전통적으로 실린더와 전동 액추에이터는 완전히 다른 두 분야에 속하는 자동화 제품으로 여겨져 왔지만 최근 몇 년 동안 전기화 정도가 높아지면서 전동 액추에이터는 공압 분야에 서서히 잠기고 있으며, 둘 다 응용 분야에서 경쟁과 보완을 모두 하고 있다. 이번 호에서는 기술 성능, 구매 및 적용 비용, 에너지 효율성, 애플리케이션 및 시장 상황 등 여러 측면에서 실린더와 전동 실행기의 장점을 비교합니다.
1, 기술적 성능
전동 액추에이터에 비해 실린더는 열악한 조건에서 안정적으로 작동하며 조작이 간단하고 유지 보수가 거의 필요 없는 것으로 잘 알려져 있습니다. 실린더는 왕복 직선 운동을 잘하는데, 특히 공업 자동화에서 가장 많은 전송 요구 사항인 가공소재의 직선 운반에 적합하다. 또한 실린더 양쪽에 설치된 단방향 스로틀 밸브만 조절하면 안정적인 속도 제어가 가능하며 실린더 구동 시스템의 가장 큰 특징과 장점이 됩니다. 따라서 멀티포인트 포지셔닝 요구 사항이 없는 사용자의 대다수는 사용 편의성 측면에서 실린더를 사용하는 경향이 있습니다. 현재 산업현장에서 전동 액추에이터를 사용하는 응용은 대부분 고정밀 다중점 포지셔닝이 필요한데, 이는 실린더로 실현하기 어렵고 두 번째 결과를 얻기 때문이다.
전동 액추에이터는 주로 회전 및 스윙 조건에 사용됩니다. 응답 시간이 빠르며 피드백 시스템을 통해 속도, 위치 및 모멘트를 정확하게 제어할 수 있다는 장점이 있습니다. 그러나 직선 운동을 완료해야 할 경우 톱니 벨트 또는 스크류와 같은 매커니즘을 통해 전동변환을 수행해야 하므로 구조가 비교적 복잡하며 작업 환경 및 운영 유지 관리 인력에 대한 전문 지식이 더 많이 필요합니다.
2, 실린더의 장점:
(1) 사용자에 대한 요구 사항이 낮습니다. 실린더의 원리와 구조는 간단하고, 설치와 유지 보수가 쉬우며, 사용자에 대한 요구가 높지 않다. 전기독은 다르다. 엔지니어는 반드시 어느 정도의 전기 지식을 갖추어야 한다. 그렇지 않으면 오작동으로 인해 손상될 가능성이 매우 높다.
(2) 출력력이 크다. 실린더의 출력력은 실린더 직경의 제곱에 비례합니다. 실린더의 출력력은 세 가지 요인과 관련이 있는데, 항아리 지름, 모터의 동력, 실크로드의 피치, 항아리 지름 및 전력이 클수록 피치가 작을수록 출력력이 커진다. 항아리 직경이 50mm 인 실린더는 이론적인 출력력이 2000N 에 달할 수 있으며, 같은 항아리 직경의 실린더에 대해서는 회사마다 제품마다 차이가 있지만 기본적으로 1000N 을 넘지 않는다. 명백히, 출력력 방면에서 실린더가 더 우세하다.
(3) 적응력이 강하다. 실린더는 고온 및 저온 환경에서 정상적으로 작동하며 먼지와 방수력을 갖추고 있어 다양한 열악한 환경에 적응할 수 있습니다. 전기독은 대량의 전기 부품을 가지고 있기 때문에 환경에 대한 요구가 높고 적응성이 떨어진다.
실린더의 장점은 주로
(1) 시스템 구성이 매우 간단하다는 세 가지 측면에 반영됩니다. 모터는 일반적으로 실린더와 통합되고 컨트롤러와 케이블이 포함되기 때문에 실린더의 전체 시스템은 간단하고 컴팩트한 세 부분으로 구성됩니다.
(2) 정지 위치 수가 많고 제어 정확도가 높습니다. 일반 실린더는 로우엔드와 하이엔드의 구분이 있고, 로우엔드 제품의 정지 위치는 3, 5, 16, 64 개로 회사에 따라 달라집니다. 하이엔드 제품은 수백 ~ 수천 개에 달할 수 있습니다. 정밀도에 있어서, 전기독도 절대적인 우세를 가지고 있는데, 위치 정확도는 달할 수 있습니까? 0.05mm 로 전자 반도체 등 정밀한 산업에 자주 적용된다.
