Geleneksel bakış açısından, silindirler ve elektrikli aktüatörler her zaman tamamen farklı iki alana ait otomasyon ürünleri olarak düşünülmüştür, ancak son yıllarda elektrifikasyon derecesinin sürekli iyileştirilmesi ile elektrikli aktüatörler yavaş yavaş pnömatik alanına daldırılmıştır. . Uygulamalar hem rekabetçi hem de tamamlayıcıdır. Bu sütunda silindirlerin ve elektrikli aktüatörlerin avantajlarını teknik performans, satın alma ve uygulama maliyetleri, enerji verimliliği, uygulamalar ve piyasa koşulları açısından karşılaştıracağız.
Teknik performans
Hepimizin bildiği gibi, elektrikli aktüatörlere kıyasla silindirler zorlu koşullarda güvenilir bir şekilde çalışabilir, çalıştırılması kolaydır ve temelde bakım gerektirmez-. Silindir, ileri geri lineer harekette iyidir, özellikle endüstriyel otomasyon - iş parçalarının lineer taşınmasındaki çoğu taşıma gereksinimleri için uygundur. Ayrıca, silindir tahrik sisteminin en büyük özelliği ve avantajı haline gelen, silindirin her iki tarafına monte edilmiş tek yönlü gaz kelebeği valflerinin ayarlanmasıyla sabit hız kontrolü kolayca sağlanabilir. Bu nedenle çoklu-nokta konumlandırma gereksinimi olmayan kullanıcılar için çoğu kullanım kolaylığı açısından silindir kullanmayı tercih etmektedir. Şu anda, endüstriyel alanlarda kullanılan elektrikli aktüatörlerin uygulamalarının çoğu, yüksek-hassas çok-nokta konumlandırma gerektirir. Bunun nedeni, hava silindirleri ile elde etmenin zor olmasıdır ve sonuç en iyi ikinci sonuçtur.
Elektrikli aktüatör esas olarak dönme ve sallanma koşulları için kullanılır. Avantajları, hızlı tepki süresi ve bir geri besleme sistemi aracılığıyla hız, konum ve torkun hassas kontrolüdür. Ancak lineer hareketin tamamlanması gerektiğinde, dişli kayışlar veya vidalı miller gibi mekanik cihazlar aracılığıyla dönüştürülmesi gerekir. Bu nedenle, yapı nispeten karmaşıktır ve çalışma ortamı ile işletme ve bakım personelinin mesleki bilgisi nispeten yüksektir.
Avantaj
(1) Kullanıcılar için gereksinimler düşüktür. Silindirin prensibi ve yapısı basittir, kurulumu ve bakımı kolaydır ve kullanıcılar için gereksinimler yüksek değildir. Elektrik silindiri farklıdır, mühendislerin belirli bir elektrik bilgisine sahip olması gerekir, aksi takdirde yanlış çalışma nedeniyle hasar görme olasılığı çok yüksektir.
(2) Çıkış kuvveti büyüktür. Silindirin çıkış kuvveti, silindir çapının karesiyle orantılıdır; elektrikli silindirin çıkış kuvveti, silindir çapı, motorun gücü ve kurşun vidanın adımı olmak üzere üç faktörle ilgilidir. Silindir çapı ve gücü ne kadar büyükse ve hatve ne kadar küçükse, çıkış kuvveti o kadar büyük olur. 50 mm silindir çapına sahip bir silindir, teorik olarak 2000N'ye kadar bir kuvvet verebilir. Aynı silindir çapına sahip elektrikli silindirler için farklı firmaların ürünleri farklı olsa da temelde 1000 N'yi geçmez. Açıkçası, silindir çıkış kuvveti açısından daha fazla avantaja sahiptir.
(3) Güçlü uyarlanabilirlik. Silindir, normal olarak yüksek sıcaklık ve düşük sıcaklık ortamında çalışabilir ve toz geçirmez ve su geçirmez özelliğe sahiptir ve çeşitli zorlu ortamlara uyum sağlayabilir. Elektrikli silindir, çok sayıda elektrikli bileşen nedeniyle çevre konusunda yüksek gereksinimlere ve zayıf uyarlanabilirliğe sahiptir.
Elektrikli silindirin avantajları esas olarak aşağıdaki üç açıdan yansıtılır:
(1) Sistem bileşimi çok basittir. Motor genellikle silindir bloğu, ayrıca kontrolör ve kablolarla entegre olduğundan, elektrikli silindirin tüm sistemi basit ve kompakt olan bu üç parçadan oluşur.
