美國PHD氣缸優(yōu)勢對比

購買和應用成本比較從總體上來講，電伺服驅動比氣動伺服驅動要貴，但也要因具體要求及場合而定。有些小功率的直流電機構成電動滑臺(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，F(xiàn)ESTO公司采用小型電動滑臺、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(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。
從購買和應用成本來看，目前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)行機構都非常簡單，每個氣缸只需配置一個電磁閥就可完成氣路的切換，進行運動控制，氣缸發(fā)生故障的概率也比較小，維護簡單方便，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，但購買及應用成本較高，不僅需要配置電機，還需要一套機械傳動機構以及相應的驅動元件。同時使用電動執(zhí)行器需要很多保護措施，錯誤的電路連接、電壓的波動及負載的超載都會對電驅動器造成損壞，因此需要在電路及機械上加裝保護系統(tǒng)，增加了很多額外的費用支出。另外，由于電動執(zhí)行器驅動單元的參數(shù)化設置較多，且集成度高，所以其一旦發(fā)生故障，就要更換整個元件。而且當系統(tǒng)需要的驅動力增加時，也要成套更換元件才能實現(xiàn)。因此綜合比較可以看出氣缸在購買及維護成本上有較大優(yōu)勢。

美國PHD氣缸優(yōu)勢對比
能源效率比較我們研究的結果表明，在往復運動周期較短（小于1min）的水平往復運動中，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；其次電機在連續(xù)旋轉條件下的額定效率可達90%以上，但在直線往復運動（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，而氣缸只需關閉電磁閥即可，耗電極少。因此在豎直往復運動時電動執(zhí)行器相比氣缸的能耗優(yōu)勢不是很大。
由上可見，電機本身效率很高，但在往復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、往復運動周期和負載率等。
應用場合比較
氣動系統(tǒng)和電動系統(tǒng)并不互相排斥。相反，這只是一個要求不同的問題。氣動驅動器的優(yōu)勢顯而易見，當面臨諸如灰塵、油脂、水或清潔劑等惡劣的環(huán)境條件時，氣動驅動器就顯得較適應惡劣環(huán)境，而且非常堅固耐用。氣動驅動器容易安裝，能提供典型的抓取功能，價格便宜且操作方便。
在作用力快速增大且需要定位的情況下，帶伺服馬達的電驅動器具有優(yōu)勢。對于要求、同步運轉、可調節(jié)和規(guī)定的定位編程的應用場合，電驅動器是的選擇，帶閉環(huán)定位控制器的伺服或步進馬達所組成的電驅動系統(tǒng)能夠補充氣動系統(tǒng)的不足之處。從技術和使用成本的角度來說，氣缸占有較明顯的優(yōu)勢，但在實際使用中究竟應該選用哪種技術做驅動控制，還是應從多方因素進行綜合考量。現(xiàn)代控制中各種系統(tǒng)越來越復雜、越來越精細，并不是某種驅動控制技術就可滿足系統(tǒng)的多種控制功能。氣缸可以簡單的實現(xiàn)快速直線循環(huán)運動，結構簡單，維護便捷，同時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。
電動執(zhí)行器主要用于需要精密控制的應用場合，現(xiàn)在自動化設備中柔性化要求在不斷提升，同一設備往往要求適應不同尺寸工件的加工需要，執(zhí)行器需要進行多點定位控制，而且要對執(zhí)行器的運行速度及力矩進行控制或同步跟蹤，這些利用傳統(tǒng)氣動控制是無法實現(xiàn)的，而電動執(zhí)行器就能非常輕松的實現(xiàn)此類控制。由此可見氣缸比較適用于簡單的運動控制，而電執(zhí)行器則多用于精密運動控制的場合。
市場形勢比較氣缸驅動系統(tǒng)自70年代以來就在工業(yè)自動化領域得到了迅速普及。今天，氣缸已成為國內外工業(yè)生產領域中PTP（PointToPoint）搬運的主流執(zhí)行器，以氣缸驅動系統(tǒng)為核心的氣動元器件市場規(guī)模已達到110億美元的規(guī)模。

美國PHD氣缸優(yōu)勢對比
九十年代開始，電機及其微電子控制技術迅速發(fā)展，使電動執(zhí)行器在工業(yè)自動化中的應用成為可能。而且，半導體產業(yè)的興起也直接促進了能實現(xiàn)高精度多點定位的電動執(zhí)行器在工業(yè)領域應用的擴大。
九十年代末期，日本等主要工業(yè)發(fā)達國家，甚至一度出現(xiàn)了電動執(zhí)行器即將取代氣缸，氣缸將退出歷史舞臺的論調。因為人們普遍認為電動執(zhí)行器中電機的能量轉換效率高，而氣缸能量轉換效率較低，低效的產品必將被淘汰出局。然而，十年過去了，電動執(zhí)行器在工業(yè)現(xiàn)場并未得到普及，其市場規(guī)模與氣動相比還有很大差距。而且，無論是在工業(yè)發(fā)達國家，還是在中國等新興工業(yè)國家，氣缸的銷量不僅沒有減少，而且還在穩(wěn)步地增長。在中國，近幾年氣缸銷量的年增長速度一直維持在20%以上。
如需要科學、客觀地評價兩者，必須采用全生命周期評價（LifeCycleAssessment）手法，考慮比較制造階段、使用階段、廢棄階段三個階段的綜合指標。具體指標有成本、能耗、對環(huán)境的負擔（主要是排放物等）。譬如成本，電動執(zhí)行器在運行能耗（使用階段）成本上有優(yōu)勢，但維護成本（使用階段）和購置成本（制造階段）都比氣缸要高得多，在該指標上的比較應建立在所有成本的總和上。在總成本上，我們的研究結果表明，氣缸在大多數(shù)工業(yè)應用場合具有一定優(yōu)勢。
綜合以上分析，我們應該看出，氣缸與電動執(zhí)行器各有特點，不可單純地用效率的高低來評價其優(yōu)劣。隨著電氣技術的發(fā)展，電動執(zhí)行器的成本還會進一步下降，預期其應用領域還會進一步拓廣，但要完自吸無堵塞排污泵全取代氣缸是不現(xiàn)實的。
從市場形式來看，前面己經提到若電缸從一開始就參照氣缸的外形及安裝連接尺寸生產，是一個很好的開端。而對于目前還未有ISO標準的無桿氣缸和氣動滑臺，則同樣采用相對應的外形及安裝連接尺寸，這個便利的措施能夠杜絕氣驅動與電驅動在安裝、添置或更換方面無謂的競爭。FESTO公司的電驅動產品包含了300多種可自由組合的抓取模塊和多軸系統(tǒng)。在Festo，電驅動器不是氣動驅動器的競爭產品，而是對氣動驅動器性能的補充。電驅動器的特點是和靈活。在作用力快速消失和需要定位的應用場合，電驅動器是無堵塞自吸排污泵理想的決方案。因此今后氣缸與電動執(zhí)行器的發(fā)展應該是處于非常良性狀況和互補的，也一定會按照這兩門技術自身的科學自然發(fā)展規(guī)律發(fā)展