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東莞市廣聯(lián)自動化科技有限公司
主營產(chǎn)品： HYDAC壓力開關(guān),BURKERT電磁閥,WAUKEE流量計,ATOS油泵,德國REXROTH電磁換向閥，BERNSTEIN傳感器 |
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2020-5-18 閱讀(722)
東莞廣聯(lián)自動化科技有限公司成立于2010年，在德國和美國各有公司,，所有的貨物均是從國外過來,，公司具有良好的市場信譽,專業(yè)的銷售和技術(shù)服務(wù)團隊,憑著多年經(jīng)營經(jīng)驗,熟悉并了解市場行情,贏得了國內(nèi)外廠商的*.已是央企,，國企,，上市企,，民企的首先供應(yīng)商。
威格士Vickers氣缸引導(dǎo)活塞在缸內(nèi)進行直線往復(fù)運動的圓筒形金屬機件,?？諝庠诎l(fā)動機氣缸中通過膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機械能；氣體在壓縮機氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力,。
渦輪機,、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機等的殼體通常也稱“氣缸”。氣缸的應(yīng)用領(lǐng)域：印刷（張力控制）,、半導(dǎo)體（點焊機,、芯片研磨）、自動化控制,、機器人等等,。
內(nèi)燃機缸體上安放活塞的空腔。是活塞運動的軌道,，燃氣在其中燃燒及膨脹,，通過氣缸壁還能散去一部分燃氣傳給的爆發(fā)余熱，使發(fā)動機保持正常的工作溫度,。氣缸的型式有整體式和單鑄式,。單鑄式又分為干式和濕式兩種。氣缸和缸體鑄成一個整體時稱整體式氣缸;氣缸和缸體分別鑄造時,，單鑄的氣缸筒稱為氣缸套,。氣缸套與冷卻水直接接觸的稱作濕式氣缸套;不與冷卻水直接接觸的稱作干式氣缸套。為了保持氣缸與活塞接觸的嚴(yán)密性,，減少活塞在其中運動的摩擦損失,，氣缸內(nèi)壁應(yīng)有較高的加工精度和精確的形狀尺寸。
氣缸種類
氣壓傳動中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的氣動執(zhí)行元件,。氣缸有做往復(fù)直線運動的和做往復(fù)擺動兩種類型,。做往復(fù)直線運動的氣缸又可分為單作用氣缸、雙作用氣缸,、膜片式氣缸和沖擊氣缸4種,。①單作用氣缸：僅一端有活塞桿，從活塞一側(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓,，氣壓推動活塞產(chǎn)生推力伸出,，靠彈簧或自重返回。②雙作用氣缸：從活塞兩側(cè)交替供氣,，在一個或兩個方向輸出力,。③膜片式氣缸：用膜片代替活塞,，只在一個方向輸出力，用彈簧復(fù)位,。它的密封性能好,，但行程短。④沖擊氣缸：這是一種新型元件,。它把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞高速（10～20米/秒）運動的動能,，借以做功。⑤無桿氣缸：沒有活塞桿的氣缸的總稱,。有磁性氣缸,，纜索氣缸兩大類。
做往復(fù)擺動的氣缸稱擺動氣缸,，由葉片將內(nèi)腔分隔為二,，向兩腔交替供氣，輸出軸做擺動運動,，擺動角小于 280°。此外,，還有回轉(zhuǎn)氣缸,、氣液阻尼缸和步進氣缸等。
氣缸與電動執(zhí)行器的區(qū)別
