전통적인 관점에서 실린더와 전동 액추에이터는 항상 완전히 다른 두 분야에 속하는 자동화 제품으로 간주되어 왔지만 최근 몇 년 동안 전동화 정도가 지속적으로 향상되면서 전동 액추에이터는 공압 분야에 서서히 몰입하고 있습니다. . 애플리케이션은 경쟁적이기도 하고 보완적이기도 합니다. 이 칼럼에서는 기술적 성능, 구매 및 적용 비용, 에너지 효율성, 적용 및 시장 조건 측면에서 실린더와 전동 액추에이터의 장점을 비교할 것입니다.
기술적 성과
우리 모두 알고 있듯이 실린더는 전동 액추에이터에 비해 가혹한 조건에서 안정적으로 작동할 수 있고 작동이 간편하며 기본적으로 유지보수가 필요{0}없습니다. 실린더는 왕복 직선 운동에 적합하며, 특히 산업 자동화 - 공작물의 선형 처리에서 대부분의 운반 요구 사항에 적합합니다. 또한 실린더 양쪽에 설치된 원웨이 스로틀 밸브를 조정하는 것만으로 안정적인 속도 제어가 쉽게 이루어지며{2}, 이는 실린더 구동 시스템의 가장 큰 특징이자 장점이 되었습니다. 따라서 다중 지점 배치 요구사항이 없는{3}}사용자의 경우 대부분은 사용 편의성의 관점에서 실린더를 사용하는 것을 선호합니다. 현재 산업 분야에서 사용되는 전동 액추에이터의 대부분은{4}}정밀한 다점{5}}위치 지정이 필요합니다. 에어실린더로는 달성하기 어렵고 결과는 2위이기 때문이다.
전동 액추에이터는 주로 회전 및 요동 조건에 사용됩니다. 그 장점은 피드백 시스템을 통한 빠른 응답 시간과 속도, 위치 및 토크의 정밀한 제어입니다. 그러나 직선 운동을 완료해야 하는 경우 톱니 벨트 또는 나사 막대와 같은 기계적 장치를 통해 변환해야 합니다. 따라서 구조가 상대적으로 복잡하고 작업 환경과 운영 및 유지 보수 인력에 대한 전문 지식이 상대적으로 높습니다.
이점
(1) 사용자에 대한 요구 사항이 낮습니다. 실린더의 원리와 구조는 간단하고 설치 및 유지 보수가 쉽고 사용자에 대한 요구 사항은 높지 않습니다. 전기 실린더는 다르며 엔지니어는 특정 전기 지식이 있어야 합니다. 그렇지 않으면 오작동으로 인해 손상될 가능성이 매우 높습니다.
(2) 출력력이 크다. 실린더의 출력력은 실린더 직경의 제곱에 비례합니다. 전기 실린더의 출력력은 실린더 직경, 모터의 동력 및 리드 스크류의 피치의 세 가지 요소와 관련이 있습니다. 실린더 직경과 출력이 클수록 피치가 작을수록 출력력이 커집니다. 실린더 직경이 50mm인 실린더는 이론적으로 최대 2000N의 힘을 출력할 수 있습니다. 동일한 실린더 직경의 전동 실린더의 경우, 다른 회사의 제품은 다르지만 기본적으로 1000N을 초과하지 않습니다. 분명히 실린더는 출력력 측면에서 더 많은 이점이 있습니다.
(3) 강한 적응력. 실린더는 고온 및 저온 환경에서 정상적으로 작동할 수 있으며 방진 및 방수 기능이 있으며 다양한 가혹한 환경에 적응할 수 있습니다. 전기 실린더는 많은 수의 전기 부품으로 인해 환경에 대한 요구 사항이 높고 적응성이 낮습니다.
전기 실린더의 장점은 주로 다음 세 가지 측면에서 반영됩니다.
(1) 시스템 구성이 매우 간단합니다. 모터는 일반적으로 실린더 블록, 컨트롤러 및 케이블과 통합되기 때문에 전기 실린더의 전체 시스템은 이 세 부분으로 구성되어 간단하고 컴팩트합니다.
(2) The number of stopping positions is large and the control accuracy is high. Generally, electric cylinders are divided into low-end and high-end. The stop positions of low-end products are 3, 5, 16, 64, etc., which vary according to different companies; high-end products can reach hundreds or even thousands of positions. . In terms of accuracy, the electric cylinder also has absolute advantages, and the positioning accuracy can reach ¡ 0.05mm, so it is often used in precision industries such as electronics and semiconductors.