(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) Güçlü esneklik. Elektrikli silindirin esnekliğinin silindirinkinden çok daha güçlü olduğuna şüphe yoktur. Kontrolör doğrudan PLC'ye bağlanabildiğinden, motorun dönüş hızını, konumunu ve ileri ve geri dönüşünü hassas bir şekilde kontrol edebilir. Elektrikli silindir bir dereceye kadar ihtiyaca göre istediği gibi hareket edebilir; gazın sıkıştırılabilirliği ve Atalet nedeniyle, geri vites valfi ve manyetik anahtar arasındaki koordinasyon iyi olsa bile, silindirin doğru konumlandırılması sağlanamaz ve esneklik söz konusu olamaz.
Teknik performans açısından, elektrik ve pnömatik'in kendi avantajları olduğuna inanıyorum. Her şeyden önce, elektrikli aktüatörlerin avantajları başlıca şunları içerir:
(1) Kompakt yapı ve küçük boyut. Pnömatik aktüatörlerle karşılaştırıldığında, elektrikli aktüatörlerin yapısı nispeten basittir. Temel bir elektronik sistem, montajı kolay aktüatörler, üç-pozisyonlu DPDT anahtarı, sigortalar ve bazı kablolar içerir.
(2) Elektrikli aktüatörün tahrik kaynağı çok esnektir. Genel olarak, yerleşik güç kaynağı ihtiyaçları karşılayabilirken, pnömatik aktüatör bir hava kaynağına ve bir sıkıştırma tahrik cihazına ihtiyaç duyar.
(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) Çeşitli pnömatik boru hatlarının kurulumuna ve bakımına gerek yoktur.
(5) Pnömatik aktüatör sürekli bir basınç kaynağı gerektirirken yük, güç olmadan korunabilir.
(6) Elektrikli aktüatör daha sessizdir çünkü ek bir basınç cihazı gerekli değildir. Genellikle pnömatik aktüatör ağır yük altındaysa susturucu takılmalıdır.
(7) Elektrikli aktüatörler, kontrol doğruluğunda üstündür.
(8) Pnömatik cihazlarda genellikle elektrik sinyallerinin önce gaz sinyallerine sonra da elektrik sinyallerine dönüştürülmesi gerekir. İletim hızı yavaştır ve çok fazla bileşen içeren karmaşık devreler için uygun değildir.
Silindirin avantajları aşağıdaki dört açıdan yatmaktadır:
(1) Yük büyüktür ve yüksek tork çıkışı uygulamasına uyarlanabilir (ancak mevcut elektrikli aktüatör kademeli olarak mevcut pnömatik yük seviyesine ulaşmıştır).
(2) Hızlı hareket ve hızlı tepki.
(3) Özellikle yanıcı, patlayıcı, tozlu, güçlü manyetizma, radyasyon ve titreşim gibi zorlu çalışma ortamlarında çalışma ortamına iyi uyum, hidrolik, elektronik ve elektrik kontrolünden üstündür.
(4) Strok engellendiğinde veya valf gövdesi bağlandığında motor kolayca hasar görebilir.
Maliyet karşılaştırmasını satın alın ve uygulayın
Genel olarak konuşursak, elektrikli servo sürücüler pnömatik servo sürücülerden daha pahalıdır, ancak aynı zamanda özel gereksinimlere ve durumlara da bağlıdırlar. Bazı düşük-güçlü DC motorlar, aslında pnömatik bir servo sisteminden daha ucuz olan bir elektrikli kızak (elektrikli servo sistemi) oluşturur.
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.
Satın alma ve uygulama maliyetleri açısından, mevcut silindirin hala belirgin avantajları vardır. Pnömatik sistem için kontrol sistemi ve aktüatör çok basittir. Gaz devresinin anahtarlanmasını tamamlamak ve hareket kontrolünü gerçekleştirmek için her silindirin yalnızca bir solenoid valf ile donatılması gerekir. Silindir arızası olasılığı nispeten küçüktür, bakımı basit ve kullanışlıdır ve maliyeti de düşüktür.
