FESTO氣缸在中zui大的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)是什么
FESTO氣缸在往復(fù)運(yùn)動(dòng)周期較短(小于1min)的水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)中,電動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)行能耗通常低于氣缸的運(yùn)行能耗,即更節(jié)能。而在往復(fù)運(yùn)動(dòng)周期較長(zhǎng)(大于1min)時(shí),氣缸竟然變得更節(jié)能。這是由于終端停止時(shí)電動(dòng)執(zhí)行器的控制器通常需要消耗約10W的電力,而氣缸僅有電磁閥耗電和氣體泄露,般低于1W,即終端停止時(shí)間越長(zhǎng),對(duì)氣缸越有利;其次電機(jī)在連續(xù)旋轉(zhuǎn)條件下的額定效率可達(dá)90%以上,但在直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)(絲杠轉(zhuǎn)換)中的臺(tái)形加減速旋轉(zhuǎn)條件下的平均效率卻不到50%。在豎直往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),夾持工件的保持動(dòng)作要求不斷供給電流給電動(dòng)執(zhí)行器以克服重力,而氣缸只需關(guān)閉電磁閥即可,耗電極少。因此在豎直往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)執(zhí)行器相比氣缸的能耗優(yōu)勢(shì)不是很大。
由上可見,電機(jī)本身效率很高,但在往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)中考慮其效率下降及控制器的電力消耗,電動(dòng)執(zhí)行器未必定比氣缸節(jié)能,具體比較取決于實(shí)際的工作條件,即安裝方向、往復(fù)運(yùn)動(dòng)周期和負(fù)載率等。
應(yīng)用場(chǎng)合比較
FESTO氣缸氣動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)系統(tǒng)并不互相排斥。相反,這只是個(gè)要求不同的問題。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)勢(shì)顯而易見,當(dāng)面臨諸如灰塵、油脂、水或清潔劑等惡劣的環(huán)境條件時(shí),氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器就顯得較適應(yīng)惡劣環(huán)境,而且非常堅(jiān)固耐用。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器容易安裝,能提供典型的抓取功能,價(jià)格便宜且操作方便。
在作用力快速增大且需要定位的情況下,帶伺服馬達(dá)的電驅(qū)動(dòng)器具有優(yōu)勢(shì)。對(duì)于要求、同步運(yùn)轉(zhuǎn)、可調(diào)節(jié)和規(guī)定的定位編程的應(yīng)用場(chǎng)合,電驅(qū)動(dòng)器是的選擇,帶閉環(huán)定位控制器的伺服或步進(jìn)馬達(dá)所組成的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠補(bǔ)充氣動(dòng)系統(tǒng)的不足之處。
現(xiàn)在自動(dòng)化設(shè)備中柔性化要求在不斷提升,同設(shè)備往往要求適應(yīng)不同尺寸工件的加工需要,執(zhí)行器需要進(jìn)行多點(diǎn)定位控制,而且要對(duì)執(zhí)行器的運(yùn)行速度及力矩進(jìn)行控制或同步跟蹤,這些利用傳統(tǒng)氣動(dòng)控制是無法實(shí)現(xiàn)的,而電動(dòng)執(zhí)行器就能非常輕松的實(shí)現(xiàn)此類控制。由此可見氣缸比較適用于簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)控制,而電執(zhí)行器則多用于精密運(yùn)動(dòng)控制的場(chǎng)合。
市場(chǎng)形勢(shì)比較
氣缸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自70年代以來就在工業(yè)自動(dòng)化域得到了迅速普及。今天,氣缸已成為國(guó)內(nèi)外工業(yè)域中PTP(PointToPoint)搬運(yùn)的主流執(zhí)行器,以氣缸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為核心的氣動(dòng)元器件市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到110億美元的規(guī)模。
九十年代開始,電機(jī)及其微電子控制技術(shù)迅速發(fā)展,使電動(dòng)執(zhí)行器在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用成為可能。而且,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的興起也直接促進(jìn)了能實(shí)現(xiàn)高精度多點(diǎn)定位的電動(dòng)執(zhí)行器在工業(yè)域應(yīng)用的擴(kuò)大。
九十年代末期,日本等主要工業(yè)發(fā)達(dá),甚度出現(xiàn)了電動(dòng)執(zhí)行器即將取代氣缸,氣缸將退出歷史舞臺(tái)的論調(diào)。因?yàn)槿藗兤毡檎J(rèn)為電動(dòng)執(zhí)行器中電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率高,而氣缸能量轉(zhuǎn)換效率較低,低效的產(chǎn)品必將被淘汰出局。然而,十年過去了,電動(dòng)執(zhí)行器在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)并未得到普及,其市場(chǎng)規(guī)模與氣動(dòng)相比還有很大差距。而且,無論是在工業(yè)發(fā)達(dá),還是在等新興工業(yè),氣缸的不僅沒有減少,而且還在穩(wěn)步地增長(zhǎng)。在,近幾年氣缸的年增長(zhǎng)速度直維持在20%以上。
如需要科學(xué)、客觀地評(píng)價(jià)兩者,必須采用全生命周期評(píng)價(jià)(LifeCycleAssessment)手法,考慮比較制造階段、使用階段、廢棄階段三個(gè)階段的綜合指標(biāo)。具體指標(biāo)有成本、能耗、對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)(主要是排放物等)。譬如成本,電動(dòng)執(zhí)行器在運(yùn)行能耗(使用階段)成本上有優(yōu)勢(shì),但維護(hù)成本(使用階段)和購(gòu)置成本(制造階段)都比氣缸要高得多,在該指標(biāo)上的比較應(yīng)建立在所有成本的總和上。
在總成本上,我們的研究結(jié)果表明,氣缸在大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合具有定優(yōu)勢(shì)。
綜合以上分析,我們應(yīng)該看出,氣缸與電動(dòng)執(zhí)行器各有特點(diǎn),不可單純地用效率的高低來評(píng)價(jià)其優(yōu)劣。隨著電氣技術(shù)的發(fā)展,電動(dòng)執(zhí)行器的成本還會(huì)進(jìn)步下降,預(yù)期其應(yīng)用域還會(huì)進(jìn)步拓廣,但要完自吸無堵塞排污泵全取代氣缸是不現(xiàn)實(shí)的。