從傳統(tǒng)觀念來看,，氣缸與電動執(zhí)行器一直被認(rèn)為是屬于兩個*不同領(lǐng)域的自動化產(chǎn)品,，但是近年來，隨著電氣化程度的不斷提高,，電動執(zhí)行器卻慢慢浸入氣動領(lǐng)域,，二者在應(yīng)用中既有競爭又相互補充。在本期欄目中,，我們將從技術(shù)性能,、購買和應(yīng)用成本、能源效率,、應(yīng)用場合及市場形勢等幾個方面來對比氣缸與電動執(zhí)行器各自的優(yōu)勢
氣缸技術(shù)性能
*,，相比電動執(zhí)行器，氣缸可在惡劣條件下可靠地工作,，且操作簡單,，基本可實現(xiàn)免維護。氣缸擅長作往復(fù)直線運動,，尤其適于工業(yè)自動化中多的傳送要求——工件的直線搬運,。而且，僅僅調(diào)節(jié)安裝在氣缸兩側(cè)的單向節(jié)流閥就可簡單地實現(xiàn)穩(wěn)定的速度控制,，也成為氣缸驅(qū)動系統(tǒng)大的特征和優(yōu)勢,。所以對于沒有多點定位要求的用戶,，絕大多數(shù)從使用便利性角度更傾向于使用氣缸。目前工業(yè)現(xiàn)場使用電動執(zhí)行器的應(yīng)用大部分都是要求高精度多點定位,，這是由于用氣缸難以實現(xiàn),，退而求其次的結(jié)果。
而電動執(zhí)行器主要用于旋轉(zhuǎn)與擺動工況,。其優(yōu)勢在于響應(yīng)時間快,，通過反饋系統(tǒng)對速度、位置及力矩進行精確控制,。但當(dāng)需要完成直線運動時,，需要通過齒形帶或絲桿等機械裝置進行傳動轉(zhuǎn)化，因此結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜,，而且對工作環(huán)境及操作維護人員的專業(yè)知識都有較高要求,。
氣缸優(yōu)勢
（1）對使用者的要求較低。氣缸的原理及結(jié)構(gòu)簡單,，易于安裝維護,，對于使用者的要求不高。電缸則不同,，工程人員必需具備一定的電氣知識,，否則極有可能因為誤操作而使之損壞。（2）輸出力大,。氣缸的輸出力與缸徑的平方成正比,；而電缸的輸出力與三個因素有關(guān)，缸徑,、電機的功率和絲桿的螺距,，缸徑及功率越大、螺距越小則輸出力越大,。一個缸徑為50mm的氣缸,，理論上的輸出力可達2000N，對于同樣缸徑的電缸,，雖然不同公司的產(chǎn)品各有差異,，但是基本上都不超過1000N。顯而易見,，在輸出力方面氣缸更具優(yōu)勢,。（3）適應(yīng)性強。氣缸能夠在高溫和低溫環(huán)境中正常工作且具有防塵,、防水能力,，可適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境。而電缸由于具有大量電氣部件的緣故，對環(huán)境的要求較高,，適應(yīng)性較差,。
電缸的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下3個方面：
（1）系統(tǒng)構(gòu)成非常簡單。由于電機通常與缸體集成在一起,，再加上控制器與電纜,，電缸的整個系統(tǒng)就是由這三部分組成的，簡單而緊湊,。（2）停止的位置數(shù)多且控制精度高,。一般電缸有低端與之分，低端產(chǎn)品的停止位置有3,、5,、16、64個等,，根據(jù)公司不同而有所變化,；產(chǎn)品則更是可以達到幾百甚至上千個位置。在精度方面,，電缸也具有的優(yōu)勢,，定位精度可達¡0.05mm，所以常常應(yīng)用于電子,、半導(dǎo)體等精密的行業(yè),。（3）柔韌性強。毫無疑問,，電缸的柔韌性遠遠強于氣缸。由于控制器可以與PLC直接進行連接,，對電機的轉(zhuǎn)速,、定位和正反轉(zhuǎn)都能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制，在一定程度上,，電缸可以根據(jù)需要隨意進行運動,；由于氣體的可壓縮性和運動時產(chǎn)生的慣性，即使換向閥與磁性開關(guān)之間配合地再好也不能做到氣缸的準(zhǔn)確定位,，柔韌性也就無從談起了,。
