Z tradičního hlediska byly válce a elektrické pohony vždy považovány za produkty automatizace patřící do dvou zcela odlišných oblastí, ale v posledních letech se s neustálým zlepšováním stupně elektrifikace elektrické pohony pomalu ponořují do oblasti pneumatiky. . Aplikace jsou konkurenční a vzájemně se doplňují. V tomto sloupci porovnáme výhody válců a elektrických pohonů z hlediska technického výkonu, pořizovacích a aplikačních nákladů, energetické účinnosti, aplikací a tržních podmínek.
Technický výkon
Jak všichni víme, ve srovnání s elektrickými pohony mohou válce spolehlivě fungovat v drsných podmínkách, snadno se obsluhují a v zásadě nevyžadují-údržbu. Válec je dobrý v vratném lineárním pohybu, zvláště vhodný pro většinu dopravních požadavků v průmyslové automatizaci - lineární manipulaci s obrobky. Stabilní regulace otáček lze navíc snadno dosáhnout jednoduše nastavením-jednosměrných škrticích ventilů instalovaných na obou stranách válce, což se stalo největší funkcí a výhodou systému pohonu válce. Uživatelé, kteří nemají požadavky na vícebodové umístění, proto většina z nich dává přednost použití válců z hlediska snadného použití. V současnosti vyžaduje většina aplikací elektrických pohonů používaných v průmyslových oblastech vysoce-přesné vícebodové{5}}polohování. Toho je totiž se vzduchovými válci těžko dosažitelné a výsledek je druhý nejlepší.
Elektrický pohon se používá hlavně pro rotační a kyvné podmínky. Jeho předností je rychlá doba odezvy a přesné řízení rychlosti, polohy a točivého momentu prostřednictvím systému zpětné vazby. Když je však třeba dokončit lineární pohyb, je třeba jej převést pomocí mechanických zařízení, jako jsou ozubené řemeny nebo šroubové tyče. Proto je struktura poměrně složitá a odborná znalost pracovního prostředí a personálu provozu a údržby je poměrně vysoká.
Výhoda
(1) Požadavky na uživatele jsou nízké. Princip a konstrukce válce jsou jednoduché, snadno se instalují a udržují a požadavky na uživatele nejsou vysoké. Elektrický válec je jiný, inženýři musí mít určité elektrotechnické znalosti, jinak se velmi pravděpodobně poškodí kvůli špatné obsluze.
(2) Výstupní síla je velká. Výstupní síla válce je úměrná druhé mocnině průměru válce; zatímco výstupní síla elektrického válce souvisí se třemi faktory, průměrem válce, výkonem motoru a stoupáním vodícího šroubu. Čím větší je průměr válce a výkon a čím menší je stoupání, tím větší je výstupní síla. Válec o průměru válce 50 mm může teoreticky vyvinout sílu až 2000 N. U elektrických válců se stejným průměrem válce se sice produkty různých firem liší, ale v zásadě nepřesahují 1000N. Je zřejmé, že válec má více výhod, pokud jde o výstupní sílu.
(3) Silná přizpůsobivost. Válec může normálně pracovat v prostředí s vysokou teplotou a nízkou teplotou a má schopnost prachotěsné a vodotěsné a může se přizpůsobit různým drsným prostředím. Elektrický válec má vysoké požadavky na životní prostředí a špatnou přizpůsobivost kvůli velkému počtu elektrických komponentů.
Výhody elektrického válce se projevují především v následujících třech aspektech:
(1) Složení systému je velmi jednoduché. Vzhledem k tomu, že motor je obvykle integrován s blokem válců plus ovladač a kabely, celý systém elektrického válce se skládá z těchto tří částí, což je jednoduché a kompaktní.
(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) Silná flexibilita. Není pochyb o tom, že pružnost elektrického válce je mnohem silnější než u válce. Vzhledem k tomu, že ovladač lze přímo propojit s PLC, může přesně řídit rychlost otáčení, polohování a otáčení motoru vpřed a vzad. Elektrický válec se může do určité míry pohybovat libovolně podle potřeby; Vzhledem ke stlačitelnosti plynu a setrvačnosti, i když je koordinace mezi reverzním ventilem a magnetickým spínačem dobrá, nelze dosáhnout přesné polohy válce a flexibilita nepřichází v úvahu.
Pokud jde o technický výkon, věřím, že elektrické a pneumatické mají své výhody. Mezi výhody elektrických servomotorů patří především:
(1) Kompaktní struktura a malá velikost. Ve srovnání s pneumatickými pohony mají elektrické pohony relativně jednoduchou konstrukci. Základní elektronický systém zahrnuje akční členy, tří-polohové spínače DPDT, pojistky a některé vodiče, které lze snadno sestavit.
(2) Zdroj pohonu servomotoru je velmi flexibilní. Obecně platí, že-napájecí zdroj na desce může vyhovět potřebám, zatímco pneumatický pohon potřebuje zdroj vzduchu a kompresní pohon.
