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德國費斯托FESTO氣缸對應比較

我們研究的結果表明，在往復運動周期較短(小于1min)的水平往復運動中，電動執行器的運行能耗通常低于氣缸的運行能耗，即更節能。而在往復運動周期較長(大于1min)時，氣缸竟然變得更節能。這首先是由于終端停止時電動執行器的控制器通常需要消耗約10W的電力，而氣缸僅有電磁閥耗電和氣體泄露，一般低于1W，即終端停止時間越長，對氣缸越有利;其次電機在連續旋轉條件下的額定效率可達90%以上，但在直線往復運動(絲杠轉換)中的臺形加減速旋轉條件下的平均效率卻不到50%。在豎直往復運動時，夾持工件的保持動作要求不斷供給電流給電動執行器以克服重力，而氣缸只需關閉電磁閥即可，耗電極少。因此在豎直往復運動時電動執行器相比氣缸的能耗優勢不是很大。

由上可見，電機本身效率很高，但在往復直線運動中考慮其效率下降及控制器的電力消耗，電動執行器未必一定比氣缸節能，具體比較取決于實際的工作條件，即安裝方向、往復運動周期和負載率等。氣動系統和電動系統并不互相排斥。相反，這只是一個要求不同的問題。氣動驅動器的優勢顯而易見，當面臨諸如灰塵、油脂、水或清潔劑等惡劣的環境條件時，氣動驅動器就顯得較適應惡劣環境，而且非常堅固耐用。氣動驅動器容易安裝，能提供典型的抓取功能，價格便宜且操作方便。

在作用力快速增大且需要定位的情況下，帶伺服馬達的電驅動器具有優勢。對于要求、同步運轉、可調節和規定的定位編程的應用場合，電驅動器是的選擇，帶閉環定位控制器的伺服或步進馬達所組成的電驅動系統能夠補充氣動系統的不足之處。從技術和使用成本的角度來說，氣缸占有較明顯的優勢，但在實際使用中究竟應該選用哪種技術做驅動控制，還是應從多方因素進行綜合考量。現代控制中各種系統越來越復雜、越來越精細，并不是某種驅動控制技術就可滿足系統的多種控制功能。氣缸可以簡單的實現快速直線循環運動，結構簡單，維護便捷，同時可以在各種惡劣工作環境中使用，如有防爆要求、多粉塵或潮濕的工況。

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電動執行器主要用于需要精密控制的應用場合，現在自動化設備中柔性化要求在不斷提升，同一設備往往要求適應不同尺寸工件的加工需要，執行器需要進行多點定位控制，而且要對執行器的運行速度及力矩進行控制或同步跟蹤，這些利用傳統氣動控制是無法實現的，而電動執行器就能非常輕松的實現此類控制。由此可見氣缸比較適用于簡單的運動控制，而電執行器則多用于精密運動控制的場合。

氣缸驅動系統自70年代以來就在工業自動化領域得到了迅速普及。今天，氣缸已成為國內外工業生產領域中PTP(PointToPoint)搬運的主流執行器，以氣缸驅動系統為核心的氣動元器件市場規模已達到110億美元的規模。九十年代開始，電機及其微電子控制技術迅速發展，使電動執行器在工業自動化中的應用成為可能。而且，半導體產業的興起也直接促進了能實現高精度多點定位的電動執行器在工業領域應用的擴大。

九十年代末期，日本等主要工業發達國家，甚至一度出現了電動執行器即將取代氣缸，氣缸將退出歷史舞臺的論調。因為人們普遍認為電動執行器中電機的能量轉換效率高，而氣缸能量轉換效率較低，低效的產品必將被淘汰出局。然而，十年過去了，電動執行器在工業現場并未得到普及，其市場規模與氣動相比還有很大差距。而且，無論是在工業發達國家，還是在中國等新興工業國家，氣缸的銷量不僅沒有減少，而且還在穩步地增長。在中國，近幾年氣缸銷量的年增長速度一直維持在20%以上。

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如需要科學、客觀地評價兩者，必須采用全生命周期評價(LifeCycleAssessment)手法，考慮比較制造階段、使用階段、廢棄階段三個階段的綜合指標。具體指標有成本、能耗、對環境的負擔(主要是排放物等)。譬如成本，電動執行器在運行能耗(使用階段)成本上有優勢，但維護成本(使用階段)和購置成本(制造階段)都比氣缸要高得多，在該指標上的比較應建立在所有成本的總和上。

在總成本上，我們的研究結果表明，氣缸在大多數工業應用場合具有一定優勢。綜合以上分析，我們應該看出，氣缸與電動執行器各有特點，不可單純地用效率的高低來評價其優劣。隨著電氣技術的發展，電動執行器的成本還會進一步下降，預期其應用領域還會進一步拓廣，但要完自吸無堵塞排污泵全取代氣缸是不現實的。從市場形式來看，前面己經提到若電缸從一開始就參照氣缸的外形及安裝連接尺寸生產，是一個很好的開端。而對于目前還未有ISO標準的無桿氣缸和氣動滑臺，則同樣采用相對應的外形及安裝連接尺寸，這個便利的措施能夠杜絕氣驅動與電驅動在安裝、添置或更換方面無謂的競爭。

FESTO公司的電驅動產品包含了300多種可自由組合的抓取模塊和多軸系統。在Festo，電驅動器不是氣動驅動器的競爭產品，而是對氣動驅動器性能的補充。電驅動器的特點是和靈活。在作用力快速消失和需要定位的應用場合，電驅動器是無堵塞自吸排污泵理想的決方案。因此今后氣缸與電動執行器的發展應該是處于非常良性狀況和互補的，也一定會按照這兩門技術自身的科學自然發展規律發展