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德國(guó)力士樂REXROTH氣缸應(yīng)用成本

2018-1-10 閱讀(1756)

德國(guó)力士樂REXROTH氣缸應(yīng)用成本

從總體上來講,電伺服驅(qū)動(dòng)比氣動(dòng)伺服驅(qū)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(jī)構(gòu)成電動(dòng)滑臺(tái)(電伺服系統(tǒng))實(shí)際上比氣動(dòng)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等工況件時(shí),F(xiàn)ESTO公司采用小型電動(dòng)滑臺(tái)、控制器、馬達(dá)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(jià)格就比氣動(dòng)伺服系統(tǒng)便宜25%。同樣,對(duì)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(jī)的話,所組成的電伺服系統(tǒng)的價(jià)格要比氣動(dòng)伺服。

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(shì)的。對(duì)于氣動(dòng)系統(tǒng)來說,控制系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)都非常簡(jiǎn)單,每個(gè)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(yùn)動(dòng)控制,氣缸發(fā)生故障的概率也比較小,維護(hù)簡(jiǎn)單方便,成本也低。而對(duì)于電動(dòng)執(zhí)行器來說,雖然電能的獲得比較簡(jiǎn)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(jī),還需要一套機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)元件。同時(shí)使用電動(dòng)執(zhí)行器需要很多保護(hù)措施,錯(cuò)誤的電路連接、電壓的波動(dòng)及負(fù)載的超載都會(huì)對(duì)電驅(qū)動(dòng)器造成損壞,因此需要在電路及機(jī)械上加裝保護(hù)系統(tǒng),增加了很多額外的費(fèi)用支出。另外,由于電動(dòng)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)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(gè)元件。而且當(dāng)系統(tǒng)需要的驅(qū)動(dòng)力增加時(shí),也要成套更換元件才能實(shí)現(xiàn)。因此綜合比較可以看出氣缸在購買及維護(hù)成本上有較大優(yōu)勢(shì)。

德國(guó)力士樂REXROTH氣缸應(yīng)用成本

能源效率比較我們研究的結(jié)果表明,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。這首先是由于終端停止時(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,一般低于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)行器未必一定比氣缸節(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)合比較氣動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)系統(tǒng)并不互相排斥。相反,這只是一個(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。

德國(guó)力士樂REXROTH氣缸應(yīng)用成本

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(shì),但在實(shí)際使用中究竟應(yīng)該選用哪種技術(shù)做驅(qū)動(dòng)控制,還是應(yīng)從多方因素進(jìn)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(xì),并不是某種驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)就可滿足系統(tǒng)的多種控制功能。氣缸可以簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)快速直線循環(huán)運(yùn)動(dòng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)便捷,同時(shí)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(dòng)執(zhí)行器主要用于需要精密控制的應(yīng)用場(chǎng)合,現(xiàn)在自動(dòng)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(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。

九十年代末期,日本等主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,甚至一度出現(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)國(guó)家,還是在中國(guó)等新興工業(yè)國(guó)家,氣缸的銷量不僅沒有減少,而且還在穩(wěn)步地增長(zhǎng)。在中國(guó),近幾年氣缸銷量的年增長(zhǎng)速度一直維持在20%以上。



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