2019年10月14日 | 新一代电动缸释放强大动力

 新一代电动缸产品凭借成本和性能优势逐渐取代液压缸，支持各种要求严格的应用

长期以来，当工程师想要产生强大力量或移动重物时，液压驱动一直是他们的首选。但如今，液压系统在线性运动领域迎来了强大的竞争对手：电动缸。

电动缸使用精密的滚珠或滚柱丝杠替代了液压系统，由外接的电机和变速箱驱动。在许多应用中，机电系统都具备超越液压系统的诸多优点。它们更小巧、更轻便，并与驱动执行器的电机直接相连，机电系统不再需要笨重的泵、蓄能器、油箱和管道，也无需使用液压油，具备更加安全和环保的优势，能够消除与泄漏和溢出相关的火灾、污染或人身损害风险。此外，电动缸的噪音也低于液压驱动。

电动缸还具有显著的性能优势。与液压设备相比，它们运作的速度和功率范围均有所提升，并能提供更高的位置精度。它们的工作性能也更加稳定，因为液压油的粘度会随时间和温度而变化，影响机器性能。电动缸则可在长期工作中始终保持精确公差，并且由于其运动部件基于公认的滚动元件轴承技术，因此可以在一组给定的工作条件下预测它们的使用寿命。

在控制方面，电动缸无需单独安装控制阀和相关硬件，可轻松集成到设备的电子控制系统中。此外，它们还具有快速响应以及卓越的准确性和可重复性等优势，不仅能够简化复杂运动的编程，还能使设备快速适应不同的工艺要求。

有何魅力？

抛开这些引人注目的优势，电动缸的采购成本较高。如果以每个设备计算，电机技术的起步价肯定高于液压技术，因此，长期以来它们没被广泛应用于一些领域。

然而，从总体成本的角度来看，这一论点基本上站不住脚。纵观整个生命周期中，电动缸所能带来的成本节约远远超过其较高的初始投资成本。电动缸主要可从以下六个方面节省成本。

提高能源效率。造成液压系统能量损耗的原因有很多，从最初将电能转化为驱动液压泵的动能、到液压泵本身的能耗、再到传动管道中流体摩擦和执行器内部的进一步能量损耗。总的来说，液压系统很可能只将大约44%的输入功率传递给负载。相比之下，机电系统的能耗仅来自于电机效率的限制以及变速箱和执行器中的部件摩擦。电动缸通常可将80%的输入功率传递给负载。此外，在大多数应用中，液压泵必须持续运行才能确保设备做出足够的响应，而电动缸在闲置时功耗为零。在许多应用中，电动缸消耗峰值功率的时段可能仅占其运行时间的一小部分。综上所述，电动缸在短短几个月内便可因为节能而抵消较高的初始成本。

减少热力。液压系统中的能量损耗会被转化为热力。在塑料成型机等精密应用中，必须使用冷却器消除这些热力，从而进一步提高总体能量需求。而电机效能更高，因此所需的冷却能量大约仅为35％的液压当量。

提高生产节拍。电动缸拥有更快的速度和更高的可控性，可以提升设备运行速度，从而增加产出。以汽车行业的机器人点焊为例。每进行一次焊接，安装在机器人臂上的夹钳都必须打开一次，以便机械手臂能够进入下一个焊接位置。液压动力系统通常要求夹钳在每次焊接之后完全打开。而机电系统则可根据软件程序打开相应的幅度，只要夹钳能够移动至下一个位置即可。当一家日本汽车制造商改用机电焊钳时，这种变化加上新型电动缸的速度优势，助力他们将产能提高了10％，相当于每天多生产超过100个车身壳体。

提高材料利用率。提高精度和一致性意味着电机驱动通常提供两倍于液压系统的可重复性，从而能够提高质量并减少废料。此外，由于电机从启动的那一刻起就能提供一致的性能，因此能够减少因材料切换而带来的损失，并允许生产团队缩短调整机器变量所需的时间，更快恢复生产。即使在生产低精度部件的情况下，因减少废料和提高质量而节省的成本也能在两年或更短时间内抵消采用电动缸的额外成本。

延长正常运行时间。电动缸的易损件较少，并且它们都位于滚珠或滚柱丝杠机构和变速箱内。液压装置则依赖于阀门、软管、过滤器和密封件组成的网络。由于液压动力是分散的，因此，系统中的某个组件出现故障可能会导致整个机器停止工作，直到问题被发现和修复为止。电动缸的问题通常可以通过快速更换受影响的器件来解决。因此，电动缸的正常运行时间及可用性通常要比液压系统高出2%，从而能够提高产量并降低单位生产成本。

简化维护流程。最后，电动缸几乎没有经常性费用。用户不必购买机油、过滤器或密封件；无需停机更换这些部件；不必花钱来防止或清理泄漏和溢出。机电系统还可以配备全集成的状态监测技术，在意外停机发生之前向运维人员发出警报。

总之，这些优势每年可为一台普通的生产设备节约数十万人民币的成本，其中近一半源自能效以外的其他领域。

新一代技术

新一代的电动缸产品秉承了该项技术的原有设计优点，并进一步加强它在强大功能、持久耐用、易于集成到机器等方面的卓越表现。

伊维莱（Ewellix）的CASM系列专为高速度大批量自动化生产中的苛刻负载率而设计。 CASM电动缸采用模块化设计，有多种标准尺寸可供选择，可以作为液压缸的替代品安装在现有生产设备中。该系列产品可由多种不同类型的电机来驱动，从而允许客户从其首选的供应商手中购买电机，以简化采购和备件管理流程。丰富的选件和配件使其能够轻松集成到众多应用中。

CASM电动缸的内部结构经过精心设计，具有极高的性能和很长的使用寿命。高质量的滚珠或滚柱丝杠因低摩擦性而有助于提高能效，同时因为较小的轴向间隙，而有助于提高精度。这些装置终身润滑，配有集成过滤器和防尘圈，可防止因进入灰尘和污垢而损坏。集成式磁环和开槽铝型材外壳便于添加外部传感器。

为了进一步简化机器控制和系统集成工作，最新款的CASM电动缸还配备了具有运动控制器、制动器及可选现场总线接口的无刷直流电机。无刷电机选件可通过一条电缆供电和控制，因此不再需要外部电机控制器，从而能够降低安装成本并简化布线流程。机器设置也变得更加简单，专用的伊维莱编程工具包允许客户使用图形用户界面来设置电机参数。客户可将多达14个不同的电动缸运动位置及相关的速度、加速度和减速度参数下载到电机本身，随后通过PLC或简单的开关来控制机器设备，从而为小型机器设备创建极具成本效益的独立运动控制系统。

为了处理更高负载，伊维莱 LEMC电动缸使用行星滚柱丝杠替代了滚珠丝杠设计。该技术使得执行器具有比传统设计更高的功率密度，并且还能在设备处于震动较为严重的外部环境时提高性能。与CASM装置一样，LEMC电动缸同样采用模块化设计，可配置用于多类不同的应用和电机。除了传统的伺服电机外，它们也可配备集成式变速箱和智能异步电机，从而借助集成式软启动功能和电机保护功能来提供额外的安全性和机器保护。此外，伊维莱LEMC的控制器具有近场通信（NFC）功能，允许用户使用智能手机进行无线调整，从而使运维人员进一步受益。