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九十年代开始,电机及其微电子控制技术迅速发展,使电动执行器在工业自动化中的应用成为可能。而且,半导体产业的兴起也直接促进了能实现高精度多点定位的电动执行器在工业领域应用的扩大。
九十年代末期,日本等主要工业发达 ,甚至一度出现了电动执行器即将取代气缸,气缸将退出历史舞台的论调。因为人们普遍认为电动执行器中电机的能量转换效率高,而气缸能量转换效率较低,低效的产品必将被淘汰出局。然而,十年过去了,电动执行器在工业现场并未得到普及,其市场规模与气动相比还有很大差距。而且,无论是在工业发达 ,还是在中国等新兴工业 ,气缸的销量不仅没有减少,而且还在稳步地增长。在中国,近几年气缸销量的年增长速度一直维持在20%以上。
如需要科学、客观地评价两者,必须采用全生命周期评价(LifeCycleAssessment)手法,考虑比较制造阶段、使用阶段、废弃阶段三个阶段的综合指标。具体指标有成本、能耗、对环境的负担(主要是排放物等)。譬如成本,电动执行器在运行能耗(使用阶段)成本上有优势,但维护成本(使用阶段)和购置成本(制造阶段)都比气缸要高得多,在该指标上的比较应建立在所有成本的总和上。
在总成本上,我们的研究结果表明,气缸在大多数工业应用场合具有一定优势。
综合以上分析,我们应该看出,气缸与电动执行器各有特点,不可单纯地用效率的高低来评价其优劣。随着电气技术的发展,电动执行器的成本还会进一步下降,预期其应用领域还会进一步拓广,但要完自吸无堵塞排污泵全取代气缸是不现实的。
从市场形式来看,前面己经提到若电缸从一开始就参照气缸的外形及安装连接尺寸生产,是一个很好的开端。而对于目前还未有ISO标准的无杆气缸和气动滑台,则同样采用相对应的外形及安装连接尺寸,这个便利的措施能够杜绝气驱动与电驱动在安装、添置或更换方面无谓的竞争。FESTO公司的电驱动产品包含了300多种可自由组合的抓取模块和多轴系统。在Festo,电驱动器不是气动驱动器的竞争产品,而是对气动驱动器性能的完美补充。电驱动器的特点是精确和灵活。在作用力快速消失和需要精确定位的应用场合,电驱动器是无堵塞自吸排污泵理想的决方案。
因此今后气缸与电动执行器的发展应该是处于非常良性状况和互补的,也一定会按照这两门技术自身的科学自然发展规律发展。
气缸与电动执行器的区别从传统观念来看,气缸与电动执行器一直被认为是属于两个完全不同领域的自动化产品,但是近年来,随着电气化程度的不断提高,电动执行器却慢慢浸入气动领域,二者在应用中既有竞争又相互补充。在本期栏目中,我们将从技术性能、购买和应用成本、能源效率、应用场合及市场形势等几个方面来对比气缸与电动执行器各自的优势
技术性能
众所周知,相比电动执行器,气缸可在恶劣条件下可靠地工作,且操作简单,基本可实现免维护。气缸擅长作往复直线运动,尤其适于工业自动化中最多的传送要求——工件的直线搬运。而且,仅仅调节安装在气缸两侧的单向节流阀就可简单地实现稳定的速度控制,也成为气缸驱动系统 的特征和优势。所以对于没有多点定位要求的用户,绝大多数从使用便利性角度更倾向于使用气缸。目前工业现场使用电动执行器的应用大部分都是要求高精度多点定位,这是由于用气缸难以实现,退而求其次的结果。
而电动执行器主要用于旋转与摆动工况。其优势在于响应时间快,通过反馈系统对速度、位置及力矩进行精确控制。但当需要完成直线运动时,需要通过齿形带或丝杆等机械装置进行传动转化,因此结构相对较为复杂,而且对工作环境及操作维护人员的专业知识都有较高要求。
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