在我上次訪問位于安貝格的西門子公司的PLC生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，他們的運(yùn)營(yíng)經(jīng)理告訴我，他們正計(jì)劃替換產(chǎn)品線中的傳統(tǒng)氣缸。在回答我為什么要考慮這種變化的問題時(shí)，他說電動(dòng)執(zhí)行器更易于安裝和維護(hù)。另外它們?cè)谶\(yùn)行過程中更加平穩(wěn)，因此將降低生產(chǎn)線的噪音。

這使我認(rèn)為，氣動(dòng)執(zhí)行器將在未來幾年內(nèi)被電動(dòng)執(zhí)行器取代，這將對(duì)像Festo，SMC，Parker或Norgren這樣的大型氣動(dòng)公司產(chǎn)生巨大的影響。我很好奇有關(guān)這種“趨勢(shì)”的更多信息，并發(fā)現(xiàn)在萬維網(wǎng)上已經(jīng)有很多關(guān)于此趨勢(shì)的辯論和論壇。下面的文章總結(jié)了我的發(fā)現(xiàn)，將重點(diǎn)介紹這兩種技術(shù)的利弊。

事先最重要的事實(shí)。沒有明確的答案是使用氣動(dòng)執(zhí)行器還是電動(dòng)執(zhí)行器。就像生活中的許多決定一樣，這個(gè)問題的答案通常以“嗯，這取決于……”開始。

氣動(dòng)執(zhí)行器的優(yōu)缺點(diǎn)

實(shí)際上，氣動(dòng)執(zhí)行器比液壓驅(qū)動(dòng)器以外的任何其他執(zhí)行器技術(shù)提供更大的力。另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是氣動(dòng)執(zhí)行器可以實(shí)現(xiàn)的高速度。通過使用壓力釋放閥和/或速度調(diào)節(jié)器來輕松調(diào)節(jié)這兩個(gè)值，這是該技術(shù)的另一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)。

氣動(dòng)執(zhí)行器還有另外兩個(gè)因素。首先是單位成本低，最小的氣缸尺寸開始在10英鎊左右，另一個(gè)因素是占地面積小。很小的尺寸是氣缸直接提供的控制和調(diào)節(jié)選項(xiàng)非常有限的結(jié)果。

這完美地鏈接到氣動(dòng)致動(dòng)器的缺點(diǎn)之一，即氣動(dòng)系統(tǒng)所需的相對(duì)昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施的成本。整個(gè)過程通常從提供壓縮空氣的壓縮機(jī)開始，然后是FRL（過濾器，調(diào)節(jié)器和潤(rùn)滑器），以準(zhǔn)備實(shí)際提供的設(shè)備所需的成分的空氣。這些空氣存儲(chǔ)在一個(gè)儲(chǔ)存器中，該儲(chǔ)存器用作壓縮機(jī)和用戶之間的緩沖器。壓縮空氣的典型消耗者是閥門和執(zhí)行器。為了完成通常在氣動(dòng)系統(tǒng)中使用的一組組件，還應(yīng)提及開關(guān)，調(diào)節(jié)器，消音器，軟管，配件和監(jiān)控裝置，例如壓力表或壓力傳感器。

考慮到上述情況，很明顯，驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的氣動(dòng)系統(tǒng)的總成本可能非常昂貴。另外，氣動(dòng)系統(tǒng)中使用的設(shè)備需要定期維護(hù)。根據(jù)能源部的數(shù)據(jù)，每年壓縮空氣成本的24％來自維護(hù)，設(shè)備和安裝，而76％直接來自壓縮機(jī)的電力成本。

電動(dòng)推桿的優(yōu)缺點(diǎn)

電動(dòng)推桿的主要優(yōu)點(diǎn)之一是精確的控制和定位。這使得可以以較低的運(yùn)營(yíng)成本在現(xiàn)有機(jī)器和系統(tǒng)中輕松實(shí)施。將電子設(shè)備與執(zhí)行器分開可簡(jiǎn)化維護(hù)并降低更換成本。另一個(gè)主要的區(qū)別是電動(dòng)執(zhí)行器與氣動(dòng)執(zhí)行器相比噪音極低。

