn)管,例如工業(yè)中的抓手和夾具等,電磁閥是否被激活并且不是線(xiàn)性位置系統的一部分(通常)。它便宜且相對清潔,最重要的是,它對正確的氣體非常安全且惰性。

液壓提供了最佳的動(dòng)力和控制能力,因為液體不可壓縮,并且可以向舉升設備,挖掘機,轉向和旋轉系統等經(jīng)常需要動(dòng)力和精確性但通常需要動(dòng)力的設備施加大量動(dòng)力沒(méi)有太大的速度。這是以昂貴的基礎設施,額外的安全要求和繁瑣的維護為代價(jià)的(在大型設備中液壓OIL壓力中成千上萬(wàn)的PSI并不少見(jiàn))電氣可以提供更好的控制和精度,包括CNC機器,機器人組裝機等在需要時(shí)可以提供的大量動(dòng)力。電氣還可以提供對控制的幾乎即時(shí)響應(在所移動(dòng)物品的慣性范圍內)。它很干凈,相對便宜又安全。



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