執(zhí)行器被用來控制制造設備和原材料的運動。本文將比較電動推桿和幾種類型的流體動力推桿。

什么是推桿？

執(zhí)行器是用于控制設備和材料運動的裝置。任何時候，只要有機器人運動，這種或那種形式的推桿就會引起這種運動。一個好的致動器在安全允許和應用要求的范圍內(nèi)快速移動，盡可能少地使用多余的動力，幾乎沒有過沖，并且在最終位置上是準確的。所需的力取決于應用，它應該與執(zhí)行器系統(tǒng)相匹配；力太小，物體就不會移動，力太大，物體可能會被損壞。一般來說，推桿是線性或旋轉(zhuǎn)運動的，但這些組合使完整的6軸運動成為可能。

由于有這么多不同風格的執(zhí)行器，要決定哪種系統(tǒng)最適合特定的制造環(huán)境是很困難的。本文將討論電動推桿和幾種類型的流體動力推桿。

電動推桿

.線性絲杠導軌形式的電動執(zhí)行器。其他變體包括皮帶和鏈傳動

電動推桿依靠電力的應用來移動。它們包含小型電動機，與軌道、皮帶、齒輪或鏈條相結(jié)合來產(chǎn)生運動。為了驅(qū)動運動，一個控制信號（通常是毫安或伏特級別的）被發(fā)送到設備上，一個內(nèi)部放大器（由外部源供電）將驅(qū)動運動。

電動推桿的優(yōu)勢

電動推桿是高效的，可以被嚴格控制。這意味著與其他系統(tǒng)相比，使用電動推桿可以實現(xiàn)更精確的運動。例如，與基于流體的系統(tǒng)相比，自動立銑刀在加工過程中可以更精確地移動軸。這部分是因為電能不可能像在基于流體的系統(tǒng)中那樣 "泄漏"。電液推桿

與其他執(zhí)行系統(tǒng)相比，用電動執(zhí)行器進行計算機控制要容易得多。這是因為控制信號已經(jīng)是電壓或電流，而不是必須將電壓或電流信號轉(zhuǎn)換成另一種物理現(xiàn)象，如氣動系統(tǒng)中的壓縮空氣壓力。步驟越少，這種情況就越快發(fā)生。而且，計算機控制系統(tǒng)可以更容易地接受來自傳感器和執(zhí)行器本身的數(shù)據(jù)，并開發(fā)更精確的定位控制信號。先進的執(zhí)行器程序可以快速開發(fā)，如脈寬調(diào)制（PWM），信號的占空比可以被改變，以緩慢增加機械臂的運動，創(chuàng)造更復雜的運動曲線。

對于電氣控制，唯一需要注意的是存在電磁干擾和布線中的電阻。這兩個問題都很容易在最終的輸出指令中引入誤差，因此也就意味著執(zhí)行器的最終位置。

氣動和液壓執(zhí)行器

當人們想到流體動力時，他們通常會想到液壓系統(tǒng)，因為我們通常提到的流體意味著液體。然而，在工程和物理學中，"流體 "一詞包括液體和氣體。因此，包括氣動、蒸汽和液壓在內(nèi)的執(zhí)行器類別有許多相似之處。

氣動執(zhí)行器（通常稱為氣缸）

氣壓缸

氣動執(zhí)行器是由壓縮空氣驅(qū)動的。許多工廠都有貫穿整個工廠的壓縮空氣管道，所以氣動執(zhí)行器在運動控制系統(tǒng)中極為常見。電液推桿

蒸汽活塞

氣動執(zhí)行器的大兄弟是蒸汽執(zhí)行器。雖然蒸汽管道在制造環(huán)境中很常見，但蒸汽動力執(zhí)行器并不像氣動執(zhí)行器那樣常見。蒸汽在已經(jīng)產(chǎn)生蒸汽作為工藝的一部分的設施中特別方便。與其浪費熱能來冷凝蒸汽和再循環(huán)，一些熱能可以被轉(zhuǎn)化為機械能。

盡管蒸汽和空氣都是氣體，但它們絕對不能互換，因為在普通的氣動系統(tǒng)中，水蒸氣的存在很容易損壞部件。

液壓執(zhí)行器（也稱為氣缸）

液壓缸和馬達

液壓執(zhí)行器是通過強迫液體，通常是重油或?qū)ｉT的液壓油進入系統(tǒng)來實現(xiàn)的。與氣動和蒸汽執(zhí)行器不同，液壓油幾乎是不可壓縮的。壓縮液體的能量損失很小，而是用于執(zhí)行部件的運動。

流體動力執(zhí)行器的優(yōu)點

流體動力推桿不需要電力，盡管有些推桿會有顯示和數(shù)據(jù)記錄的連接。因為它們可以在無電的情況下運行，所以它們可以在對電動傳感器更有挑戰(zhàn)性的地方實施，如有易燃蒸汽的地方、水下應用和多塵環(huán)境。在電弧閃光、潮濕或任何其他環(huán)境問題可能導致危險的任何地方，流體動力執(zhí)行器可以以安全的方式執(zhí)行任務，而電控閥門則被放置在安全距離之外。

有趣的是，以流體為動力的邏輯系統(tǒng)是可能的，其中AND、OR、NOT和其他邏輯門可以用來做低級別的控制決策。這進一步增強了系統(tǒng)的通用性，因為有些控制系統(tǒng)根本不需要電力就可以創(chuàng)建。電液推桿

流體動力執(zhí)行器的另一個優(yōu)勢是，它們通常可以提供比電動執(zhí)行器更高的力。這就是為什么推土機中會有液壓系統(tǒng)，而電動系統(tǒng)會出現(xiàn)在轉(zhuǎn)移較輕負荷的小型機械中。雖然這種情況正在迅速改變，但有一些趨勢和經(jīng)驗表明了這種效果。甚至你自己的汽車中的動力轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)也是由液壓驅(qū)動的。

這種氣動控制閥可用于改變通過系統(tǒng)的冷卻水流量。

流體動力執(zhí)行器的安全和泄漏問題

所有流體動力執(zhí)行器的現(xiàn)實是，系統(tǒng)會出現(xiàn)泄漏。泄漏控制既是一個效率問題也是一個安全問題。對于氣動系統(tǒng)，任何泄漏顯然都會釋放空氣。重大泄漏是一個安全問題，因為高壓空氣仍然是危險的。輕微的泄漏是一個經(jīng)濟問題，因為泄漏代表了在壓縮過程中花費的能量沒有到達執(zhí)行器。

蒸汽推桿不太常見，但造成的傷害風險更大。泄漏的蒸汽對人的眼睛來說是看不見的，但卻會導致嚴重的燒傷，設備損壞，以及潮濕和腐蝕問題，因為它凝結(jié)在附近的物體上。

在巨大壓力下的液壓系統(tǒng)，即使是針孔大小的小泄漏也會帶來安全問題。水刀數(shù)控設備的存在證明，薄而高壓的液體流甚至可以切割金屬，如果不解決維護問題，就會出現(xiàn)嚴重的安全問題。

總結(jié)

對于執(zhí)行器系統(tǒng)沒有一個放之四海而皆準的解決方案。根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的不同，一種系統(tǒng)可能比另一種更好，工廠的一個部分可能需要一種系統(tǒng)，而另一個部分則需要另一種。電動推桿更容易與計算機控制系統(tǒng)集成，而且不會泄漏。然而，有時如果其他公用設施更容易獲得，則不方便鋪設電線。此外，一些流體系統(tǒng)可以提供更大的力量，可以在水下或在電氣系統(tǒng)可能有危險的環(huán)境中使用。電液推桿