Ur traditionell synvinkel har cylindrar och elektriska ställdon alltid betraktats som automationsprodukter som tillhör två helt olika områden, men under de senaste åren, med den kontinuerliga förbättringen av graden av elektrifiering, har elektriska ställdon långsamt nedsänkts i pneumatikområdet . Ansökningar är både konkurrenskraftiga och kompletterande. I den här kolumnen kommer vi att jämföra fördelarna med cylindrar och elektriska ställdon i termer av teknisk prestanda, inköps- och applikationskostnader, energieffektivitet, applikationer och marknadsförhållanden.
Teknisk prestanda
Som vi alla vet, jämfört med elektriska ställdon, kan cylindrar fungera tillförlitligt under svåra förhållanden, är enkla att använda och är i princip underhållsfria.- Cylindern är bra på fram- och återgående linjär rörelse, speciellt lämplig för de mest transporterande kraven inom industriell automation - linjär hantering av arbetsstycken. Dessutom kan stabil hastighetskontroll enkelt uppnås genom att enkelt justera de envägsgasventiler som är installerade på båda sidor av cylindern, vilket har blivit den största egenskapen och fördelen med cylinderdrivsystemet. Därför, för användare som inte har fler-positioneringskrav, föredrar de flesta av dem att använda cylindrar med tanke på användarvänlighet. För närvarande kräver de flesta tillämpningar av elektriska ställdon som används inom industriella områden hög-precisionspositionering med flera-punkter. Detta eftersom det är svårt att uppnå med luftcylindrar, och resultatet är det näst bästa.
Det elektriska ställdonet används huvudsakligen för roterande och svängande förhållanden. Dess fördelar är snabb responstid och exakt kontroll av hastighet, position och vridmoment genom ett återkopplingssystem. Men när den linjära rörelsen måste slutföras måste den omvandlas genom mekaniska anordningar som kuggremmar eller skruvstänger. Därför är strukturen relativt komplex, och den professionella kunskapen om arbetsmiljö och drift- och underhållspersonal är relativt hög.
Fördel
(1) Kraven på användarna är låga. Cylinderns princip och struktur är enkla, lätta att installera och underhålla, och kraven på användarna är inte höga. Den elektriska cylindern är annorlunda, ingenjörer måste ha vissa elektriska kunskaper, annars är det mycket troligt att den skadas på grund av felaktig funktion.
(2) Utgångskraften är stor. Cylinderns utgående kraft är proportionell mot kvadraten på cylinderdiametern; medan den elektriska cylinderns utgående kraft är relaterad till tre faktorer, cylinderdiametern, motorns effekt och ledskruvens stigning. Ju större cylinderdiameter och effekt, och ju mindre stigning, desto större utgående kraft. En cylinder med en cylinderdiameter på 50 mm kan teoretiskt utmata en kraft på upp till 2000N. För elektriska cylindrar med samma cylinderdiameter, även om produkterna från olika företag är olika, överstiger de i princip inte 1000N. Uppenbarligen har cylindern fler fördelar när det gäller utgående kraft.
(3) Stark anpassningsförmåga. Cylindern kan fungera normalt i miljöer med hög temperatur och låg temperatur och har förmågan att vara dammtät och vattentät och kan anpassa sig till olika tuffa miljöer. Elcylindern har höga krav på miljön och dålig anpassningsförmåga på grund av det stora antalet elektriska komponenter.
Fördelarna med den elektriska cylindern återspeglas huvudsakligen i följande tre aspekter:
(1) Systemsammansättningen är mycket enkel. Eftersom motorn vanligtvis är integrerad med cylinderblocket, plus styrenhet och kablar, är hela elcylindersystemet sammansatt av dessa tre delar, vilket är enkelt och 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) Stark flexibilitet. Det råder ingen tvekan om att flexibiliteten hos den elektriska cylindern är mycket starkare än cylinderns. Eftersom regulatorn kan anslutas direkt till PLC:n kan den exakt styra rotationshastigheten, positioneringen och framåt och bakåt rotation av motorn. Till viss del kan den elektriska cylindern röra sig efter behov efter behov; på grund av gasens kompressibilitet och trögheten, även om koordinationen mellan växlingsventilen och magnetomkopplaren är god, kan cylinderns exakta positionering inte uppnås, och flexibiliteten är utesluten.
När det gäller teknisk prestanda tror jag att elektriska och pneumatiska har sina fördelar. Först och främst inkluderar fördelarna med elektriska ställdon huvudsakligen:
(1) Kompakt struktur och liten storlek. Jämfört med pneumatiska ställdon är elektriska ställdon relativt enkla i strukturen. Ett grundläggande elektroniskt system inkluderar ställdon, DPDT-omkopplare med tre-lägen, säkringar och några kablar som är lätta att montera.
(2) Drivkällan för det elektriska ställdonet är mycket flexibel. Generellt kan den inbyggda strömförsörjningen tillgodose behoven, medan det pneumatiska ställdonet behöver en luftkälla och en kompressionsdrivenhet.