(3) 강력한 유연성. 전기 실린더의 유연성이 실린더보다 훨씬 강하다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 컨트롤러는 PLC와 직접 연결될 수 있으므로 모터의 회전 속도, 위치 결정 및 정회전 및 역회전을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 어느 정도 전기 실린더는 필요에 따라 마음대로 움직일 수 있습니다. 가스의 압축성과 관성으로 인해 리버싱 밸브와 마그네틱 스위치 사이의 조정이 좋아도 실린더의 정확한 위치를 지정할 수 없으며 유연성이 문제입니다.
기술적인 면에서는 전기와 공압이 나름의 장점이 있다고 생각합니다. 우선 전동 액추에이터의 장점은 주로 다음과 같습니다.
(1) 조밀한 구조와 작은 크기. 공압 액추에이터에 비해 전동 액추에이터는 구조가 비교적 간단합니다. 기본 전자 시스템에는 액츄에이터,{1}}3위치 DPDT 스위치, 퓨즈 및 조립하기 쉬운 일부 와이어가 포함됩니다.
(2) 전동 액추에이터의 구동원은 매우 유연합니다. 일반적으로 온보드 전원 공급 장치는{1}}요구 사항을 충족할 수 있지만 공압 액추에이터에는 공기 공급원과 압축 구동 장치가 필요합니다.
(3) Electric actuators have no danger of "air leakage" and are highly reliable, while the compressibility of air makes pneumatic actuators slightly less stable.
(4) 각종 공압배관을 설치 및 유지보수할 필요가 없습니다.
(5) 부하가 전원 없이 유지될 수 있는 반면, 공압 액츄에이터는 지속적인 압력 공급이 필요합니다.
(6) 추가 압력 장치가 필요하지 않으므로 전동 액추에이터가 더 조용합니다. 일반적으로 공압 액츄에이터가 무거운 하중을 받는 경우 소음기를 설치해야 합니다.
(7) 전동 액추에이터는 제어 정확도가 우수합니다.
(8) 공압 장치에서는 일반적으로 전기 신호를 가스 신호로 변환한 다음 전기 신호로 변환해야 합니다. 전송 속도가 느리고 구성 요소가 너무 많은 복잡한 회로에는 적합하지 않습니다.
실린더의 장점은 다음 네 가지 측면에 있습니다.
(1) 부하가 크고 높은 토크 출력의 적용에 적응할 수 있습니다(그러나 현재 전동 액추에이터는 현재 공압 부하 수준에 점차 도달했습니다).
(2) 빠른 행동과 빠른 응답.
(3) 작업 환경, 특히 가연성, 폭발성, 분진, 강한 자성, 방사선 및 진동과 같은 열악한 작업 환경에 대한 우수한 적응성으로 유압, 전자 및 전기 제어가 우수합니다.
(4) 스트로크가 막히거나 밸브 스템이 묶인 경우 모터가 파손되기 쉽습니다.
비용 비교 구매 및 적용
일반적으로 전기 서보 드라이브는 공압 서보 드라이브보다 비싸지 만 특정 요구 사항과 경우에 따라 다릅니다. 일부 저전력 DC 모터는{0} 실제로 공압 서보 시스템보다 저렴한 전기 슬라이드(전기 서보 시스템)를 구성합니다.
For example: when the load is 1.5kg, the working stroke is 80mm, the speed is between 2170mm/s, and the accuracy is ¡ 0.1mm, acceleration 2.5m/s2 and other working conditions, FESTO company adopts electric servo system composed of small electric sliding table, controller, motor cable, control cable, programming cable and power cable, etc., its price is higher than pneumatic servo system. 25 percent cheaper. The same is true for electric cylinders with piston rod. It should be noted that if an AC motor is used, the price of the formed electric servo system is about 40 percent higher than that of the pneumatic servo system.
구매 및 적용 비용의 관점에서 현재 실린더는 여전히 분명한 이점이 있습니다. 공압 시스템의 경우 제어 시스템과 액추에이터가 매우 간단합니다. 가스 회로의 전환을 완료하고 모션 제어를 수행하려면 각 실린더에 솔레노이드 밸브만 있으면 됩니다. 실린더 고장의 확률이 상대적으로 적고 유지 보수가 간단하고 편리하며 비용도 저렴합니다.
