Fra det traditionelle synspunkt er cylindre og elektriske aktuatorer altid blevet betragtet som automatiseringsprodukter, der tilhører to helt forskellige områder, men i de senere år, med den kontinuerlige forbedring af graden af elektrificering, er elektriske aktuatorer langsomt nedsænket i pneumatikområdet . Ansøgninger er både konkurrencedygtige og komplementære. I denne kolonne vil vi sammenligne fordelene ved cylindre og elektriske aktuatorer med hensyn til teknisk ydeevne, indkøbs- og anvendelsesomkostninger, energieffektivitet, anvendelser og markedsforhold.
Teknisk ydeevne
Som vi alle ved, sammenlignet med elektriske aktuatorer, kan cylindre fungere pålideligt under barske forhold, er enkle at betjene og er grundlæggende vedligeholdelsesfrie-. Cylinderen er god til frem- og tilbagegående lineær bevægelse, især velegnet til de mest transporterende krav inden for industriel automation - lineær håndtering af emner. Desuden kan stabil hastighedskontrol nemt opnås ved blot at justere envejsgasspjældventilerne installeret på begge sider af cylinderen, hvilket er blevet den største egenskab og fordel ved cylinderdrivsystemet. For brugere, der ikke har krav til multi-positionering, foretrækker de fleste af dem derfor at bruge cylindre ud fra et perspektiv af brugervenlighed. På nuværende tidspunkt kræver de fleste anvendelser af elektriske aktuatorer, der anvendes i industrielle områder, høj-multipunktspositionering med høj -præcision. Det er nemlig svært at opnå med luftcylindre, og resultatet er det næstbedste.
Den elektriske aktuator bruges hovedsageligt til roterende og svingende forhold. Dens fordele er hurtig responstid og præcis kontrol af hastighed, position og drejningsmoment gennem et feedback-system. Men når den lineære bevægelse skal fuldføres, skal den konverteres gennem mekaniske enheder såsom tandremme eller skruestænger. Derfor er strukturen relativt kompleks, og den faglige viden om arbejdsmiljø og drifts- og vedligeholdelsespersonale er relativt høj.
Fordel
(1) Kravene til brugerne er lave. Cylinderens princip og struktur er enkel, nem at installere og vedligeholde, og kravene til brugerne er ikke høje. Den elektriske cylinder er anderledes, ingeniører skal have en vis elektrisk viden, ellers er det meget sandsynligt, at den bliver beskadiget på grund af fejlbetjening.
(2) Udgangskraften er stor. Cylinderens udgangskraft er proportional med kvadratet af cylinderdiameteren; mens den elektriske cylinders udgangskraft er relateret til tre faktorer, cylinderdiameteren, motorens effekt og blyskruens stigning. Jo større cylinderdiameter og effekt, og jo mindre stigning, jo større udgangskraft. En cylinder med en cylinderdiameter på 50 mm kan teoretisk udsende en kraft på op til 2000N. For elektriske cylindre med samme cylinderdiameter, selvom produkterne fra forskellige virksomheder er forskellige, overstiger de stort set ikke 1000N. Det er klart, at cylinderen har flere fordele med hensyn til udgangskraft.
(3) Stærk tilpasningsevne. Cylinderen kan fungere normalt i miljøer med høj temperatur og lav temperatur og har evnen til at være støvtæt og vandtæt og kan tilpasse sig forskellige barske miljøer. Elcylinderen har høje krav til miljøet og dårlig tilpasningsevne på grund af det store antal elektriske komponenter.
Fordelene ved den elektriske cylinder afspejles hovedsageligt i følgende tre aspekter:
(1) Systemsammensætningen er meget enkel. Da motoren normalt er integreret med cylinderblokken, plus controller og kabler, er hele systemet af den elektriske cylinder sammensat af disse tre dele, hvilket er enkelt og kompakt.
(2) The number of stopping positions is large and the control accuracy is high. Generally, electric cylinders are divided into low-end and high-end. The stop positions of low-end products are 3, 5, 16, 64, etc., which vary according to different companies; high-end products can reach hundreds or even thousands of positions. . In terms of accuracy, the electric cylinder also has absolute advantages, and the positioning accuracy can reach ¡ 0.05mm, so it is often used in precision industries such as electronics and semiconductors.