(3) 유연성이 강하다. 전기 실린더의 유연성이 실린더보다 훨씬 강하다는 것은 의심의 여지가 없다. 컨트롤러는 PLC 에 직접 연결할 수 있기 때문에 모터의 회전 속도, 위치 및 정방향을 정확하게 제어할 수 있으며, 어느 정도 실린더는 필요에 따라 자유롭게 움직일 수 있습니다. 기체의 압축성과 운동 시 발생하는 관성으로 인해 방향 밸브와 자성 스위치 사이에 아무리 잘 맞아도 실린더의 정확한 위치를 잡을 수 없어 유연성에 대해 이야기할 수 없다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언)
< P > < P > < P > (1) 소형 폼 팩터, 소형 폼 팩터 등 전기와 공압이 각각 강점이 있다고 생각합니다.
< P > < P > (1) 소형 폼 팩터입니다.공압 실행기에 비해 전동 실행기 구조는 비교적 간단합니다. 기본적인 전자 시스템에는 실행기, 3 위치 DPDT 스위치, 퓨즈 및 일부 전선이 포함되어 있어 조립이 용이합니다.
(2) 전동 액추에이터의 구동원은 유연하여 일반 차량용 전원으로 수요를 충족시킬 수 있으며 공압 액추에이터에는 공기원과 압축 구동 장치가 필요합니다.
(3) 전동 실행기는 "공기가 새는" 위험이 없고 신뢰성이 높으며 공기의 압축성으로 인해 공압 실행기의 안정성이 약간 떨어집니다.
(4) 다양한 공압 파이프라인을 설치하고 유지 관리할 필요가 없습니다.
(5) 동력없이 하중을 유지할 수 있으며 공압 액추에이터에는 지속적인 압력 공급이 필요합니다.
(6) 추가 압력 장치가 필요하지 않기 때문에 전동 액추에이터가 더 조용합니다. 일반적으로 공압 실행기가 큰 부하인 경우 소음기를 설치해야 합니다.
(7) 전동 액추에이터는 제어 정확도 면에서 월등하다.
(8) 공압 장치의 경우 일반적으로 전기 신호를 공기 신호로 변환한 다음 전기 신호로 변환해야 하며, 전송 속도가 느리므로 구성요소 수가 너무 많은 복잡한 회로에는 사용하면 안 됩니다.
< P > 실린더의 장점은
(1) 하중이 커서 높은 모멘트 출력 응용 프로그램에 적응할 수 있다는 것입니다 (그러나 현재 전동 실행기는 현재 공압 하중 수준에 도달하고 있음).
(2) 동작이 빠르고 반응이 빠르다.
(3) 작업 환경은 특히 인화성, 폭발성, 다먼지, 강한 자기, 방사선, 진동 등 열악한 작업 환경에서 유압, 전자, 전기 제어보다 우수합니다.
(4) 일정이 막히거나 밸브가 묶일 때 모터가 쉽게 손상될 수 있습니다.
3, 구매 및 적용 비용 비교
일반적으로 전기 서보 드라이브는 공압 서보 드라이브보다 비싸지만 구체적인 요구 사항과 상황에 따라 달라집니다. 일부 저전력 DC 모터는 전동 슬라이드 (전기 서보 시스템) 를 구성하는데 실제로는 공압식 서보 시스템보다 저렴합니다.
예: 하중이 1.5kg, 작동 스트로크가 80mm, 속도가 2~170mm/s 사이인 경우 정밀도는? 0.1mm, 가속도 2.5m/s2 등의 조건 하에서 소형 전동 슬라이드, 컨트롤러, 모터 케이블, 제어 케이블, 프로그래밍 케이블 및 전원 케이블 등으로 구성된 전기 서보 시스템은 공압식 서보 시스템보다 25 저렴합니다. 피스톤로드 실린더에도 동일하게 적용됩니다. AC 모터를 사용하면 구성된 전기 서보 시스템의 가격이 공압식 서보 시스템보다 약 40 정도 높다는 점을 설명해야 한다.
구매 및 적용 비용으로 볼 때 현재 실린더는 여전히 상당한 이점을 가지고 있습니다. 공압 시스템의 경우 제어 시스템과 실행 매커니즘은 매우 간단합니다. 실린더당 하나의 솔레노이드 밸브만 구성하면 공기 전환을 완료할 수 있고, 운동 제어를 수행할 수 있으며, 실린더 고장 확률도 낮고, 유지 관리가 간단하고 비용도 저렴합니다.