전동 액추에이터의 경우 전기 에너지의 획득이 비교적 간단하고 에너지 비용이 낮지만 구입 및 적용 비용이 비교적 높습니다. 동시에 전동 액추에이터의 사용에는 많은 보호 조치가 필요합니다. 잘못된 회로 연결, 전압 변동 및 부하 과부하로 인해 전기 드라이브가 손상됩니다. 따라서 회로 및 기계류에 보호장치를 설치해야 하므로 추가비용이 많이 든다. 또한 전동 액츄에이터 구동 장치는 매개변수화된 설정이 많고 집적도가 높기 때문에 한 번 고장이 나면 전체 구성 요소를 교체해야 합니다. 그리고 시스템에 필요한 구동력이 증가하면 완전한 교체 구성 요소 세트도 얻을 수 있습니다. 따라서 종합비교를 통해 실린더가 구매 및 유지비 측면에서 더 큰 이점이 있음을 알 수 있다.
에너지 효율 비교
연구 결과에 따르면 짧은 왕복 주기(1분 미만)로 수평 왕복 운동을 할 때 전동 액추에이터의 작동 에너지 소비는 일반적으로 실린더의 작동 에너지 소비보다 낮습니다. 즉, 더 에너지 효율적입니다. 왕복 시간이 길면(1분 이상) 실린더의 에너지 효율이{2}} 높아집니다. 첫 번째 이유는 전동 액추에이터의 컨트롤러는 일반적으로 단자가 정지할 때 약 10W 정도의 전력을 소비하는 반면 실린더는 솔레노이드 밸브 및 가스 누출에서만 전기를 소비하기 때문에 일반적으로 1W 미만, 즉 단자 정지 시간이 길어집니다. , 실린더에 더 좋습니다. 둘째, 연속 회전 조건에서 모터의 정격 효율은 90% 이상에 도달할 수 있지만 선형 왕복 운동(나사 변환)에서 테이블 모양의 가감속 조건에서는 평균 효율이 더 낮습니다. 50% 이상 . 수직 왕복 운동 중에 공작물을 클램핑하는 유지 동작은 중력을 극복하기 위해 전동 액추에이터에 지속적으로 전류를 공급해야 하고 실린더는 솔레노이드 밸브만 닫으면 되므로 전극을 덜 소모합니다. 따라서 실린더와 비교하여 전동 액추에이터의 에너지 소비 이점은 수직 왕복 운동 중에 그다지 크지 않습니다.
위에서 보면 모터 자체의 효율이 매우 높다는 것을 알 수 있지만, 왕복 직선 운동에서 모터 자체의 효율 저하와 컨트롤러의 소비 전력을 고려할 때 전동 액추에이터가 반드시 더 많은 에너지를 소비하는 것은 아닙니다.{0}} 실린더보다 효율적이며 구체적인 비교는 실제 작업 조건, 즉 설치 방향, 왕복 운동 사이클 및 부하율 등에 따라 다릅니다.
애플리케이션 비교
Pneumatic and electric systems are not mutually exclusive. Rather, it's just a matter of asking for something different. The advantages of pneumatic drives are obvious. When faced with harsh environmental conditions such as dust, grease, water or cleaning agents, pneumatic drives are more suitable for harsh environments and are very durable. Pneumatic drives are easy to install, provide typical gripping functions, are inexpensive and easy to operate.
서보 모터가 있는 전기 드라이브는 힘이 급격히 증가하고 정확한 위치 지정이 필요한 상황에서 이점을 제공합니다. 전기 드라이브는 정밀한 동기 작동, 조정 가능하고 지정된 위치 프로그래밍이 필요한 애플리케이션에 가장 적합한 선택입니다. 폐쇄 루프 포지셔닝 컨트롤러가 있는{0}서보 또는 스테퍼 모터로 구성된 전기 구동 시스템은 공압 시스템의 결함을 보완할 수 있습니다. 장소.
기술 및 사용 비용 측면에서 실린더는 분명한 장점이 있지만 실제 사용에서 드라이브 제어에 어떤 기술을 사용해야 하는지는 여러 요소에서 종합적으로 고려해야 합니다. 현대 제어의 다양한 시스템은 점점 더 복잡하고 정교해지고 있으며, 시스템의 다양한 제어 기능을 만족시킬 수 있는 것은 특정 드라이브 제어 기술만이 아닙니다. 실린더는 빠른 선형 순환 운동, 간단한 구조, 편리한 유지 보수를 간단히 실현할 수 있으며 방폭 요구 사항, 먼지가 많거나 습한 작업 조건과 같은 다양한 열악한 작업 환경에서 사용할 수 있습니다.{0}
전동 액추에이터는 정밀한 제어가 필요한 응용 분야에 주로 사용됩니다. 이제 자동화 장비의 유연성 요구 사항이 지속적으로 개선되고 있습니다. 크기가 다른 공작물의 처리 요구 사항을 충족하기 위해 동일한 장비가 필요한 경우가 많습니다. 액추에이터는{0}다점 위치 제어를 수행해야 하며 액추에이터를 제어해야 합니다. 주행 속도 및 토크는 정밀하게 제어되거나 동기 추적될 수 있으며 이는 기존의 공압 제어로는 달성할 수 없으며 전동 액추에이터는 이러한 제어를 쉽게 달성할 수 있습니다. 실린더는 단순한 모션 제어에 더 적합하고 전동 액추에이터는 정밀한 모션 제어에 주로 사용됨을 알 수 있습니다.