Elektrikli aktüatörler için, elektrik enerjisinin elde edilmesi nispeten basit ve enerji maliyeti düşük olmasına rağmen, satın alma ve uygulama maliyetleri nispeten yüksektir. Aynı zamanda elektrikli aktüatörlerin kullanımı birçok koruma önlemi gerektirir. Yanlış devre bağlantıları, voltaj dalgalanmaları ve yükün aşırı yüklenmesi elektrikli tahrike zarar verir. Bu nedenle devre ve makine üzerine bir koruma sistemi kurulması gerekmektedir, bu da ekstra masrafları bir hayli arttırmaktadır. Ek olarak, elektrikli aktüatör tahrik ünitesinin birçok parametreli ayarı ve yüksek entegrasyonu olduğundan, arıza yaptığında tüm bileşenin değiştirilmesi gerekir. Ve sistemin gerektirdiği itici güç arttığında, eksiksiz bir yedek bileşen seti de elde edilebilir. Bu nedenle, kapsamlı bir karşılaştırmadan, silindirin satın alma ve bakım maliyetleri açısından daha büyük bir avantaja sahip olduğu görülebilir.
Enerji Verimliliği Karşılaştırması
Çalışmamızın sonuçları, kısa bir ileri geri hareket süresi (1 dakikadan az) olan yatay ileri geri harekette, elektrikli aktüatörün çalışma enerji tüketiminin genellikle silindirinkinden daha düşük olduğunu, yani daha fazla enerji verimli olduğunu göstermektedir. İleri geri hareket süresi daha uzun olduğunda (1 dakikadan fazla), silindir daha fazla enerji-verimli hale gelir. Bunun ilk nedeni, elektrikli aktüatörün kontrolörünün terminal durduğunda genellikle yaklaşık 10 W elektrik tüketmesidir, silindir ise yalnızca solenoid valften elektrik tüketir ve genellikle 1 W'tan daha düşük olan gaz kaçağı, yani terminal ne kadar uzun süre durursa durur. , silindir için o kadar iyi; İkincisi, motorun sürekli dönüş koşulu altında nominal verimliliği yüzde 90'dan fazla olabilir, ancak doğrusal ileri geri harekette (vida dönüşümü) tablo -şekilli hızlanma ve yavaşlama koşullarında ortalama verimlilik daha azdır. yüzde 50'den fazla. Dikey ileri geri hareket sırasında, iş parçasını sıkıştırmanın tutma eylemi, yerçekiminin üstesinden gelmek için elektrikli aktüatöre sürekli akım beslemesi gerektirir ve silindirin yalnızca daha az elektrot tüketen solenoid valfi kapatması gerekir. Bu nedenle, elektrikli aktüatörün silindire kıyasla enerji tüketimi avantajı, dikey ileri geri hareket sırasında çok büyük değildir.
Yukarıdan motorun veriminin çok yüksek olduğu görülebilir, ancak verim düşüşü ve ileri geri doğrusal harekette kontrolörün güç tüketimi göz önüne alındığında, elektrikli aktüatör mutlaka daha fazla enerji olmayabilir- silindirden daha verimli ve özel karşılaştırma, gerçek çalışma koşullarına, yani kurulum yönüne, ileri geri hareket döngüsüne ve yük hızına vb. bağlıdır.
Uygulama karşılaştırması
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.
Servo motorlu elektrikli sürücüler, kuvvetlerin hızla arttığı ve hassas konumlandırmanın gerekli olduğu durumlarda avantajlar sunar. Elektrikli sürücüler, hassas, senkron çalışma, ayarlanabilir ve belirlenmiş konumlandırma programlaması gerektiren uygulamalar için en iyi seçimdir. Kapalı bir-döngü konumlandırma kontrolörleri ile servo veya step motorlardan oluşan elektrikli tahrik sistemleri, pnömatik sistemlerin eksikliklerini tamamlayabilir. yer.
Teknoloji ve kullanım maliyeti açısından, silindirin bariz avantajları vardır, ancak gerçek kullanımda tahrik kontrolü için hangi teknolojinin kullanılması gerektiği, birden çok faktörden kapsamlı bir şekilde değerlendirilmelidir. Modern kontroldeki çeşitli sistemler giderek daha karmaşık ve sofistike hale geliyor ve sistemin çeşitli kontrol fonksiyonlarını tatmin edebilen sadece belirli bir tahrik kontrol teknolojisi değil. Silindir, hızlı doğrusal dolaşım hareketi, basit yapı, uygun bakım gibi özellikleri kolayca gerçekleştirebilir ve patlama-geçerlilik gereksinimleri, tozlu veya nemli çalışma koşulları gibi çeşitli zorlu çalışma ortamlarında kullanılabilir.
