德國費斯托FESTO氣缸的優(yōu)勢(1)對使用者的要求較低。德國費斯托FESTO氣缸的原理及結構簡(jiǎn)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。德國費斯托FESTO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(gè)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(gè)缸徑為50mm的德國費斯托FESTO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(guò)1000N。顯而易見(jiàn),在輸出力方面德國費斯托FESTO氣缸更具優(yōu)勢。(3)適應性強。德國費斯托FESTO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,適應性較差。電缸的優(yōu)勢主要體現在以下3個(gè)方面:(1)系統構成非常簡(jiǎn)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(gè)系統就是由這三部分組成的,簡(jiǎn)單而緊湊。(2)停止的位置數多且控制精度高。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(gè)等,根據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(gè)位置。在精度方面,電缸也具有的優(yōu)勢,定位精度可達?0.05mm,所以常常應用于電子、半導體等精密的行業(yè)。(3)柔韌性強。毫無(wú)疑問(wèn),電缸的柔韌性遠遠強于德國費斯托FESTO氣缸。由于控制器可以與PLC直接進(jìn)行連接,對電機的轉速、定位和正反轉都能夠實(shí)現控制,在一定程度上,電缸可以根據需要隨意進(jìn)行運動(dòng);由于氣體的可壓縮性和運動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性,即使換向閥與磁性開(kāi)關(guān)之間配合地再好也不能做到德國費斯托FESTO氣缸的準確定位,柔韌性也就無(wú)從談起了。德國費斯托FESTO氣缸在技術(shù)性能方面,本人認為電動(dòng)和氣動(dòng)各有所長(cháng),首先電動(dòng)執行器的優(yōu)勢主要包括:(1)結構緊湊,體積小巧。比起氣動(dòng)執行器,電動(dòng)執行器結構相對簡(jiǎn)單,一個(gè)基本的電子系統包括執行器,三位置DPDT開(kāi)關(guān)、熔斷器和一些電線(xiàn),易于裝配。(2)電動(dòng)執行器的驅動(dòng)源很靈活,一般車(chē)載電源即可滿(mǎn)足需要,而氣動(dòng)執行器需要氣源和壓縮驅動(dòng)裝置。(3)電動(dòng)執行器沒(méi)有“漏氣”的危險,可靠性高,而空氣的可壓縮性使得氣動(dòng)執行器的穩定性稍差。(4)不需要對各種氣動(dòng)管線(xiàn)進(jìn)行安裝和維護。(5)可以無(wú)需動(dòng)力即保持負載,而氣動(dòng)執行器需要持續不斷的壓力供給。(6)由于不需要額外的壓力裝置,電動(dòng)執行器更加安靜。通常,如果氣動(dòng)執行器在大負載的情況下,要加裝消音器。(7)電動(dòng)執行器在控制的精度方面更勝*。(8)氣動(dòng)裝置中的通常需要把電信號轉化為氣信號,然后再轉化為電信號,傳遞速度較慢,不宜用于元件級數過(guò)多的復雜回路。而德國費斯托FESTO氣缸的優(yōu)勢則在于以下4個(gè)方面:(1)負載大,可以適應高力矩輸出的應用(不過(guò),現在的電動(dòng)執行器已經(jīng)逐漸達到目前的氣動(dòng)負載水平了)。(2)動(dòng)作迅速、反應快。(3)工作環(huán)境適應性好,特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射和振動(dòng)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(shí)電機容易受損。德國費斯托FESTO氣缸的購買(mǎi)和應用成本比較從總體上來(lái)講,德國費斯托FESTO氣缸電伺服驅動(dòng)比氣動(dòng)伺服驅動(dòng)要貴,但也要因具體要求及場(chǎng)合而定。有些小功率的直流電機構成電動(dòng)滑臺(電伺服系統)實(shí)際上比氣動(dòng)伺服系統要便宜。德國費斯托FESTO氣缸如:當負載為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(shí),FESTO公司采用小型電動(dòng)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,德國費斯托FESTO氣缸其價(jià)格就比氣動(dòng)伺服系統便宜25%。同樣,對于帶活塞桿電缸也是如此。需要說(shuō)明的是如果采用交流電機的話(huà),德國費斯托FESTO氣缸所組成的電伺服系統的價(jià)格要比氣動(dòng)伺服系統高出40%左右。從購買(mǎi)和應用成本來(lái)看,目前德國費斯托FESTO氣缸還是具有比較明顯的優(yōu)勢的。對于氣動(dòng)系統來(lái)說(shuō),控制系統及執行機構都非常簡(jiǎn)單,每個(gè)德國費斯托FESTO氣缸只需配置一個(gè)電磁閥就可完成氣路的切換,進(jìn)行運動(dòng)控制,德國費斯托FESTO氣缸發(fā)生故障的概率也比較小,維護簡(jiǎn)單方便,成本也低。而對于電動(dòng)執行器來(lái)說(shuō),雖然電能的獲得比較簡(jiǎn)單,能量成本較低,但購買(mǎi)及應用成本較高,不僅需要配置電機,還需要一套機械傳動(dòng)機構以及相應的驅動(dòng)元件。同時(shí)使用電動(dòng)執行器需要很多保護措施,錯誤的電路連接、電壓的波動(dòng)及負載的超載都會(huì )對電驅動(dòng)器造成損壞,因此需要在電路及機械上加裝保護系統,增加了很多額外的費用支出。另外,由于電動(dòng)執行器驅動(dòng)單元的參數化設置較多,且集成度高,所以其一旦發(fā)生故障,就要更換整個(gè)元件。而且當系統需要的驅動(dòng)力增加時(shí),也要成套更換元件才能實(shí)現。因此綜合比較可以看出德國費斯托FESTO氣缸在購買(mǎi)及維護成本上有較大優(yōu)勢。能源效率比較我們研究的結果表明,在往復運動(dòng)周期較短(小于1min)的水平往復運動(dòng)中,電動(dòng)執行器的運行能耗通常低于德國費斯托FESTO氣缸的運行能耗,即更節能。而在往復運動(dòng)周期較長(cháng)(大于1min)時(shí),德國費斯托FESTO氣缸竟然變得更節能。這首先是由于終端停止時(shí)電動(dòng)執行器的控制器通常需要消耗約10W的電力,而德國費斯托FESTO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(shí)間越長(cháng),對德國費斯托FESTO氣缸越有利;其次電機在連續旋轉條件下的額定效率可達90%以上,但在直線(xiàn)往復運動(dòng)(絲杠轉換)中的臺形加減速旋轉條件下的平均效率卻不到50%。在豎直往復運動(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)執行器以克服重力,而德國費斯托FESTO氣缸只需關(guān)閉電磁閥即可,耗電極少。因此在豎直往復運動(dòng)時(shí)電動(dòng)執行器相比德國費斯托FESTO氣缸的能耗優(yōu)勢不是很大。由上可見(jiàn),電機本身效率很高,但在往復直線(xiàn)運動(dòng)中考慮其效率下降及控制器的電力消耗,電動(dòng)執行器未必一定比德國費斯托FESTO氣缸節能,具體比較取決于實(shí)際的工作條件,即安裝方向、往復運動(dòng)周期和負載率等。
中級會(huì )員
第10年