長期以來，當工程師想要產(chǎn)生強大力量或移動重物時，液壓驅(qū)動一直是他們的首選。但如今，液壓系統(tǒng)在線性運動領(lǐng)域迎來了強大的競爭對手：電動缸。
電動缸使用精密的滾珠或滾柱絲杠替代了液壓系統(tǒng)，由外接的電機和變速箱驅(qū)動。在許多應(yīng)用中，機電系統(tǒng)都具備超越液壓系統(tǒng)的諸多優(yōu)點。它們更小巧、更輕便，并與驅(qū)動執(zhí)行器的電機直接相連，機電系統(tǒng)不再需要笨重的泵、蓄能器、油箱和管道，也無需使用液壓油，具備更加安全和環(huán)保的優(yōu)勢，能夠消除與泄漏和溢出相關(guān)的火災(zāi)、污染或人身損害風險。此外，電動缸的噪音也低于液壓驅(qū)動。
電動缸還具有顯著的性能優(yōu)勢。與液壓設(shè)備相比，它們運作的速度和功率范圍均有所提升，并能提供更高的位置精度。它們的工作性能也更加穩(wěn)定，因為液壓油的粘度會隨時間和溫度而變化，影響機器性能。電動缸則可在長期工作中始終保持精確公差，并且由于其運動部件基于公認的滾動元件軸承技術(shù)，因此可以在一組給定的工作條件下預(yù)測它們的使用壽命。
在控制方面，電動缸無需單獨安裝控制閥和相關(guān)硬件，可輕松集成到設(shè)備的電子控制系統(tǒng)中。此外，它們還具有快速響應(yīng)以及卓越的準確性和可重復(fù)性等優(yōu)勢，不僅能夠簡化復(fù)雜運動的編程，還能使設(shè)備快速適應(yīng)不同的工藝要求。
有何魅力？
拋開這些引人注目的優(yōu)勢，電動缸的采購成本較高。如果以每個設(shè)備計算，電機技術(shù)的起步價肯定高于液壓技術(shù)，因此，長期以來它們沒被廣泛應(yīng)用于一些領(lǐng)域。
然而，從總體成本的角度來看，這一論點基本上站不住腳?？v觀整個生命周期中，電動缸所能帶來的成本節(jié)約遠遠超過其較高的初始投資成本。電動缸主要可從以下六個方面節(jié)省成本。
提高能源效率。造成液壓系統(tǒng)能量損耗的原因有很多，從最初將電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動液壓泵的動能、到液壓泵本身的能耗、再到傳動管道中流體摩擦和執(zhí)行器內(nèi)部的進一步能量損耗。總的來說，液壓系統(tǒng)很可能只將大約44%的輸入功率傳遞給負載。相比之下，機電系統(tǒng)的能耗僅來自于電機效率的限制以及變速箱和執(zhí)行器中的部件摩擦。電動缸通?？蓪?0%的輸入功率傳遞給負載。此外，在大多數(shù)應(yīng)用中，液壓泵必須持續(xù)運行才能確保設(shè)備做出足夠的響應(yīng)，而電動缸在閑置時功耗為零。在許多應(yīng)用中，電動缸消耗峰值功率的時段可能僅占其運行時間的一小部分。綜上所述，電動缸在短短幾個月內(nèi)便可因為節(jié)能而抵消較高的初始成本。
減少熱力。液壓系統(tǒng)中的能量損耗會被轉(zhuǎn)化為熱力。在塑料成型機等精密應(yīng)用中，必須使用冷卻器消除這些熱力，從而進一步提高總體能量需求。而電機效能更高，因此所需的冷卻能量大約僅為35％的液壓當量。
提高生產(chǎn)節(jié)拍。電動缸擁有更快的速度和更高的可控性，可以提升設(shè)備運行速度，從而增加產(chǎn)出。以汽車行業(yè)的機器人點焊為例。每進行一次焊接，安裝在機器人臂上的夾鉗都必須打開一次，以便機械手臂能夠進入下一個焊接位置。液壓動力系統(tǒng)通常要求夾鉗在每次焊接之后完全打開。而機電系統(tǒng)則可根據(jù)軟件程序打開相應(yīng)的幅度，只要夾鉗能夠移動至下一個位置即可。當一家日本汽車制造商改用機電焊鉗時，這種變化加上新型電動缸的速度優(yōu)勢，助力他們將產(chǎn)能提高了10％，相當于每天多生產(chǎn)超過100個車身殼體。
提高材料利用率。提高精度和一致性意味著電機驅(qū)動通常提供兩倍于液壓系統(tǒng)的可重復(fù)性，從而能夠提高質(zhì)量并減少廢料。此外，由于電機從啟動的那一刻起就能提供一致的性能，因此能夠減少因材料切換而帶來的損失，并允許生產(chǎn)團隊縮短調(diào)整機器變量所需的時間，更快恢復(fù)生產(chǎn)。即使在生產(chǎn)低精度部件的情況下，因減少廢料和提高質(zhì)量而節(jié)省的成本也能在兩年或更短時間內(nèi)抵消采用電動缸的額外成本。