(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) Det finns inget behov av att installera och underhålla olika pneumatiska rörledningar.
(5) Belastningen kan upprätthållas utan ström, medan det pneumatiska ställdonet kräver en kontinuerlig tryckförsörjning.
(6) Det elektriska ställdonet är tystare eftersom ingen extra tryckanordning krävs. Vanligtvis, om det pneumatiska ställdonet är under tung belastning, bör en ljuddämpare installeras.
(7) Elektriska ställdon är överlägsna i kontrollnoggrannhet.
(8) I pneumatiska enheter är det vanligtvis nödvändigt att omvandla elektriska signaler till gassignaler och sedan till elektriska signaler. Överföringshastigheten är låg och den är inte lämplig för komplexa kretsar med för många komponenter.
Fördelarna med cylindern ligger i följande fyra aspekter:
(1) Belastningen är stor och kan anpassas till applikationen av högt vridmoment (dock har det aktuella elektriska ställdonet gradvis nått den aktuella pneumatiska belastningsnivån).
(2) Snabb åtgärd och snabb respons.
(3) God anpassningsförmåga till arbetsmiljö, särskilt i tuffa arbetsmiljöer som brandfarlig, explosiv, dammig, stark magnetism, strålning och vibrationer, den är överlägsen hydraulisk, elektronisk och elektrisk styrning.
(4) Motorn skadas lätt när slaglängden blockeras eller ventilspindeln är bunden.
Köp och tillämpa kostnadsjämförelse
Generellt sett är elektriska servodrivningar dyrare än pneumatiska servodrivningar, men de beror också på specifika krav och tillfällen. Vissa likströmsmotorer med låg-effekt utgör en elektrisk slide (elektriskt servosystem) som faktiskt är billigare än ett pneumatiskt 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.
Ur inköps- och appliceringskostnadsperspektiv har den nuvarande cylindern fortfarande uppenbara fördelar. För det pneumatiska systemet är styrsystemet och ställdonet mycket enkla. Varje cylinder behöver bara vara utrustad med en magnetventil för att slutföra bytet av gaskretsen och utföra rörelsekontroll. Sannolikheten för cylinderfel är relativt liten, underhållet är enkelt och bekvämt och kostnaden också låg.
För elektriska ställdon, även om anskaffningen av elektrisk energi är relativt enkel och energikostnaden är låg, är inköps- och appliceringskostnaderna relativt höga. Samtidigt kräver användningen av elektriska ställdon många skyddsåtgärder. Felaktiga kretsanslutningar, spänningsfluktuationer och överbelastning av lasten kommer att orsaka skador på den elektriska drivenheten. Därför är det nödvändigt att installera ett skyddssystem på kretsen och maskineriet, vilket ökar mycket extra utgifter. Dessutom, eftersom det elektriska ställdonets drivenhet har många parametriserade inställningar och hög integrering, måste hela komponenten bytas ut när den misslyckas. Och när den drivkraft som krävs av systemet ökar, kan en komplett uppsättning ersättningskomponenter också uppnås. Därför kan man se från en omfattande jämförelse att cylindern har en större fördel vad gäller inköp och underhållskostnader.
Jämförelse av energieffektivitet
Resultaten av vår studie visar att i den horisontella fram- och återgående rörelsen med en kort fram- och återgående period (mindre än 1 min) är driftenergiförbrukningen för det elektriska ställdonet vanligtvis lägre än cylinderns, det vill säga den är mer energieffektiv. När fram- och återgående perioden är längre (mer än 1 min) blir cylindern mer energieffektiv-. Detta beror först på att det elektriska ställdonets styrenhet vanligtvis förbrukar cirka 10W elektricitet när terminalen stannar, medan cylindern bara förbrukar elektricitet från magnetventilen och gasläckage, vilket vanligtvis är lägre än 1W, det vill säga ju längre terminalen stannar , desto bättre är det för cylindern; För det andra kan motorns nominella verkningsgrad under tillstånd av kontinuerlig rotation nå mer än 90 procent, men den genomsnittliga verkningsgraden under tillstånd av bordsformad-acceleration och retardation i den linjära fram- och återgående rörelsen (skruvomvandling) är mindre än 50 procent. Under vertikal fram- och återgående rörelse kräver hållverkan för att klämma fast arbetsstycket kontinuerlig tillförsel av ström till det elektriska manöverdonet för att övervinna tyngdkraften, och cylindern behöver bara stänga magnetventilen, vilket förbrukar mindre elektrod. Därför är energiförbrukningsfördelen för det elektriska manöverdonet jämfört med cylindern inte särskilt stor under den vertikala fram- och återgående rörelsen.
Det kan ses av ovanstående att själva motorns verkningsgrad är mycket hög, men med tanke på dess effektivitetsfall och styrenhetens effektförbrukning i den fram- och återgående linjära rörelsen, behöver det elektriska ställdonet inte nödvändigtvis vara mer energi- effektiv än cylindern, och den specifika jämförelsen beror på de faktiska arbetsförhållandena, det vill säga installationsriktningen, fram- och återgående rörelsecykel och belastningshastighet, etc.