(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) Není potřeba instalovat a udržovat různá pneumatická potrubí.
(5) Zátěž lze udržovat bez napájení, zatímco pneumatický pohon vyžaduje nepřetržitý přívod tlaku.
(6) Elektrický pohon je tišší, protože není potřeba žádné další tlakové zařízení. Obvykle, pokud je pneumatický pohon pod velkým zatížením, měl by být instalován tlumič.
(7) Elektrické servomotory mají vynikající přesnost ovládání.
(8) U pneumatických zařízení je obvykle nutné převádět elektrické signály na signály plynů a poté na signály elektrické. Přenosová rychlost je nízká a není vhodná pro složité obvody s příliš mnoha součástkami.
Výhody válce spočívají v následujících čtyřech aspektech:
(1) Zátěž je velká a lze ji přizpůsobit aplikaci vysokého točivého momentu (současný elektrický pohon však postupně dosáhl aktuální pneumatické úrovně zatížení).
(2) Rychlá akce a rychlá odezva.
(3) Dobrá adaptabilita na pracovní prostředí, zejména v drsných pracovních prostředích, jako jsou hořlavé, výbušné, prašné, silný magnetismus, záření a vibrace, je lepší než hydraulické, elektronické a elektrické ovládání.
(4) Motor se snadno poškodí, když je zdvih blokován nebo je vřeteno ventilu svázáno.
Koupit a použít srovnání nákladů
Obecně lze říci, že elektrické servopohony jsou dražší než pneumatické servopohony, ale také závisí na konkrétních požadavcích a příležitostech. Některé stejnosměrné motory s nízkým{0}}výkonem tvoří elektrický posuv (elektrický servosystém), který je ve skutečnosti levnější než pneumatický servosystém.
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.
Z hlediska pořizovacích a aplikačních nákladů má současný válec stále zjevné výhody. U pneumatického systému je řídicí systém a pohon velmi jednoduchý. Každá láhev musí být vybavena pouze elektromagnetickým ventilem pro dokončení přepínání plynového okruhu a provádění řízení pohybu. Pravděpodobnost selhání válce je relativně malá, údržba je jednoduchá a pohodlná a náklady také nízké.
U elektrických pohonů je sice získávání elektrické energie relativně jednoduché a náklady na energii nízké, ale pořizovací a aplikační náklady jsou relativně vysoké. Současně použití elektrických servomotorů vyžaduje mnoho ochranných opatření. Špatné zapojení obvodů, kolísání napětí a přetěžování zátěže způsobí poškození elektrického pohonu. Proto je nutné instalovat ochranný systém na obvod a strojní zařízení, což zvyšuje mnoho dalších nákladů. Navíc, protože pohonná jednotka elektrického akčního členu má mnoho parametrizovaných nastavení a vysokou integraci, jakmile selže, je třeba vyměnit celý komponent. A když se hnací síla požadovaná systémem zvýší, lze také dosáhnout kompletní sady náhradních součástí. Z komplexního srovnání je tedy vidět, že válec má větší výhodu v pořizovacích a údržbových nákladech.
Porovnání energetické účinnosti
Výsledky naší studie ukazují, že při horizontálním vratném pohybu s krátkou periodou vratného pohybu (méně než 1 min) je provozní spotřeba elektrické energie servomotoru obvykle nižší než u válce, to znamená, že je energeticky účinnější. Když je perioda vratného pohybu delší (více než 1 minuta), válec se stává energeticky-účinnějším. To je zaprvé proto, že ovladač elektrického pohonu obvykle spotřebovává asi 10 W elektřiny, když se terminál zastaví, zatímco válec spotřebovává elektřinu pouze z elektromagnetického ventilu a únik plynu, který je obecně nižší než 1 W, to znamená, že čím déle se terminál zastaví. , tím lépe pro válec; Za druhé, jmenovitá účinnost motoru za podmínek nepřetržité rotace může dosáhnout více než 90 procent, ale průměrná účinnost za podmínek zrychlení a zpomalení ve tvaru stolu-ve lineárním vratném pohybu (konverze šroubu) je nižší. než 50 procent. Během vertikálního vratného pohybu vyžaduje přidržovací akce upnutí obrobku nepřetržité dodávání proudu do elektrického pohonu k překonání gravitace a válec potřebuje pouze zavřít solenoidový ventil, což spotřebovává méně elektrody. Proto výhoda spotřeby energie elektrického pohonu ve srovnání s válcem není při vertikálním vratném pohybu příliš velká.
Z výše uvedeného je patrné, že účinnost samotného motoru je velmi vysoká, ale vzhledem k poklesu jeho účinnosti a spotřebě energie regulátoru při vratném lineárním pohybu nemusí mít elektrický pohon nutně vyšší energii- účinnější než válec a konkrétní srovnání závisí na skutečných pracovních podmínkách, to znamená na směru instalace, cyklu vratného pohybu a rychlosti zatížení atd.
Srovnání aplikací
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.
