Im Bereich der industriellen Automatisierung ist es sehr wichtig, den richtigen Antrieb zu wählen, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Der globale Markt für Stellantriebe wächst schnell und wird voraussichtlich von 2022 bis 2029 mit einer CAGR von 12,05% wachsen, von $44,6 Milliarden auf $98,92 Milliarden.
Bei den Stellantrieben gibt es zwei Hauptkategorien: pneumatische Stellantriebe und elektrische Stellantriebe. Jeder hat seine eigenen Vorteile und ist für bestimmte Anwendungen geeignet. In diesem Artikel finden Sie weitere Informationen zu den einzelnen Arten von Stellantrieben und können den am besten geeigneten auswählen.
Was ist ein pneumatischer Aktuator?
Ein pneumatischer Antrieb ist ein mechanisches Gerät, das komprimierte Luft in Bewegung umwandelt. Dabei wird die durch den Luftdruck erzeugte Kraft genutzt, um Teile wie Kolben oder Zylinder zu bewegen. Die häufigste Form ist der Pneumatikzylinder, bei dem Luft in den Zylinder gepumpt wird, um einen Kolben und damit eine lineare Bewegung zu bewirken.
Diese einfache Bewegung kann zur Steuerung von Ventilen verwendet werden, die häufig in Industriezweigen wie der Öl- und Gasförderung, der chemischen Verarbeitung, der Wasseraufbereitung, in HLK-Systemen und in Fertigungsanlagen eingesetzt werden, aber auch in Automatisierungsmaschinen, der Robotik und in Transportsystemen.
Das Funktionsprinzip basiert auf dem Luftdruck, der sich auf die Kraft und die erzeugte Bewegung auswirkt. Die vom Aktuator erzeugte Kraft ist proportional zum Luftdruck und zur Größe des Kolbens, wodurch sich diese Aktuatoren für Anwendungen eignen, bei denen die Bewegung direkt, schnell und präzise sein muss.
Was ist ein elektrischer Aktuator?
Ein elektrischer Antrieb ist ein Gerät, das elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Es verwendet einen Elektromotor, um mechanische Teile wie Zahnräder oder Schrauben anzutreiben, um eine lineare oder rotierende Bewegung zu erzeugen. Der Motor erhält elektrische Energie in Form von Wechsel- oder Gleichstrom und wandelt diese Energie in mechanische Energie um, um den Antrieb zu betreiben.
In diesem Prozess ist der Elektromotor der wichtigste Teil, der elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt und überträgt. Diese Bewegung wird genau gesteuert, und daher eignen sich elektrische Stellantriebe für Anwendungen, die eine hohe Genauigkeit und Präzision erfordern, wie z. B. die automatisierte Fertigung.
Hauptunterschiede zwischen pneumatischen und elektrischen Stellantrieben
Nach den allgemeinen Informationen über pneumatische und elektrische Stellantriebe ist es nun an der Zeit, die beiden Arten von Stellantrieben zu vergleichen.
| Merkmal | Pneumatische Stellantriebe | Elektrische Stellantriebe |
| Reaktionsgeschwindigkeit | Schnell (0,1 Sekunden) | Langsamer (0,3 bis 1 Sekunde) |
| Kontrolle der Präzision | Genauigkeit von 1-2 mm | Hohe Präzision (0,01 mm) |
| Kraft und Geschwindigkeit | Schnelle große Kraft (1000 N < 0,1s) | Moderate Kraft (bis zu 500 N) mit Präzision |
| Temperatur-Eignung | Arbeitet im Bereich von 5°C bis 60°C | Arbeitet im Bereich von -20°C bis 80°C |
| Luftfeuchtigkeit Eignung | Bis zu 80% relative Luftfeuchtigkeit | Geeignet für eine relative Luftfeuchtigkeit von bis zu 95% |
| Anforderungen an die Wartung | Weniger häufig, Dichtungswechsel und Filterreinigung alle 6-12 Monate | Häufiger, Getriebe alle 3-6 Monate schmieren und Stromkreise überprüfen |
| Komponentenkosten (Anschaffungskosten) | $50 – $500 | $200 – $1,500 |
| Betriebskosten | Höher (erfordert Luftkompressorsystem) | Niedriger (energieeffizient) |
| Gestaltung | Einfache Struktur, typischerweise größerer Umfang | Kompakteres Design, geeignet für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot |
Reaktionsgeschwindigkeit
Pneumatische Stellantriebe sind in Bezug auf Reaktionsfähigkeit und Reaktionszeit im Allgemeinen schneller als elektrische Stellantriebe. Pneumatische Aktuatoren können Bewegungen in nur 0,1 Sekunden ausführen, da sie einen hohen Luftdruck aufbringen. Dadurch eignen sie sich für den Einsatz in industriellen Automatisierungsprozessen, die sich wiederholende und schnelle Vorgänge beinhalten, wie z. B. Ventilvorgänge. Elektrische Stellantriebe hingegen sind mit einer Reaktionszeit von 0,3 bis 1 Sekunde relativ langsam, da Motoren einige Zeit benötigen, um das erforderliche Drehmoment zu entwickeln.
Kontrolle der Präzision
Was die Steuerung angeht, so bieten elektrische Stellantriebe eine genaue Steuerung und sind präziser als andere Arten von Stellantrieben. Sie können bis auf 0,01 mm genau sein, was ideal für Anwendungen ist, die Präzision erfordern, z. B. für die Steuerung von Ventilen in empfindlichen Systemen. Pneumatische Stellantriebe sind zwar sehr zuverlässig, aber nicht so genau wie hydraulische Stellantriebe; sie können wegen des schwankenden Luftdrucks nur eine Genauigkeit von etwa 1-2 mm erreichen.
