如何在气动和电动执行器之间进行选择

作者:汤姆森Thomaon 日期:19/10/18 18:52 浏览:74

在我上次访问位于安贝格的西门子公司的PLC生产现场时,他们的运营经理告诉我,他们正计划替换产品线中的传统气缸。在回答我为什么要考虑这种变化的问题时,他说电动执行器更易于安装和维护。另外它们在运行过程中更加平稳,因此将降低生产线的噪音。


这使我认为,气动执行器将在未来几年内被电动执行器取代,这将对像Festo,SMC,Parker或Norgren这样的大型气动公司产生巨大的影响。我很好奇有关这种“趋势”的更多信息,并发现在万维网上已经有很多关于此趋势的辩论和论坛。下面的文章总结了我的发现,将重点介绍这两种技术的利弊。


事先最重要的事实。没有明确的答案是使用气动执行器还是电动执行器。就像生活中的许多决定一样,这个问题的答案通常以“嗯,这取决于……”开始。

Introducing PC Series Electric Actuators (1)


气动执行器的优缺点

实际上,气动执行器比液压驱动器以外的任何其他执行器技术提供更大的力。另一个主要优点是气动执行器可以实现的高速度。通过使用压力释放阀和/或速度调节器来轻松调节这两个值,这是该技术的另一个主要优势。


气动执行器还有另外两个因素。首先是单位成本低,最小的气缸尺寸开始在10英镑左右,另一个因素是占地面积小。很小的尺寸是气缸直接提供的控制和调节选项非常有限的结果。


这完美地链接到气动致动器的缺点之一,即气动系统所需的相对昂贵的基础设施的成本。整个过程通常从提供压缩空气的压缩机开始,然后是FRL(过滤器,调节器和润滑器),以准备实际提供的设备所需的成分的空气。这些空气存储在一个储存器中,该储存器用作压缩机和用户之间的缓冲器。压缩空气的典型消耗者是阀门和执行器。为了完成通常在气动系统中使用的一组组件,还应提及开关,调节器,消音器,软管,配件和监控装置,例如压力表或压力传感器。


启动执行器



考虑到上述情况,很明显,驱动致动器的气动系统的总成本可能非常昂贵。另外,气动系统中使用的设备需要定期维护。根据能源部的数据,每年压缩空气成本的24%来自维护,设备和安装,而76%直接来自压缩机的电力成本。


电动推杆的优缺点

电动推杆的主要优点之一是精确的控制和定位。这使得可以以较低的运营成本在现有机器和系统中轻松实施。将电子设备与执行器分开可简化维护并降低更换成本。另一个主要的区别是电动执行器与气动执行器相比噪音极低。


有不同版本的电动推杆。通常它们全部由滚珠,顶丝或滚柱丝杠组成,它们通过联轴器连接到电动机。随着螺丝旋转,它使活塞运动。活塞连接到移动负载的杆或滑架上。

thomson电动执行器


一些变型使用带有两个皮带轮的同步皮带,以实现极高的速度。这些执行器通常用于机器人中。


电动推杆的性能和成本因执行器所使用的材料和技术原理而异。

电动推杆通常使用步进或伺服电机–如果位置精度要求不高,有时还会将AC电机或有刷DC电机与限位开关结合使用。当需要精确定位时,步进电机是最经济的选择,但仅适用于速度较低的场合。建议在步进器中使用集成编码器,以免与控制器失去同步。最精确的选择是使用伺服电机的电动推杆。这将保证最佳的性能,卓越的精度和最高的速度-但是,它也是单位成本最高的选项。


电动推杆的起价通常为500英镑左右,而微型版本的价格已低于100英镑。 

我希望以上内容有助于理解这两种技术的核心区别,并帮助您缩小决策范围。


我想补充一点是,

对于电动推杆(直接螺杆或皮带),需要考虑控制的精度,速度和响应,控制回路中的显着延迟将来自控制系统本身,而不是机电部件,因此当检测到正确的位置时,一旦控制信号表明它是一个设定点,它就可以非常准确,迅速地停止。


对于气动系统,由于控制阀后的驱动压力而在管道和基础设施中存储了能量,这可能会导致定位或附加误差。由于过冲引起的位置振荡(如果在线性系统中),例如,如果在PID控制器中对过冲进行了补偿,这也可以看作是位置放慢。

气动将用于螺线管,例如工业中的抓手和夹具等,电磁阀是否被激活并且不是线性位置系统的一部分(通常)。它便宜且相对清洁,最重要的是,它对正确的气体非常安全且惰性。

液压提供了最佳的动力和控制能力,因为液体不可压缩,并且可以向举升设备,挖掘机,转向和旋转系统等经常需要动力和精确性但通常需要动力的设备施加大量动力没有太大的速度。这是以昂贵的基础设施,额外的安全要求和繁琐的维护为代价的(在大型设备中液压OIL压力中成千上万的PSI并不少见)电气可以提供更好的控制和精度,包括CNC机器,机器人组装机等在需要时可以提供的大量动力。电气还可以提供对控制的几乎即时响应(在所移动物品的惯性范围内)。它很干净,相对便宜又安全。



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