有不同版本的電動(dòng)推桿。通常它們?nèi)坑蓾L珠，頂絲或滾柱絲杠組成，它們通過聯(lián)軸器連接到電動(dòng)機(jī)。隨著螺絲旋轉(zhuǎn)，它使活塞運(yùn)動(dòng)?；钊B接到移動(dòng)負(fù)載的桿或滑架上。

一些變型使用帶有兩個(gè)皮帶輪的同步皮帶，以實(shí)現(xiàn)極高的速度。這些執(zhí)行器通常用于機(jī)器人中。

電動(dòng)推桿的性能和成本因執(zhí)行器所使用的材料和技術(shù)原理而異。

電動(dòng)推桿通常使用步進(jìn)或伺服電機(jī)–如果位置精度要求不高，有時(shí)還會(huì)將AC電機(jī)或有刷DC電機(jī)與限位開關(guān)結(jié)合使用。當(dāng)需要精確定位時(shí)，步進(jìn)電機(jī)是最經(jīng)濟(jì)的選擇，但僅適用于速度較低的場(chǎng)合。建議在步進(jìn)器中使用集成編碼器，以免與控制器失去同步。最精確的選擇是使用伺服電機(jī)的電動(dòng)推桿。這將保證最佳的性能，卓越的精度和最高的速度-但是，它也是單位成本最高的選項(xiàng)。

電動(dòng)推桿的起價(jià)通常為500英鎊左右，而微型版本的價(jià)格已低于100英鎊。 

我希望以上內(nèi)容有助于理解這兩種技術(shù)的核心區(qū)別，并幫助您縮小決策范圍。

我想補(bǔ)充一點(diǎn)是，

對(duì)于電動(dòng)推桿（直接螺桿或皮帶），需要考慮控制的精度，速度和響應(yīng)，控制回路中的顯著延遲將來自控制系統(tǒng)本身，而不是機(jī)電部件，因此當(dāng)檢測(cè)到正確的位置時(shí)，一旦控制信號(hào)表明它是一個(gè)設(shè)定點(diǎn)，它就可以非常準(zhǔn)確，迅速地停止。


對(duì)于氣動(dòng)系統(tǒng)，由于控制閥后的驅(qū)動(dòng)壓力而在管道和基礎(chǔ)設(shè)施中存儲(chǔ)了能量，這可能會(huì)導(dǎo)致定位或附加誤差。由于過沖引起的位置振蕩（如果在線性系統(tǒng)中），例如，如果在PID控制器中對(duì)過沖進(jìn)行了補(bǔ)償，這也可以看作是位置放慢。

氣動(dòng)將用于螺線管，例如工業(yè)中的抓手和夾具等，電磁閥是否被激活并且不是線性位置系統(tǒng)的一部分（通常）。它便宜且相對(duì)清潔，最重要的是，它對(duì)正確的氣體非常安全且惰性。

液壓提供了最佳的動(dòng)力和控制能力，因?yàn)橐后w不可壓縮，并且可以向舉升設(shè)備，挖掘機(jī)，轉(zhuǎn)向和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)等經(jīng)常需要?jiǎng)恿途_性但通常需要?jiǎng)恿Φ脑O(shè)備施加大量動(dòng)力沒有太大的速度。這是以昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施，額外的安全要求和繁瑣的維護(hù)為代價(jià)的（在大型設(shè)備中液壓OIL壓力中成千上萬的PSI并不少見）電氣可以提供更好的控制和精度，包括CNC機(jī)器，機(jī)器人組裝機(jī)等在需要時(shí)可以提供的大量動(dòng)力。電氣還可以提供對(duì)控制的幾乎即時(shí)響應(yīng)（在所移動(dòng)物品的慣性范圍內(nèi)）。它很干凈，相對(duì)便宜又安全。