新一代机电执行器正在更换液压缸,以要求苛刻的应用。越来越多地,选择的选择是通过性能的成本优势而驾驶。
tarek bugaighis.
Ewellix.
传统上,当工程师想要生产大型力或移动重载时,他们的第一选择将是液压驱动。然而,今天,液压系统在线性运动世界中具有强大的竞争力:机电执行器。
机电执行器用精密球或滚子螺钉更换液压系统,由本地安装的电动机和齿轮箱驱动。在许多应用中,机电系统通过其液压对应物提供许多优点。它们较小,更轻,并且由于电动机通电直接连接,因此机电系统消除了对泵,蓄能器,油箱和管道的需求。没有加压油也具有安全性和环境效益,消除了与泄漏和泄漏相关的火灾,污染或伤害的风险。电动致动也比液压更安静。
机电系统还提供性能优势。它们可以在比液压设备更广泛的速度和功率范围内操作,并提供更高水平的位置精度。他们也可以更加努力。液压油的粘度可以随着时间和温度而变化,实现机器性能。机电系统继续致力于精确的公差,因为它们的运动部件基于良好的滚动元件轴承技术,因此可以在给定的一组操作条件下预测其操作寿命。
然后有控制。无需单独的控制阀和相关的硬件,机电致动器更容易集成到机器的电子控制系统中。伴随着快速响应,准确性和可重复性,使得更容易编程复杂的移动,或者构建快速适应不同工艺要求的机器。
来自Ewellix的Casm系列机电致动器是基于螺钉的,使用球形或铅螺钉进行线性致动。
捕获在哪里?
在这种优势列表中,机电设备具有一个明显的漏洞:成本。在按执行器的基础上,电机的初始购买价格高于其液压对应物。从历史上看,已经足以阻止他们在某些应用中的使用。
然而,从总成本的角度看,在机器的完整生命周期上,机电执行器提供了储蓄来源,超过其更高的初始成本。那些节省的份额来自六个主要因素。
能源效率 -液压系统具有从电力初始转换的多个能量损失来源,以驱动液压泵,在泵本身内损失,传输管中的流体摩擦和致动器内的进一步损失。总的来说,液压系统可能仅为其输入电量的44%提供给负载。相比之下,机电系统仅因电动机效率的限制和齿轮箱和致动器部件的摩擦而失去能量。机电致动器通常将80%的输入功率转移到负载。此外,虽然在大多数应用中必须连续运行液压泵以确保从机器的充分响应,但是当不使用时机电致动器的功耗为零。在许多应用中,机电致动器可以仅消耗其峰值功率,以便为机器的操作时间的微小分数消耗。总的来说,这意味着电动执行器可以在几个月内单独储蓄的初始成本。
减少热量- 液压机中损失的能量被转化为热量。在精密应用,如塑料成型机,必须使用冷却器去除这种热量,进一步提高整体能源需求。由于其更高的效率,电动机器只需要液压当量的冷却能量约为35%。
较短的周期时间- 机电致动器的速度较高,可控性可以允许机器运行更快,越来越多的输出。例如,在汽车行业中获取机器人点焊。在焊缝之间,必须打开安装在机器人臂上的钳子,以允许臂进入下一个焊接位置。流体动力系统通常要求钳子在每个焊缝之后完全打开。另一方面,机电系统可以被编程为仅打开足以让钳子重新定位。当日本汽车制造商切换到机电焊接钳时,这种变化以及新型执行器的速度较高,允许增加10%的吞吐量,相当于每天100多种车身壳。
滚轮螺钉用于较高力的LEMC执行器系列,结合了一种电机和变速箱。致动器可以产生80kN的最大动态轴向力。
改进材料利用率- 增强的精度和一致性意味着电驱动的机器通常提供液压替代品的可重复性的两倍。推动质量并减少废料。此外,由于电机从启动时提供一致的性能,因此减少了损失后的损失,并且生产团队花费更少的时间调整机变量来获得控制的过程。即使在生产低精度部件的应用中,废旧减少和质量改进的节省也可以超过两年或更短时间的附加执行器成本。
正常运行时间增加- 电机的磨损件较少,而且均位于球或滚筒螺杆机构和变速箱内。液压装置依靠阀门,软管,过滤器和密封件网络。随着液压动力分布,系统的一部分失败可能会使整个机器达到停止,直到可以识别和修复问题。通常可以通过快速交换受影响的设备来解决电动执行器的问题。因此,随着机电致动器的正常运行时间和机器可用性通常为较高的百分比,提高输出并降低每单位生产成本。
简化维护- 最后,电机有很少的重复支出。操作员不必购买油,过滤器或密封件。他们不必停止机器来取代这些部分,并且他们不必花钱保护,或清除,泄漏和溢出。机电系统还可以配备完全集成的状态监控技术,提醒运营和维护人员,以潜在的问题导致未核销的停机。
这些益处在一起可以增加典型生产机器的大量节省。刚刚的一半储蓄来自能源使用以外的区域。
新世代
最新一代的机电执行器已经设计成用于设计中固有的优点,并扩展了这些优点,与更强大的产品,持久更长,更容易集成到机器中。例如,来自Ewellix的机电致动器是液压系统的合适替代品,使用螺杆基驱动系统。
Casm系列执行器的剖视图显示了内部配置,螺杆驱动器通过皮带驱动器连接到电机上。
Casm系列执行器使用高质量的轴承和铅螺钉,为能效和低轴向游戏提供低摩擦力,以提高精度。该单元润滑寿命,具有集成过滤器和刮水环,以防止灰尘和污垢进入损坏。集成的磁环和开槽铝型材套管也可以轻松添加外部传感器。
Casm执行器提供无刷直流电机,带有集成的运动控制器,制动器和可选现场总线接口。通过卸下外部电机控制器的要求,无刷电机选项削减了安装成本并简化了布线,因为电机可以通过单个电缆供电和控制。机器设置也更加简单,具有专用的编程套件,允许使用图形用户界面设置电机参数。最多14个不同的速度位置,可以将加速和减速下载到电机本身中。该机器随后可以由PLC或简单开关控制,为较小机器创建具有成本有效的独立运动控制系统。
对于较高的负载应用,LEMC机电气缸使用行星辊螺钉而不是滚珠丝杠设计。这导致具有比传统设计更高的功率密度的致动器,并且还提高了设备暴露于高水平的外部振动的环境中的性能。
与Casm单位一样,LEMC执行器使用模块化设计,可以为许多不同的应用和一系列电机类型配置。除了传统的伺服电机以及传统的伺服电机,可以提供集成的齿轮箱和智能异步电动机。这提供了额外的安全和机器保护功能,具有集成的软启动和功能和电机保护功能。作为运营和维护人员的进一步利益,控制器包含近场通信(NFC)功能,允许它使用智能手机无线调整。
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