Elektrické pohony se servomotory nabízejí výhody v situacích, kdy síly rychle rostou a je vyžadováno přesné polohování. Elektrické pohony jsou nejlepší volbou pro aplikace, které vyžadují přesný, synchronní provoz, nastavitelné a specifické polohovací programování. Nedostatky pneumatických systémů mohou doplňovat elektrické pohonné systémy sestávající ze servomotorů nebo krokových motorů s uzavřenou -smyčkou polohovacích regulátorů. místo.
Z hlediska technologie a nákladů na použití má válec zřejmé výhody, ale která technologie by měla být použita pro řízení pohonu při skutečném použití, by měla být komplexně zvažována z mnoha faktorů. Různé systémy v moderním řízení jsou stále složitější a sofistikovanější a není to jen určitá technologie řízení pohonu, která dokáže uspokojit různé řídící funkce systému. Válec může jednoduše realizovat rychlý lineární oběhový pohyb, jednoduchou konstrukci, pohodlnou údržbu a lze jej používat v různých drsných pracovních prostředích, jako jsou požadavky na ochranu proti výbuchu-, prašné nebo vlhké pracovní podmínky.
Elektrické pohony se používají především v aplikacích, které vyžadují přesné ovládání. Nyní se požadavky na flexibilitu v automatizačních zařízeních neustále zlepšují. Ke splnění požadavků na zpracování obrobků různých velikostí je často vyžadováno stejné vybavení. Pohon musí provádět více{0}}bodové polohování a aktuátor musí být ovládán. Rychlost chodu a krouticí moment lze přesně řídit nebo synchronně sledovat, čehož nelze dosáhnout tradičním pneumatickým řízením a elektrické pohony mohou takového řízení snadno dosáhnout. Je vidět, že válec je vhodnější pro jednoduché řízení pohybu, kdežto elektrický aktuátor se většinou používá pro přesné řízení pohybu.
srovnání situace na trhu
Válcové-systémy si od 70. let rychle získaly oblibu v průmyslové automatizaci. Válec se dnes stal hlavním pohonem pro manipulaci PTP (PointToPoint) v oblasti průmyslové výroby doma i v zahraničí a velikost trhu s pneumatickými součástmi zaměřenými na systém pohonu válce dosáhla měřítka 11 miliard amerických dolarů.
Od 90. let 20. století rychlý rozvoj motorů a jejich technologie mikroelektronického řízení umožnil použití elektrických pohonů v průmyslové automatizaci. Vzestup polovodičového průmyslu navíc přímo podpořil rozšíření aplikací elektrických aktuátorů, které dokážou v průmyslové oblasti realizovat vysoce{1}}přesné vícebodové-polohování.
Koncem 90. let minulého století se v Japonsku a dalších velkých průmyslových zemích dokonce jednou objevilo, že elektrické pohony se chystají nahradit vzduchové válce a že vzduchové válce ustoupí z jeviště historie. Protože se obecně má za to, že účinnost přeměny energie motoru v elektrickém pohonu je vysoká a účinnost přeměny energie válce je nízká, neefektivní produkty budou eliminovány. O deset let později však elektrické pohony nebyly v průmyslových provozech popularizovány a jejich velikost trhu je stále daleko za trhem pneumatik. Navíc jak v průmyslově vyspělých zemích, tak v nově industrializovaných zemích, jako je Čína, prodej lahví nejen neklesl, ale také neustále rostl. V Číně se roční tempo růstu prodeje válců v posledních letech udržuje na více než 20 procentech.
Je-li nutné vědecky a objektivně zhodnotit tyto dva, musí být přijata metoda LifeCycleAssessment a musí být porovnány komplexní ukazatele tří fází výroby, použití a likvidace. Specifickými ukazateli jsou náklady, spotřeba energie a zátěž životního prostředí (zejména emise atd.). Například náklady, elektrické pohony mají výhody v provozní spotřebě energie (fáze užívání), náklady, ale náklady na údržbu (fáze užívání) a pořizovací náklady (fáze výroby) jsou mnohem vyšší než u válců, srovnání na tomto indexu by mělo být založeno na součtu všech nákladů.
Pokud jde o celkové náklady, naše zjištění ukazují, že vzduchové válce mají určité výhody ve většině průmyslových aplikací.
Na základě výše uvedené analýzy bychom měli vidět, že válec a elektrický pohon mají své vlastní charakteristiky a jejich výhody a nevýhody nelze hodnotit pouze úrovní účinnosti. S rozvojem elektrické technologie se budou náklady na elektrické pohony dále snižovat a očekává se další rozšiřování oblastí jejich použití, ale je nereálné zcela nahradit válce se samo-nasávacími a ne{{1 }} ucpání kalových čerpadel.
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.
Proto by vývoj válců a elektrických pohonů měl být v budoucnu ve velmi příznivém stavu a komplementární a jistě se budou vyvíjet v souladu s přírodními zákony vědeckého vývoje těchto dvou technologií.
