與流體動力推桿比較
傳統的一些直線缸推桿,采用流體動力原理驅動,如液壓缸和氣缸,其系統有一些非常明顯的特點:
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復雜的流體組件和控制回路,除了直線缸推桿外,還包括泵、閥門、閥島、管路、控制I/O等等
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其位置控制通常是開環的,需要額外的傳感元件做位置判斷
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通常只能完成幾個簡單位置的切換,要做出復雜的運動曲線,需要專門的產品
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運行時會有流體的泄漏問題,需要泵間歇的啟停以保持管路壓力,導致額外的運營生產成本
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運行時噪聲較高,尤其是泵運轉時。
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等等...
典型的氣缸系統
典型的液壓系統
電動缸采用與伺服電機相同的電磁動力驅動,因此其與傳統的流體動力推桿相比,有著諸多的優點:
系統結構簡單
由于電缸推缸是通過電纜直接連接到伺服驅動器,無需復雜的流體控制系統組件,系統結構非常簡單,元件數量減少,除了可以減少占用空間,還可以降低不少工程集成的時間和成本
控制靈活
和伺服電機一樣,電動缸推桿通常都自帶位置反饋,由伺服驅動器驅動控制,因此其可以非常容易的在推桿行程上的任意點和區間,實現各種靈活的位置、速度和推力的控制,比如:
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多點位置定位控制
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復雜運行曲線
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可以設定啟停的緩急,實現 S 曲線控制
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推力可控
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多工位同步、插補
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可以達到伺服級別的控制精度
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等等......
節能高效
流體動力系統為了保持管路內的壓力,需要泵不斷啟停,以彌補泄漏造成的壓力不足,這就造成不少運行的能耗;而電動缸系統采取更加直接的電能到機械能的轉換,其動力轉換效率更高,更加節能。
運行安靜
沒有了流體泵,電動缸的運行更安靜。
與普通直線伺服機構比較
如果我們在直線運動應用中,運用傳統的直線機械組件(如:絲杠、皮帶、齒輪齒條...等)與伺服電機組裝,我們需要設計機械系統,然后從不同元件的供應商選擇不同的部件,最后根據設計去組裝集成運控設備的機電系統。
如果選用的是一些特殊直線機構(如下圖的連桿機構)傳動,由于電機旋轉和直線運動的位置關系是非線性的,可能會因為復雜的位置算法而增加編程和調試的時間。
在用電動缸推桿實現運動控制應用時,機械傳動元器件數量很少,涉及的供應商數量也集中在電缸推桿和伺服系統的提供商(有時是同一個供應商),因此設計、采購和集成過程極大簡化,有些電缸的供應商提供非常好的售前技術服務,因此在直線機構組建上可以做到一站式的選購。
同時,由于傳動組件的高度集成減少了元件數量,使得機械結構更簡單輕便,系統占用空間更小。
另外,電缸推桿的直線運動的控制傳動方式的位置控制是線性的;有些廠家的產品集成到控制系統中,其反饋的位置是直觀的工程單位(cm、mm),無需在系統中做任何反饋數值轉換。因此電缸的應用控制集成也更加方便。
所以,與傳統直線機構比較,電缸推桿可以幫助簡化機械結構、減少設備集成成本。
應用的局限
盡管電缸推桿有不少優點,但目前的電缸技術在很多領域的應用中并不適用。比如:
目前不適合工程機械設備
如果有下列特點的應用,可能也不適合電缸的應用:
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較低的功率輸出,如: < 100w 的直線應用、采用絲杠傳動、直流無刷電機或步進電機驅動
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運行壽命要求不高 < 6.5km
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運行周期和頻率較低(如每小時幾次的運行)
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需要超大的輸出力