电动执行器成为气动装置的可行替代品

气动执行器—也称为气缸—在许多应用中继续发挥着重要作用。然而，由于电动替代品可以提供许多性能优势，因此正在获得普及。这些包括更长的循环寿命和可编程性。

低成本和快速致动速度一直是气动致动器提供的优势之一。SMAC Corp.的首席执行官 Ed Neff说，一个典型的气动系统由带有位置开关、电磁阀、流量控制等的 25 毫米冲程压接型气缸组成，小批量成本约为 200-250 美元。这比他说的成本最低的电子竞技低了大约 50%。

关于速度，Neff 说气动执行器的运行速度比最常用的电动执行器——滚珠丝杠类型更快。对于 25 毫米行程，这通常相当于每分钟 800 次循环。它们的力与封装尺寸之比也优于电动，他说这在夹紧应用或移动大型物体时很重要。

但对于那些性能比成本更重要的应用，电动执行器可能是更好的选择。该技术及其制造方式的进步也有助于它成为气动执行器的价格相当的替代品。

Going Electric的优势
循环寿命是电动执行器优于气动执行器的领域之一。根据 Neff 的说法，气动执行器的寿命很短，在慢速移动应用中约为 1000 万次循环，在高循环率应用中约为 100 万次循环。滚珠丝杠电动执行器具有相似的循环寿命。

然而，Neff 说，在过去十年左右变得越来越普遍的基于线性电机的电动执行器的循环寿命是气动和滚珠丝杠执行器的 10 倍。循环率也高出两倍。

对于不需要气动执行器杆旋转的应用，电动可能是更好的选择。如果使用气动装置，解决方案是使用双杆来防止这种旋转，但这会增加组件的成本，使其价格与传统电动执行器的价格相似。

可编程性是电动执行器提供的另一个关键优势。气动执行机构需要人工设置和调整，速度和位置很难得到精确的反馈。而编码器嵌入到电动执行器中，可以实现更精确的运动。随着工业环境中计算机使用的增加以及许多应用中对精度的需求，对执行器进行编程的能力可以极大地造福于最终用户。

电源是电动执行器可以发挥优势的另一个领域。设施的其他方面已经需要的电力可用于为电动执行器提供动力。但是气动执行器需要安装空气压缩机，这会占用设施空间并增加成本。它们也可能很吵，欧洲等许多地区已经开始规范设施内的噪音，以帮助改善工人的健康。另一方面，电动执行器运行安静。

观看 SMAC 的视频，了解电动推杆相对于气动推杆的优势。

直线电机致动器
在某些应用中，使用某些类型的电动执行器所提供的优势超过了气动版本所提供的低成本优势。Neff 说这些包括需要高速和长循环寿命的应用。

他说，像 SMAC 开发的那种类型的直线电机电动执行器在这些类型的应用中是有益的。SMAC 的致动器采用动圈式致动器技术，其中线圈用于产生移动致动器所需的力，并安装在线性导轨上。

气缸测试表明其使用寿命超过 1 亿次，Neff 说唯一磨损的部件是直线导轨。气动选项的生命周期较短，并且经常因活塞密封件等部件的磨损而出现故障。电子元件通常具有较少的运动部件，这有助于减少磨损量，从而减少其他元件的维护或故障。

Neff 说直线电机电动执行器也比气动执行器快 50%。“线性电机非常快。我们移动的只是几乎没有重量的线圈，”他解释道。

同样，对电动执行器的速度和位置进行编程而无需进行任何手动调整的能力优于气动选项。一些电动执行器还允许对力进行编程，从而进一步使最终用户受益。

由于直线电机电动执行器安装在直线导轨上，因此没有旋转轴，因此在不需要轴旋转的应用中具有优势。

SMAC 公司
SMAC 的 LDL 系列线性执行器带有内置控制器，旨在成为气动版本的具有成本竞争力的替代品。克服成本挑战
成本仍然是电动执行器在市场上超越气动执行器的第一大障碍。虽然电动执行器有很多优势，但它们的价格通常是气动执行器的三倍，这可能是一个困难的提议。

克服成本障碍是该行业需要关注的地方。Neff 说，这就是 SMAC 过去 20 年来一直在努力的方向。

降低电动执行器的制造成本是第一步。该公司能够通过使用先进的制造方法来实现这一目标，包括：

激光切割零件，
印刷线圈而不是缠绕线圈，
成本低于 15 美元的印刷线圈中设计的编码器，以及
基于无人机控制器的超低成本控制器放大器。
使用高功率激光切割机使公司每小时可以生产大约 400 个零件，生产速度与通常用于生产气动元件的机器相当。“这使得机械成本的制造成本 [达到相同的价格]，”Neff 说。

该公司还受益于编码器和控制器成本的下降。当它刚开始开发电动执行器时，编码器的成本约为 125 美元。现在它低于 15 美元，因为该公司生产自己的编码器。

SMAC 位于新罕布什尔州德里的部门 SMAC-EMC 已经开发、测试和制造了自己的光学编码器系列。这不仅有助于降低执行器的生产成本，还有助于解决许多公司面临的供应链问题。这消除了对供应商的依赖，使公司能够控制成本。

Neff 说，用于执行器的控制器低于 25 美元，因为该公司采购了用于无人机的控制器芯片。因为它们是大批量的消费电子元件，所以它们价格低廉，同时仍能提供致动器运动所需的精度。

打印其执行器中使用的线圈而不是像其他制造商那样缠绕它们也有助于降低制造成本。Neff 将其等同于电路板制造技术——它们可以在任何地方打印，并且每天可以在标准商用机器上打印多达 5,000 个。这在不影响质量的情况下降低了机床和零件成本，这实际上得到了改善。Neff 说线圈电阻变化减少了 90%，因为它是印刷的而不是缠绕的。

这些制造成本的降低使电动执行器的价格与非旋转气动版本的价格一致，为它们在需要高速或精密装配的应用中的使用提供了途径。

Neff 说，气动执行器仍然具有前期成本优势以及它们有利的尺寸力比。对于需要更大力的应用，气动技术仍然具有优势。但随着电动执行器的成本持续下降，尤其是随着产量的增加，在大约 10 年内，电动执行器的价格可能会与气动解决方案的价格相匹配。

他的结论是，就电动解决方案在市场上变得越来越普遍而言，气动装置可以与液压装置并行，但表示它们的使用下降速度会较慢，因为可能总会有一个用例，其中气动执行器是首选。

电动气动技术在哪里发挥作用？
电液技术——电气和液压技术的结合——已在许多应用中变得普遍。但是电动气动呢？如果将气动和电动结合在一起，会产生什么好处？

SMAC Corp. 首席执行官埃德·内夫 (Ed Neff) 表示，该公司已经在这一领域做了一些事情，他称之为空气对电力。SMAC 的执行器轴连接到气动活塞的背面。电子设备允许快速、精确的运动，然后添加空气以提供力量。

他说，这种技术有利于那些对速度、精度和力量都有要求的应用。