Applikationsjämförelse
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.
Elektriska drivningar med servomotorer erbjuder fördelar i situationer där krafterna ökar snabbt och exakt positionering krävs. Elektriska drivenheter är det bästa valet för applikationer som kräver exakt, synkron drift, justerbar och specificerad positioneringsprogrammering. Elektriska drivsystem som består av servo- eller stegmotorer med sluten -slinga positioneringskontroller kan komplettera bristerna med pneumatiska system. plats.
Ur ett perspektiv av teknik och användningskostnad har cylindern uppenbara fördelar, men vilken teknik som ska användas för drivstyrning i faktisk användning bör övervägas övergripande från flera faktorer. Olika system inom modern styrning blir mer och mer komplexa och sofistikerade och det är inte bara en viss drivstyrningsteknik som kan tillfredsställa systemets olika styrfunktioner. Cylindern kan helt enkelt realisera snabba linjära cirkulationsrörelser, enkel struktur, bekvämt underhåll och kan användas i olika tuffa arbetsmiljöer, såsom explosionssäkra krav, dammiga eller fuktiga arbetsförhållanden.
Elektriska ställdon används främst i applikationer som kräver exakt styrning. Nu förbättras flexibilitetskraven i automationsutrustning ständigt. Samma utrustning krävs ofta för att möta bearbetningsbehoven för arbetsstycken av olika storlekar. Ställdonet måste utföra multi-positionskontroll och ställdonet måste styras. Körhastigheten och vridmomentet kan kontrolleras exakt eller synkront spåras, vilket inte kan uppnås med traditionell pneumatisk styrning, och elektriska ställdon kan enkelt uppnå sådan kontroll. Det kan ses att cylindern är mer lämpad för enkel rörelsekontroll, medan det elektriska ställdonet mest används för exakt rörelsekontroll.
jämförelse av marknadsläget
Cylinderdrivna-system har snabbt vunnit popularitet inom industriell automation sedan 1970-talet. Idag har cylindern blivit det vanliga ställdonet för PTP (PointToPoint)-hantering inom området för industriell produktion hemma och utomlands, och marknadsstorleken för pneumatiska komponenter centrerade på cylinderdrivsystemet har nått en skala på 11 miljarder US-dollar.
Sedan 1990-talet har den snabba utvecklingen av motorer och deras mikroelektroniska styrteknik möjliggjort tillämpningen av elektriska ställdon inom industriell automation. Dessutom har framväxten av halvledarindustrin direkt främjat expansionen av tillämpningen av elektriska ställdon som kan realisera hög-precisionspositionering med flera-punkter inom industriområdet.
I slutet av 1990-talet visade Japan och andra stora industriländer till och med en gång att elektriska ställdon var på väg att ersätta luftcylindrar och att luftcylindrar skulle dra sig tillbaka från historien. Eftersom det allmänt anses att energiomvandlingseffektiviteten för motorn i det elektriska ställdonet är hög, och cylinderns energiomvandlingseffektivitet är låg, kommer de ineffektiva produkterna att elimineras. Men tio år senare har elektriska ställdon inte blivit populärt på industrianläggningar, och deras marknadsstorlek är fortfarande långt efter pneumatikens. Dessutom, både i industriländer och i nyligen industrialiserade länder som Kina, har försäljningen av cylindrar inte bara minskat, utan har också ökat stadigt. I Kina har den årliga tillväxttakten för cylinderförsäljningen hållits på mer än 20 procent de senaste åren.
Om det är nödvändigt att vetenskapligt och objektivt utvärdera de två, måste LifeCycleAssessment-metoden antas, och de omfattande indikatorerna för de tre stegen av tillverkning, användning och bortskaffande måste jämföras. Specifika indikatorer inkluderar kostnader, energiförbrukning och miljöbelastning (främst utsläpp, etc.). Till exempel, kostnad, elektriska ställdon har fördelar i driftenergiförbrukning (användningsfas) kostnad, men underhållskostnad (användningsfas) och anskaffningskostnad (tillverkningsfas) är mycket högre än cylindrar, jämförelsen på detta index bör baseras på summan av alla kostnader.
När det gäller totalkostnad visar våra resultat att luftcylindrar har vissa fördelar i de flesta industriella tillämpningar.
Baserat på ovanstående analys bör vi se att cylindern och det elektriska ställdonet har sina egna egenskaper, och deras fördelar och nackdelar kan inte utvärderas helt enkelt av effektivitetsnivån. Med utvecklingen av elektrisk teknik kommer kostnaden för elektriska ställdon att sänkas ytterligare och dess användningsområde förväntas utökas ytterligare, men det är orealistiskt att helt ersätta cylindrarna med självsugande och icke{{1} }}täpper till avloppspumpar.
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.
Därför bör utvecklingen av cylindrar och elektriska ställdon vara i ett mycket godartat tillstånd och kompletterande i framtiden, och de kommer säkerligen att utvecklas i enlighet med naturlagarna för vetenskaplig utveckling av dessa två teknologier.
