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費斯托標(biāo)準(zhǔn)氣缸優(yōu)勢則在于以下4個方面:
?。?)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(dá)到目前的氣動負(fù)載水平了)。
?。?)動作迅速、反應(yīng)快。
?。?)工作環(huán)境適應(yīng)性好,特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)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(jī)容易受損。
費斯托標(biāo)準(zhǔn)氣缸購買和應(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(jī)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(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(jī)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,目前費斯托標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(jìn)行運動控制,氣缸發(fā)生故障的概率也比較小,維護(hù)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(jī),還需要一套機(jī)械傳動機(jī)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(hù)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(jī)械上加裝保護(hù)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費斯托標(biāo)準(zhǔn)氣缸在購買及維護(hù)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(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(jī)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。