(3) Stærk fleksibilitet. Der er ingen tvivl om, at den elektriske cylinders fleksibilitet er langt stærkere end cylinderens. Da controlleren kan forbindes direkte med PLC'en, kan den præcist styre motorens omdrejningshastighed, positionering og frem- og tilbagedrejning. Til en vis grad kan den elektriske cylinder bevæge sig efter behov efter behov; på grund af gassens kompressibilitet og inerti, selv om koordinationen mellem vendeventilen og magnetkontakten er god, kan den nøjagtige positionering af cylinderen ikke opnås, og fleksibiliteten er udelukket.
Med hensyn til teknisk ydeevne tror jeg, at elektrisk og pneumatisk har deres egne fordele. Først og fremmest omfatter fordelene ved elektriske aktuatorer hovedsageligt:
(1) Kompakt struktur og lille størrelse. Sammenlignet med pneumatiske aktuatorer er elektriske aktuatorer relativt enkle i opbygningen. Et grundlæggende elektronisk system inkluderer aktuatorer, DPDT-kontakter med tre-positioner, sikringer og nogle ledninger, som er nemme at samle.
(2) Drivkilden til den elektriske aktuator er meget fleksibel. Generelt kan den-indbyggede strømforsyning opfylde behovene, mens den pneumatiske aktuator har brug for en luftkilde og en kompressionsdrevenhed.
(3) Electric actuators have no danger of "air leakage" and are highly reliable, while the compressibility of air makes pneumatic actuators slightly less stable.
(4) Der er ikke behov for at installere og vedligeholde forskellige pneumatiske rørledninger.
(5) Belastningen kan opretholdes uden strøm, mens den pneumatiske aktuator kræver en kontinuerlig trykforsyning.
(6) Den elektriske aktuator er mere støjsvag, fordi der ikke kræves yderligere trykanordning. Normalt, hvis den pneumatiske aktuator er under kraftig belastning, skal der installeres en lyddæmper.
(7) Elektriske aktuatorer er overlegne med hensyn til kontrolnøjagtighed.
(8) I pneumatiske enheder er det normalt nødvendigt at konvertere elektriske signaler til gassignaler og derefter til elektriske signaler. Transmissionshastigheden er langsom, og den er ikke egnet til komplekse kredsløb med for mange komponenter.
Fordelene ved cylinderen ligger i følgende fire aspekter:
(1) Belastningen er stor og kan tilpasses til anvendelsen af højt drejningsmoment (den nuværende elektriske aktuator har dog gradvist nået det aktuelle pneumatiske belastningsniveau).
(2) Hurtig handling og hurtig reaktion.
(3) God tilpasningsevne til arbejdsmiljø, især i barske arbejdsmiljøer såsom brandfarlige, eksplosive, støvede, stærk magnetisme, stråling og vibrationer, den er overlegen i forhold til hydraulisk, elektronisk og elektrisk kontrol.
(4) Motoren beskadiges let, når slaget blokeres, eller ventilspindlen er bundet.
Køb og anvend omkostningssammenligning
Generelt er elektriske servodrev dyrere end pneumatiske servodrev, men de afhænger også af specifikke krav og lejligheder. Nogle jævnstrømsmotorer med lav-effekt udgør en elektrisk slide (elektrisk servosystem), der faktisk er billigere end et pneumatisk servosystem.
For example: when the load is 1.5kg, the working stroke is 80mm, the speed is between 2170mm/s, and the accuracy is ¡ 0.1mm, acceleration 2.5m/s2 and other working conditions, FESTO company adopts electric servo system composed of small electric sliding table, controller, motor cable, control cable, programming cable and power cable, etc., its price is higher than pneumatic servo system. 25 percent cheaper. The same is true for electric cylinders with piston rod. It should be noted that if an AC motor is used, the price of the formed electric servo system is about 40 percent higher than that of the pneumatic servo system.
Med hensyn til købs- og anvendelsesomkostninger har den nuværende cylinder stadig indlysende fordele. For det pneumatiske system er styresystemet og aktuatoren meget enkle. Hver cylinder behøver kun at være udstyret med en magnetventil for at fuldføre omskiftningen af gaskredsløbet og udføre bevægelseskontrol. Sandsynligheden for cylinderfejl er relativt lille, vedligeholdelsen er enkel og bekvem, og omkostningerne også lave.