< P > 전기 액추에이터의 경우 전기 에너지 획득이 비교적 간단하고 에너지 비용이 낮지만 구매 및 적용 비용이 높기 때문에 모터뿐만 아니라 기계식 변속기 세트 및 해당 구동 부품이 필요합니다. 전동 실행기를 동시에 사용하려면 많은 보호 조치가 필요합니다. 잘못된 회로 연결, 전압 변동 및 부하 과부하로 인해 전기 드라이브가 손상될 수 있으므로 회로 및 기계에 보호 시스템을 설치해야 하므로 추가 비용이 발생합니다. 또한 전동 액추에이터 구동 장치의 파라메트릭 설정이 많고 통합 수준이 높기 때문에 장애가 발생하면 전체 컴포넌트를 교체해야 합니다. 또한 시스템에 필요한 추진력이 증가하면 교체 부품도 세트로 교체해야 실현될 수 있습니다. 따라서 종합 비교를 통해 실린더가 구매 및 유지 보수 비용에 큰 이점을 가지고 있음을 알 수 있습니다.
4, 에너지 효율 비교
왕복 운동 주기가 길면 (1 분 이상) 실린더가 더 에너지 절약됩니다.
이 첫 번째는 단말기가 정지될 때 전동 실행기의 컨트롤러가 보통 약 10W 의 전력을 소비하기 때문에, 실린더는 솔레노이드 밸브 전력과 가스 누출만 사용하며, 일반적으로 1W 이하입니다. 즉, 단말기가 멈출수록 실린더에 유리합니다. 둘째, 연속 회전 조건에서의 모터 정격 효율은 90 이상이지만 직선 왕복 운동 (나사 변환) 의 플랫폼 가속 및 감속 회전 조건에서는 평균 효율이 50 미만이다. 수직 왕복 운동 시 클램핑 가공소재의 유지 동작은 중력을 극복하기 위해 전동 액추에이터에 전류를 지속적으로 공급해야 하는 반면 실린더는 솔레노이드 밸브를 닫기만 하면 되며 전력 소비량은 매우 적다. 따라서 수직 왕복 운동 시 전동 실행기는 실린더의 에너지 소비 우세에 비해 크지 않다.
위에서 볼 수 있듯이 모터 자체는 효율이 높지만 왕복 직선 운동에서 효율 저하와 컨트롤러의 전력 소비를 고려하면 전동 실행기가 실제 작업 조건 (예: 설치 방향, 왕복 운동 주기, 부하율 등) 에 따라 실린더보다 에너지를 절약할 수 있는 것은 아닙니다.
5, 애플리케이션 비교
공압 시스템과 전기 시스템은 상호 배타적이지 않습니다. 대신, 이것은 다른 요구 사항을 가진 문제 일뿐입니다. 공압 드라이브의 장점은 먼지, 기름, 물, 세제와 같은 열악한 환경 조건에 직면할 때 공압 드라이브가 열악한 환경에 더 적합하고 내구성이 뛰어나다는 것을 알 수 있습니다. 공압식 드라이브는 설치가 쉽고, 일반적인 캡처 기능을 제공하며, 가격이 저렴하고 조작이 편리하다.
서보 모터가 장착된 전기 드라이브는 힘이 빠르게 증가하고 정확한 위치 지정이 필요한 경우 장점이 있습니다. 전기 드라이브는 정확하고, 동기적으로 작동하고, 조정 가능하고, 규정된 위치 지정 프로그래밍이 필요한 어플리케이션에 가장 적합합니다. 폐쇄 루프 위치 지정 컨트롤러가 있는 서보 또는 스테핑 모터로 구성된 전기 구동 시스템은 공압 시스템의 단점을 보완할 수 있습니다.
실린더는 기술 및 사용 비용 측면에서 상당한 이점을 가지고 있지만 실제 사용 시 드라이브 제어를 위해 어떤 기술을 사용해야 하는지 여러 가지 요소를 종합적으로 고려해야 합니다. 현대제어에서는 각종 시스템이 점점 더 복잡해지고 정교해지고 있으며, 어떤 구동 제어 기술로 시스템의 다양한 제어 기능을 만족시킬 수 있는 것은 아니다. 실린더는 간단한 빠른 직선 순환 운동, 간단한 구조, 손쉬운 유지 관리, 방폭 요구 사항, 먼지, 습한 작업 조건 등 다양한 열악한 작업 환경에서 사용할 수 있습니다.