在技術(shù)性能方面，本人認(rèn)為電動和氣動各有所長,，首先電動執(zhí)行器的優(yōu)勢主要包括：
（1）結(jié)構(gòu)緊湊,，體積小巧。比起氣動執(zhí)行器,，電動執(zhí)行器結(jié)構(gòu)相對簡單,，一個基本的電子系統(tǒng)包括執(zhí)行器，三位置DPDT開關(guān)、熔斷器和一些電線,，易于裝配,。（2）電動執(zhí)行器的驅(qū)動源很靈活，一般車載電源即可滿足需要,，而氣動執(zhí)行器需要氣源和壓縮驅(qū)動裝置,。（3）電動執(zhí)行器沒有“漏氣”的危險，可靠性高,，而空氣的可壓縮性使得氣動執(zhí)行器的穩(wěn)定性稍差,。（4）不需要對各種氣動管線進行安裝和維護。（5）可以無需動力即保持負(fù)載,，而氣動執(zhí)行器需要持續(xù)不斷的壓力供給,。（6）由于不需要額外的壓力裝置，電動執(zhí)行器更加安靜,。通常,，如果氣動執(zhí)行器在大負(fù)載的情況下，要加裝消音器,。（7）電動執(zhí)行器在控制的精度方面更勝*,。（8）氣動裝置中的通常需要把電信號轉(zhuǎn)化為氣信號，然后再轉(zhuǎn)化為電信號,，傳遞速度較慢,，不宜用于元件級數(shù)過多的復(fù)雜回路。
而氣缸的優(yōu)勢則在于以下4個方面：
（1）負(fù)載大,，可以適應(yīng)高力矩輸出的應(yīng)用（不過,，現(xiàn)在的電動執(zhí)行器已經(jīng)逐漸達到目前的氣動負(fù)載水平了）。（2）動作迅速,、反應(yīng)快,。（3）工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃,、易爆,、多塵埃、強磁,、輻射和振動等惡劣工作環(huán)境中,，比液壓、電子,、電氣控制更*,。（4）行程受阻或閥桿被扎住時電機容易受損。
購買和應(yīng)用成本比較
從總體上來講,，電伺服驅(qū)動比氣動伺服驅(qū)動要貴,，但也要因具體要求及場合而定。有些小功率的直流電機構(gòu)成電動滑臺(電伺服系統(tǒng))實際上比氣動伺服系統(tǒng)要便宜。
如：當(dāng)負(fù)載為1.5kg,、工作行程為80mm,、速度在2~170mm/s之間、精度為¡0.1mm,、加速度2.5m/s2等工況條件時,，F(xiàn)ESTO公司采用小型電動滑臺、控制器,、馬達電纜,、控制電纜、編程電纜以及電源電纜等組成的電伺服系統(tǒng),，其價格就比氣動伺服系統(tǒng)便宜25%,。同樣，對于帶活塞桿電缸也是如此,。需要說明的是如果采用交流電機的話,，所組成的電伺服系統(tǒng)的價格要比氣動伺服系統(tǒng)高出40%左右。
從購買和應(yīng)用成本來看,，目前氣缸還是具有比較明顯的優(yōu)勢的,。對于氣動系統(tǒng)來說，控制系統(tǒng)及執(zhí)行機構(gòu)都非常簡單,，每個氣缸只需配置一個電磁閥就可完成氣路的切換,，進行運動控制，氣缸發(fā)生故障的概率也比較小,，維護簡單方便,，成本也低。
而對于電動執(zhí)行器來說,，雖然電能的獲得比較簡單,，能量成本較低，但購買及應(yīng)用成本較高,，不僅需要配置電機，還需要一套機械傳動機構(gòu)以及相應(yīng)的驅(qū)動元件,。同時使用電動執(zhí)行器需要很多保護措施,，錯誤的電路連接、電壓的波動及負(fù)載的超載都會對電驅(qū)動器造成損壞,，因此需要在電路及機械上加裝保護系統(tǒng),，增加了很多額外的費用支出。另外,，由于電動執(zhí)行器驅(qū)動單元的參數(shù)化設(shè)置較多,，且集成度高，所以其一旦發(fā)生故障，就要更換整個元件,。而且當(dāng)系統(tǒng)需要的驅(qū)動力增加時,，也要成套更換元件才能實現(xiàn)。因此綜合比較可以看出氣缸在購買及維護成本上有較大優(yōu)勢,。