For elektriske aktuatorer, selvom anskaffelsen af elektrisk energi er relativt enkel, og energiomkostningerne er lave, er indkøbs- og anvendelsesomkostningerne relativt høje. Samtidig kræver brugen af elektriske aktuatorer en masse beskyttelsesforanstaltninger. Forkerte kredsløbsforbindelser, spændingsudsving og overbelastning af belastningen vil forårsage skade på det elektriske drev. Derfor er det nødvendigt at installere et beskyttelsessystem på kredsløbet og maskineriet, hvilket øger en masse ekstra udgifter. Fordi den elektriske aktuatordrivenhed har mange parameterindstillinger og høj integration, skal hele komponenten udskiftes, når den svigter. Og når den drivkraft, som systemet kræver, øges, kan der også opnås et komplet sæt udskiftningskomponenter. Derfor kan det ses ud fra en omfattende sammenligning, at cylinderen har en større fordel i forhold til indkøb og vedligeholdelsesomkostninger.
Sammenligning af energieffektivitet
Resultaterne af vores undersøgelse viser, at i den horisontale frem- og tilbagegående bevægelse med en kort frem- og tilbagegående periode (mindre end 1 min), er den elektriske aktuator's driftsenergiforbrug normalt lavere end cylinderens, det vil sige, at den er mere energieffektiv. Når den frem- og tilbagegående periode er længere (større end 1 min), bliver cylinderen mere energieffektiv-. Dette skyldes først og fremmest, at regulatoren til den elektriske aktuator normalt forbruger omkring 10W elektricitet, når terminalen stopper, mens cylinderen kun forbruger elektricitet fra magnetventilen og gaslækage, som generelt er lavere end 1W, det vil sige, jo længere terminalen stopper , jo bedre er det for cylinderen; For det andet kan motorens nominelle effektivitet under betingelse af kontinuerlig rotation nå mere end 90 procent, men den gennemsnitlige effektivitet under betingelse af tabel-formet acceleration og deceleration i den lineære frem- og tilbagegående bevægelse (skruekonvertering) er mindre end 50 pct. Under lodret frem- og tilbagegående bevægelse kræver fastholdelsen af fastspænding af emnet kontinuerlig strømforsyning til den elektriske aktuator for at overvinde tyngdekraften, og cylinderen behøver kun at lukke magnetventilen, som bruger mindre elektrode. Derfor er energiforbrugsfordelen ved den elektriske aktuator sammenlignet med cylinderen ikke særlig stor under den vertikale frem- og tilbagegående bevægelse.
Det kan ses af ovenstående, at effektiviteten af selve motoren er meget høj, men i betragtning af dens effektivitetsfald og strømforbruget af controlleren i den frem- og tilbagegående lineære bevægelse, er den elektriske aktuator ikke nødvendigvis mere energi- effektiv end cylinderen, og den specifikke sammenligning afhænger af de faktiske arbejdsforhold, det vil sige installationsretningen, frem- og tilbagegående bevægelsescyklus og belastningshastighed osv.
Applikationssammenligning
Pneumatic and electric systems are not mutually exclusive. Rather, it's just a matter of asking for something different. The advantages of pneumatic drives are obvious. When faced with harsh environmental conditions such as dust, grease, water or cleaning agents, pneumatic drives are more suitable for harsh environments and are very durable. Pneumatic drives are easy to install, provide typical gripping functions, are inexpensive and easy to operate.
Elektriske drev med servomotorer giver fordele i situationer, hvor kræfterne er hurtigt stigende og præcis positionering er påkrævet. Elektriske drev er det bedste valg til applikationer, der kræver præcis, synkron drift, justerbar og specificeret positioneringsprogrammering. Elektriske drivsystemer bestående af servo- eller stepmotorer med lukkede-sløjfepositioneringscontrollere kan supplere manglerne ved pneumatiske systemer. placere.
Ud fra et perspektiv af teknologi og brugsomkostninger har cylinderen indlysende fordele, men hvilken teknologi der skal bruges til drivstyring i faktisk brug, bør overvejes ud fra flere faktorer. Forskellige systemer i moderne styring bliver mere og mere komplekse og sofistikerede, og det er ikke kun en bestemt kørestyringsteknologi, der kan tilfredsstille systemets forskellige styringsfunktioner. Cylinderen kan ganske enkelt realisere hurtige lineære cirkulationsbevægelser, enkel struktur, bekvem vedligeholdelse og kan bruges i forskellige barske arbejdsmiljøer, såsom eksplosionssikre krav, støvede eller fugtige arbejdsforhold.