延長正常運行時間。電動缸的易損件較少，并且它們都位于滾珠或滾柱絲杠機構(gòu)和變速箱內(nèi)。液壓裝置則依賴于閥門、軟管、過濾器和密封件組成的網(wǎng)絡(luò)。由于液壓動力是分散的，因此，系統(tǒng)中的某個組件出現(xiàn)故障可能會導(dǎo)致整個機器停止工作，直到問題被發(fā)現(xiàn)和修復(fù)為止。電動缸的問題通常可以通過快速更換受影響的器件來解決。因此，電動缸的正常運行時間及可用性通常要比液壓系統(tǒng)高出2%，從而能夠提高產(chǎn)量并降低單位生產(chǎn)成本。
簡化維護流程。最后，電動缸幾乎沒有經(jīng)常性費用。用戶不必購買機油、過濾器或密封件；無需停機更換這些部件；不必花錢來防止或清理泄漏和溢出。機電系統(tǒng)還可以配備全集成的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，在意外停機發(fā)生之前向運維人員發(fā)出警報。
總之，這些優(yōu)勢每年可為一臺普通的生產(chǎn)設(shè)備節(jié)約數(shù)十萬人民幣的成本，其中近一半源自能效以外的其他領(lǐng)域。
新一代技術(shù)
新一代的電動缸產(chǎn)品秉承了該項技術(shù)的原有設(shè)計優(yōu)點，并進一步加強它在強大功能、持久耐用、易于集成到機器等方面的卓越表現(xiàn)。
伊維萊（Ewellix）的CASM系列專為高速度大批量自動化生產(chǎn)中的苛刻負載率而設(shè)計。 CASM電動缸采用模塊化設(shè)計，有多種標準尺寸可供選擇，可以作為液壓缸的替代品安裝在現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備中。該系列產(chǎn)品可由多種不同類型的電機來驅(qū)動，從而允許客戶從其首選的供應(yīng)商手中購買電機，以簡化采購和備件管理流程。豐富的選件和配件使其能夠輕松集成到眾多應(yīng)用中。
CASM電動缸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過精心設(shè)計，具有極高的性能和很長的使用壽命。高質(zhì)量的滾珠或滾柱絲杠因低摩擦性而有助于提高能效，同時因為較小的軸向間隙，而有助于提高精度。這些裝置終身潤滑，配有集成過濾器和防塵圈，可防止因進入灰塵和污垢而損壞。集成式磁環(huán)和開槽鋁型材外殼便于添加外部傳感器。
為了進一步簡化機器控制和系統(tǒng)集成工作，最新款的CASM電動缸還配備了具有運動控制器、制動器及可選現(xiàn)場總線接口的無刷直流電機。無刷電機選件可通過一條電纜供電和控制，因此不再需要外部電機控制器，從而能夠降低安裝成本并簡化布線流程。機器設(shè)置也變得更加簡單，專用的伊維萊編程工具包允許客戶使用圖形用戶界面來設(shè)置電機參數(shù)?？蛻艨蓪⒍噙_14個不同的電動缸運動位置及相關(guān)的速度、加速度和減速度參數(shù)下載到電機本身，隨后通過PLC或簡單的開關(guān)來控制機器設(shè)備，從而為小型機器設(shè)備創(chuàng)建極具成本效益的獨立運動控制系統(tǒng)。
為了處理更高負載，伊維萊 LEMC電動缸使用行星滾柱絲杠替代了滾珠絲杠設(shè)計。該技術(shù)使得執(zhí)行器具有比傳統(tǒng)設(shè)計更高的功率密度，并且還能在設(shè)備處于震動較為嚴重的外部環(huán)境時提高性能。與CASM裝置一樣，LEMC電動缸同樣采用模塊化設(shè)計，可配置用于多類不同的應(yīng)用和電機。除了傳統(tǒng)的伺服電機外，它們也可配備集成式變速箱和智能異步電機，從而借助集成式軟啟動功能和電機保護功能來提供額外的安全性和機器保護。此外，伊維萊LEMC的控制器具有近場通信（NFC）功能，允許用戶使用智能手機進行無線調(diào)整，從而使運維人員進一步受益。