전동 액추에이터는 주로 정밀 제어가 필요한 애플리케이션에 사용되며, 현재 자동화 장비에서 유연한 요구 사항이 증가하고 있으며, 동일한 장치는 다양한 크기의 공작물의 가공 요구 사항에 적응해야 하는 경우가 많으며, 액추에이터는 멀티 포인트 위치 제어가 필요하고, 액추에이터의 작동 속도와 모멘트를 정확하게 제어하거나 동기적으로 추적해야 하는데, 이러한 기존 공압식 제어를 활용할 수 없고, 전동 액추에이터는 이러한 제어를 쉽게 수행할 수 있습니다 이는 실린더가 단순한 모션 제어에 더 적합하다는 것을 알 수 있으며, 전기 실행기는 정밀 모션 제어에 많이 사용됩니다.
6, 시장 상황 비교
실린더 구동 시스템은 1970 년대 이후 산업 자동화 분야에서 급속히 보급되고 있다. 오늘날, 실린더는 국내외 공업 생산 분야에서 PTP(PointToPoint) 운반의 주류 실행기가 되었으며, 실린더 구동 시스템을 핵심으로 하는 공압 부품 시장의 규모는 이미 110 억 달러에 달했다.
< P > 90 년대부터 모터와 그 마이크로전자 제어 기술이 급속히 발전하여 산업 자동화에서 전동 실행기의 응용이 가능해졌다. 또한 반도체 산업의 부상은 고정밀 다 지점 포지셔닝을 달성 할 수있는 전동 액추에이터의 산업 응용 확대를 직접 촉진했습니다.
< P > 90 년대 말, 일본 등 주요 공업선진국은 한때 전동 실행기가 실린더를 대체할 예정이었고, 실린더가 역사 무대에서 탈퇴한다는 논조가 나왔다. 전동 액추에이터 중 모터의 에너지 변환 효율이 높고 실린더 에너지 변환 효율이 낮기 때문에 비효율적인 제품은 도태될 것으로 널리 알려져 있기 때문이다. 그러나 10 년이 지난 지금, 전동 실행기는 공업현장에서 보급되지 않았고, 그 시장 규모는 공압과 비교하면 여전히 큰 차이가 있다. 그리고 공업선진국이든 중국 등 신흥공업국가에서든 실린더 판매량은 줄어들지 않았을 뿐만 아니라 꾸준히 증가하고 있다. 중국에서는 최근 몇 년간 실린더 판매량의 연간 성장률이 20 이상 유지되었다.
과학적이고 객관적인 평가가 필요한 경우 제조 단계, 사용 단계, 폐기 단계 3 단계의 종합 지표를 비교하는 수명 주기 평가 (LifeCycleAssessment) 방법을 사용해야 합니다. 구체적인 지표는 비용, 에너지 소비, 환경에 대한 부담 (주로 배출물 등) 이다. 예를 들어, 전기 실행기는 에너지 소비 (사용 단계) 비용을 운영하는 데 장점이 있지만 유지 관리 비용 (사용 단계) 과 구입 비용 (제조 단계) 은 실린더보다 훨씬 높으며, 이 지표에 대한 비교는 모든 비용의 합계에 기반을 두어야 합니다.
총비용에서 당사 연구결과에 따르면 실린더는 대부분의 산업 응용 분야에서 어느 정도 우위를 점하고 있습니다.
위의 분석을 종합해 보면 실린더와 전동 실행기가 각각 특징이 있어 단순히 효율성의 높낮이로 우열을 평가해서는 안 된다는 것을 알 수 있습니다. 전기 기술이 발전함에 따라 전동 실행기의 비용은 더욱 낮아질 것이며, 그 응용 분야는 더욱 확대될 것으로 예상되지만, 자체 흡입을 완료하고 막히지 않은 하수펌프로 실린더를 완전히 교체하는 것은 비현실적이다.
시장 형식으로 볼 때, 실린더가 처음부터 실린더의 외형과 설치 연결 치수 생산을 참조한다면 좋은 시작이라고 이미 언급했다. 아직 ISO 표준이 없는 무봉 실린더와 공압 슬라이더의 경우 해당 폼 팩터 및 설치 연결 크기도 채택돼 공기 구동과 전기 구동의 설치, 추가 또는 교체 시 불필요한 경쟁을 막을 수 있습니다. 전기 드라이브는 정확하고 유연한 것이 특징이다. 힘이 빠르게 사라지고 정확한 위치 파악이 필요한 응용 프로그램에서 전기 드라이브는 막히지 않은 자체 배수 펌프에 이상적인 솔루션입니다.
따라서 앞으로 실린더와 전동 실행기의 발전은 매우 양성적이고 보완적이어야 하며, 이 두 기술 자체의 과학 자연 발전 법칙에 따라 반드시 발전할 것이다.