能源效率比較
我們研究的結(jié)果表明,，在往復(fù)運動周期較短（小于1min）的水平往復(fù)運動中，電動執(zhí)行器的運行能耗通常低于氣缸的運行能耗,，即更節(jié)能,。而在往復(fù)運動周期較長（大于1min）時，氣缸竟然變得更節(jié)能,。這首先是由于終端停止時電動執(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，一般低于1W,，即終端停止時間越長,，對氣缸越有利；其次電機在連續(xù)旋轉(zhuǎn)條件下的額定效率可達90%以上,，但在直線往復(fù)運動（絲杠轉(zhuǎn)換）中的臺形加減速旋轉(zhuǎn)條件下的平均效率卻不到50%,。在豎直往復(fù)運動時，夾持工件的保持動作要求不斷供給電流給電動執(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)運動時電動執(zhí)行器相比氣缸的能耗優(yōu)勢不是很大,。
由上可見,，電機本身效率很高，但在往復(fù)直線運動中考慮其效率下降及控制器的電力消耗,，電動執(zhí)行器未必一定比氣缸節(jié)能,，具體比較取決于實際的工作條件，即安裝方向,、往復(fù)運動周期和負(fù)載率等,。
應(yīng)用場合比較
氣動系統(tǒng)和電動系統(tǒng)并不互相排斥。相反,，這只是一個要求不同的問題,。氣動驅(qū)動器的優(yōu)勢顯而易見，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，氣動驅(qū)動器就顯得較適應(yīng)惡劣環(huán)境,，而且非常堅固耐用,。氣動驅(qū)動器容易安裝,，能提供典型的抓取功能，價格便宜且操作方便,。
在作用力快速增大且需要精確定位的情況下,，帶伺服馬達的電驅(qū)動器具有優(yōu)勢。對于要求精確,、同步運轉(zhuǎn),、可調(diào)節(jié)和規(guī)定的定位編程的應(yīng)用場合，電驅(qū)動器是合適的選擇,，帶閉環(huán)定位控制器的伺服或步進馬達所組成的電驅(qū)動系統(tǒng)能夠補充氣動系統(tǒng)的不足之處,。
從技術(shù)和使用成本的角度來說，氣缸占有較明顯的優(yōu)勢,，但在實際使用中究竟應(yīng)該選用哪種技術(shù)做驅(qū)動控制,，還是應(yīng)從多方因素進行綜合考量。現(xiàn)代控制中各種系統(tǒng)越來越復(fù)雜,、越來越精細,，并不是某種驅(qū)動控制技術(shù)就可滿足系統(tǒng)的多種控制功能。氣缸可以簡單的實現(xiàn)快速直線循環(huán)運動,，結(jié)構(gòu)簡單,，維護便捷，同時可以在各種惡劣工作環(huán)境中使用,，如有防爆要求,、多粉塵或潮濕的工況。
電動執(zhí)行器主要用于需要精密控制的應(yīng)用場合,，現(xiàn)在自動化設(shè)備中柔性化要求在不斷提升,，同一設(shè)備往往要求適應(yīng)不同尺寸工件的加工需要，執(zhí)行器需要進行多點定位控制,，而且要對執(zhí)行器的運行速度及力矩進行精確控制或同步跟蹤,，這些利用傳統(tǒng)氣動控制是無法實現(xiàn)的，而電動執(zhí)行器就能非常輕松的實現(xiàn)此類控制,。由此可見氣缸比較適用于簡單的運動控制,，而電執(zhí)行器則多用于精密運動控制的場合。