Elektriske aktuatorer bruges hovedsageligt i applikationer, der kræver præcis styring. Nu bliver fleksibilitetskravene i automationsudstyr konstant forbedret. Det samme udstyr er ofte påkrævet for at opfylde bearbejdningsbehovene for emner af forskellig størrelse. Aktuatoren skal udføre multi-punktspositioneringskontrol, og aktuatoren skal styres. Kørehastigheden og drejningsmomentet kan styres præcist eller synkront spores, hvilket ikke kan opnås ved traditionel pneumatisk styring, og elektriske aktuatorer kan nemt opnå en sådan styring. Det ses, at cylinderen er mere velegnet til simpel bevægelsesstyring, mens den elektriske aktuator mest bruges til præcis bevægelsesstyring.
sammenligning af markedssituationen
Cylinderdrevne systemer har hurtigt vundet popularitet inden for industriel automatisering siden 1970'erne. I dag er cylinderen blevet den almindelige aktuator for PTP (PointToPoint) håndtering inden for industriel produktion i ind- og udland, og markedsstørrelsen af pneumatiske komponenter centreret om cylinderdrivsystemet har nået en skala på 11 milliarder amerikanske dollars.
Siden 1990'erne har den hurtige udvikling af motorer og deres mikroelektroniske styringsteknologi gjort det muligt at anvende elektriske aktuatorer i industriel automation. Desuden har fremkomsten af halvlederindustrien direkte fremmet udvidelsen af anvendelsen af elektriske aktuatorer, der kan realisere høj-multi-punktspositionering i det industrielle område.
I slutningen af 1990'erne viste Japan og andre store industrialiserede lande endda engang, at elektriske aktuatorer var ved at erstatte luftcylindre, og at luftcylindre ville trække sig tilbage fra historiens stadie. Fordi det generelt antages, at energikonverteringseffektiviteten af motoren i den elektriske aktuator er høj, og cylinderens energikonverteringseffektivitet er lav, vil de ineffektive produkter blive elimineret. Men ti år senere er elektriske aktuatorer ikke blevet populært på industriområder, og deres markedsstørrelse er stadig langt bagefter pneumatik. Desuden er salget af cylindre, både i industrielt udviklede lande og i nyligt industrialiserede lande som Kina, ikke blot ikke faldet, men også vokset støt. I Kina er den årlige vækstrate i cylindersalget blevet fastholdt på mere end 20 procent i de seneste år.
Hvis det er nødvendigt videnskabeligt og objektivt at vurdere de to, skal LifeCycleAssessment-metoden anvendes, og de omfattende indikatorer for de tre stadier af fremstilling, brug og bortskaffelse skal sammenlignes. Specifikke indikatorer omfatter omkostninger, energiforbrug og belastning af miljøet (hovedsageligt emissioner osv.). For eksempel, omkostninger, elektriske aktuatorer har fordele i drift af energiforbrug (brugsfase) omkostninger, men vedligeholdelsesomkostninger (brugsfase) og anskaffelsesomkostninger (fremstillingsfase) er meget højere end cylindre, sammenligningen på dette indeks skal være baseret på summen af alle omkostninger.
Med hensyn til de samlede omkostninger viser vores resultater, at luftcylindre har visse fordele i de fleste industrielle applikationer.
Baseret på ovenstående analyse bør vi se, at cylinderen og den elektriske aktuator har deres egne karakteristika, og deres fordele og ulemper kan ikke evalueres blot ved effektivitetsniveauet. Med udviklingen af elektrisk teknologi vil omkostningerne til elektriske aktuatorer blive yderligere reduceret, og dets anvendelsesområder forventes at blive yderligere udvidet, men det er urealistisk fuldstændigt at erstatte cylindrene med selv-sugende og ikke{{1} }}tilstopning af spildevandspumper.
From the perspective of the market form, it has been mentioned earlier that if the electric cylinder is produced with reference to the shape and installation connection dimensions of the cylinder from the beginning, it is a good start. For rodless cylinders and pneumatic slides that do not have ISO standards at present, the corresponding shapes and installation connection dimensions are also adopted. This convenient measure can eliminate unnecessary competition between pneumatic drives and electric drives in terms of installation, addition or replacement. . FESTO's electric drive products include more than 300 freely combinable handling modules and multi-axis systems. At Festo, electric drives are not a competitor to pneumatic drives, but a perfect complement to the performance of pneumatic drives. Electric drives are characterized by precision and flexibility. Electric drives are the ideal solution for non-clogging self-priming sewage pumps in applications where forces are rapidly dissipated and precise positioning is required.
Derfor bør udviklingen af cylindre og elektriske aktuatorer være i en meget godartet tilstand og komplementære i fremtiden, og de vil helt sikkert udvikle sig i overensstemmelse med de naturlige love for den videnskabelige udvikling af disse to teknologier.