Elektrikli aktüatörler esas olarak hassas kontrol gerektiren uygulamalarda kullanılır. Artık otomasyon ekipmanlarındaki esneklik gereksinimleri sürekli olarak gelişiyor. Farklı boyutlardaki iş parçalarının işleme ihtiyaçlarını karşılamak için genellikle aynı ekipman gerekir. Aktüatörün çok -nokta konumlandırma kontrolü yapması ve aktüatörün kontrol edilmesi gerekir. Çalışma hızı ve torku, geleneksel pnömatik kontrol ile elde edilemeyen hassas bir şekilde kontrol edilebilir veya eşzamanlı olarak izlenebilir ve elektrikli aktüatörler bu kontrolü kolayca sağlayabilir. Silindirin basit hareket kontrolü için daha uygun olduğu, elektrikli aktüatörün ise daha çok hassas hareket kontrolü için kullanıldığı görülmektedir.
piyasa durumu karşılaştırması
Silindir tahrikli sistemler, 1970'lerden bu yana endüstriyel otomasyonda hızla popülerlik kazandı. Bugün, silindir, yurtiçinde ve yurtdışında endüstriyel üretim alanında PTP (PointToPoint) işleme için ana aktüatör haline geldi ve silindir tahrik sistemi merkezli pnömatik bileşenlerin pazar büyüklüğü 11 milyar ABD doları ölçeğine ulaştı.
1990'lardan bu yana, motorların hızlı gelişimi ve mikro elektronik kontrol teknolojisi, endüstriyel otomasyonda elektrikli aktüatörlerin uygulanmasını mümkün kılmıştır. Ayrıca, yarı iletken endüstrisinin yükselişi, endüstriyel alanda yüksek-hassasiyetli çok- nokta konumlandırmayı gerçekleştirebilen elektrikli aktüatörlerin uygulamasının genişlemesini doğrudan teşvik etti.
1990'ların sonlarında, Japonya ve diğer büyük sanayileşmiş ülkeler, elektrikli aktüatörlerin hava silindirlerinin yerini almak üzere olduğu ve hava silindirlerinin tarih sahnesinden çekileceği bir kez bile ortaya çıktı. Elektrikli aktüatördeki motorun enerji dönüşüm verimliliğinin yüksek ve silindirin enerji dönüşüm verimliliğinin düşük olduğuna genel olarak inanıldığından verimsiz ürünler ortadan kalkacaktır. Bununla birlikte, on yıl sonra, elektrikli aktüatörler endüstriyel sitelerde popüler hale gelmedi ve pazar büyüklükleri hala pnömatiğin çok gerisinde. Ayrıca, hem endüstriyel olarak gelişmiş ülkelerde hem de Çin gibi yeni sanayileşmiş ülkelerde silindir satışları sadece azalmakla kalmamış, aynı zamanda istikrarlı bir şekilde büyümüştür. Çin'de silindir satışlarının yıllık büyüme oranı son yıllarda yüzde 20'nin üzerinde tutuldu.
Bu ikisini bilimsel ve objektif olarak değerlendirmek gerekirse, LifeCycleAssessment yöntemi benimsenmeli ve üretim, kullanım ve bertarafın üç aşamasının kapsamlı göstergeleri karşılaştırılmalıdır. Spesifik göstergeler maliyet, enerji tüketimi ve çevre üzerindeki yükü (esas olarak emisyonlar vb.) içerir. Örneğin maliyet, elektrikli aktüatörlerin işletme enerji tüketimi (kullanım aşaması) maliyetinde avantajları vardır, ancak bakım maliyeti (kullanım aşaması) ve satın alma maliyeti (üretim aşaması) silindirlerden çok daha yüksektir, bu indeks üzerindeki karşılaştırma toplamını temel almalıdır. tüm masraflardan.
Toplam maliyet açısından bulgularımız, çoğu endüstriyel uygulamada hava silindirlerinin belirli avantajlara sahip olduğunu göstermektedir.
Yukarıdaki analize dayanarak, silindirin ve elektrikli aktüatörün kendi özelliklerine sahip olduğunu ve avantaj ve dezavantajlarının basitçe verimlilik düzeyi ile değerlendirilemeyeceğini görmeliyiz. Elektrik teknolojisinin gelişmesiyle, elektrikli aktüatörlerin maliyeti daha da düşecek ve uygulama alanlarının daha da genişletilmesi bekleniyor, ancak silindirleri tamamen kendinden -emişli ve emişsiz{{1 ile değiştirmek gerçekçi değil. }}tıkanma kanalizasyon pompaları.
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.
Bu nedenle, silindirlerin ve elektrikli aktüatörlerin gelişimi, gelecekte çok iyi huylu ve tamamlayıcı bir durumda olmalıdır ve kesinlikle bu iki teknolojinin bilimsel gelişiminin doğal yasalarına uygun olarak gelişecektir.