시장 상황 비교
실린더 구동 시스템은{0}1970년대부터 산업 자동화 분야에서 빠르게 인기를 얻었습니다. 오늘날 실린더는 국내외 산업 생산 분야에서 PTP(PointToPoint) 처리를 위한 주류 액츄에이터가 되었으며 실린더 구동 시스템을 중심으로 한 공압 부품의 시장 규모는 110억 달러 규모에 이르렀습니다.
1990년대 이후 모터와 모터의 마이크로 전자 제어 기술의 급속한 발전으로 산업 자동화에서 전동 액추에이터의 응용이 가능해졌습니다. 또한, 반도체 산업의 부상은 산업 분야에서{1}}정밀 다점{2}} 위치 결정을 실현할 수 있는 전동 액추에이터의 응용 확대를 직접적으로 촉진했습니다.
1990년대 후반 일본을 비롯한 주요 선진국에서는 전동 액추에이터가 에어 실린더를 대체할 것이며 에어 실린더는 역사의 무대에서 물러날 것이라고 말한 적도 있습니다. 일반적으로 전동 액추에이터에서 모터의 에너지 변환 효율은 높고 실린더의 에너지 변환 효율은 낮기 때문에 비효율적인 제품이 제거됩니다. 그러나 10년이 지난 지금까지 전동 액추에이터는 산업현장에서 대중화되지 않았고 시장 규모는 여전히 공압에 비해 한참 뒤떨어져 있다. 또한, 선진국과 중국 등 신흥공업국 모두에서 실린더 판매량이 감소했을 뿐만 아니라 꾸준히 증가하고 있다. 중국에서는 최근 몇 년간 실린더 판매의 연간 성장률이 20% 이상을 유지하고 있습니다.
두 가지를 과학적, 객관적으로 평가해야 하는 경우에는 LifeCycleAssessment 방식을 채택하고 제조, 사용, 폐기의 3단계에 대한 종합 지표를 비교해야 합니다. 구체적인 지표에는 비용, 에너지 소비량, 환경부담(주로 배출 등)이 포함됩니다. 예를 들어, 비용, 전동 액추에이터는 작동 에너지 소비(사용 단계) 비용에서 이점이 있지만 유지 관리 비용(사용 단계) 및 구입 비용(제조 단계)은 실린더보다 훨씬 높으므로 이 지수에 대한 비교는 합산을 기준으로 해야 합니다. 모든 비용의.
총 비용 측면에서 우리의 연구 결과는 공기 실린더가 대부분의 산업 응용 분야에서 특정 이점을 가지고 있음을 보여줍니다.
이상의 분석을 바탕으로 실린더와 전동 액추에이터는 각각의 특성이 있으며, 단순히 효율의 수준으로 장단점을 평가할 수 없음을 알아야 합니다. 전기기술의 발달로 전동액츄에이터의 비용은 더욱 절감되고 그 응용분야는 더욱 확대될 것으로 기대되지만 실린더를 자체 프라이밍 및 논{1}으로 완전히 교체하는 것은{0}현실적이지 않습니다. }}하수 펌프 막힘.
From the perspective of the market form, it has been mentioned earlier that if the electric cylinder is produced with reference to the shape and installation connection dimensions of the cylinder from the beginning, it is a good start. For rodless cylinders and pneumatic slides that do not have ISO standards at present, the corresponding shapes and installation connection dimensions are also adopted. This convenient measure can eliminate unnecessary competition between pneumatic drives and electric drives in terms of installation, addition or replacement. . FESTO's electric drive products include more than 300 freely combinable handling modules and multi-axis systems. At Festo, electric drives are not a competitor to pneumatic drives, but a perfect complement to the performance of pneumatic drives. Electric drives are characterized by precision and flexibility. Electric drives are the ideal solution for non-clogging self-priming sewage pumps in applications where forces are rapidly dissipated and precise positioning is required.
따라서 실린더 및 전동 액추에이터의 개발은 미래에 매우 온건하고 상호 보완적이어야 하며, 반드시 이 두 기술의 과학 발전의 자연법칙에 따라 발전할 것입니다.