Kraft und Geschwindigkeit
Pneumatische Stellantriebe sind besonders gut in der Lage, schnell eine große Kraft zu erzeugen, einige Modelle können 1000 N Kraft in weniger als 0,1 s erzeugen. Dadurch eignen sie sich für Anwendungen, bei denen häufige und kraftvolle Bewegungen erforderlich sind. Elektrische Stellantriebe sind jedoch vielseitiger in Bezug auf Kraft und Geschwindigkeit, wenn es darum geht, die Bewegung mit Präzision zu steuern, insbesondere bei Anwendungen, bei denen sowohl Kraft als auch Präzision wichtig sind. Sie können zum Beispiel Kräfte bis zu 500 N mit hoher Genauigkeit aufbringen, die Geschwindigkeit beträgt 20-30 mm/s und die Spannung wird für eine optimale Leistung geregelt.
Umwelteignung
Was die Umgebungsbedingungen angeht, so sind elektrische Stellantriebe im Allgemeinen besser für eine Vielzahl von Bedingungen geeignet. Sie können in einem Temperaturbereich von -20°C bis 80°C arbeiten und sind unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit, so dass sie sowohl in Innenräumen als auch im Freien eingesetzt werden können. Elektromotoren werden durch Feuchtigkeit kaum beeinträchtigt und können unter Bedingungen von bis zu 95% relativer Luftfeuchtigkeit arbeiten.
Andererseits sind pneumatische Stellantriebe für nasse oder feuchte Umgebungen nicht besonders geeignet. Sie werden zu einem Problem, wenn sie hoher Luftfeuchtigkeit oder Wasser ausgesetzt sind, wie z. B. im Falle von Luftlecks und Korrosion. Pneumatische Stellantriebe sind am effektivsten, wenn die relative Luftfeuchtigkeit 80% und Temperaturen zwischen 5°C und 60°C nicht überschritten werden. Daher werden elektrische Stellantriebe in den meisten Fällen verwendet, wenn die Umgebung unnachgiebig ist oder in Bezug auf Temperatur, Feuchtigkeit usw. schwankt.
Anforderungen an die Wartung
Pneumatische Antriebe sind relativ einfach zu warten, da sie nur wenige Teile haben und mit Druckluft betrieben werden. Es können jedoch einige Probleme wie Luftlecks oder Schäden am Pneumatikventil auftreten, die die Effizienz beeinträchtigen können. Außerdem ist eine häufige Wartung erforderlich, z. B. der Austausch von Dichtungen und die Reinigung von Filtern alle 6-12 Monate, je nach Nutzung.
Im Gegensatz dazu müssen elektrische Stellantriebe häufiger gewartet werden. Dazu gehört das Schmieren der Zahnräder alle 3-6 Monate und die Überprüfung der elektrischen Schaltkreise auf Anzeichen von Verschleiß oder Ausfall. Allerdings sind elektrische Stellantriebe im Allgemeinen auf lange Sicht zuverlässiger, vor allem bei Anwendungen, in denen der Stellantrieb häufig verwendet wird, da sie nicht wie pneumatische Stellantriebe unter Problemen wie Luftaustritt oder Feuchtigkeitsschäden leiden.
Kosten
Pneumatische Stellantriebe sind relativ billiger als andere Arten von Stellantrieben und kosten je nach Modell zwischen $50 und $500. Sie haben auch niedrigere Austauschkosten und sind einfacher zu installieren, was sie für Projekte geeignet macht, die nicht sehr groß sind oder bei denen keine hohe Genauigkeit erforderlich ist. Sie benötigen jedoch ein Luftkompressorsystem, das aufgrund des Energieverbrauchs und der Wartung die Gesamtbetriebskosten um 20-30% erhöht.
Elektrische Stellantriebe sind relativ teuer und kosten zwischen $200 und $1.500 für die Erstinvestition. Sie sind zwar anfangs teurer in der Anschaffung, aber langfristig billiger im Betrieb, insbesondere bei Anwendungen, die eine Feinabstimmung erfordern. Auf lange Sicht sind elektrische Stellantriebe in der Regel kostengünstiger, insbesondere bei Anwendungen, die hohe Präzision und geringen Wartungsaufwand erfordern.
So bestimmen Sie den besten Aktuator für Ihr Projekt
Die Auswahl des geeigneten Stellantriebs für ein Projekt hängt von den Anforderungen und Einschränkungen des Projekts ab.
Entscheiden Sie zunächst, ob eine lineare oder eine rotierende Bewegung erforderlich ist, und legen Sie dann die erforderliche Kraft, Geschwindigkeit und Genauigkeit fest. Pneumatische Stellantriebe werden dort eingesetzt, wo schnelle und kraftvolle Bewegungen erforderlich sind, während elektrische Stellantriebe dort eingesetzt werden, wo es auf Präzision ankommt.
Als Nächstes sollten Sie die Stromquelle bewerten. In Situationen, in denen Elektrizität nicht leicht zugänglich oder nicht verfügbar ist, oder unter extremen Bedingungen können pneumatische Stellantriebe, die mit Druckluft betrieben werden, nützlicher sein. Benötigen Sie hingegen einen Aktuator, der energieeffizienter ist und bis zu einem gewissen Grad eingestellt werden kann, dann können elektrische Aktuatoren die Feinsteuerung eines Elektromotors übernehmen.
Berücksichtigen Sie die Umgebungsbedingungen, unter denen der Stellantrieb eingesetzt werden soll. Wenn die Anwendung beispielsweise hohe Temperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit oder den Kontakt mit gefährlichen Stoffen erfordert, werden elektrische Stellantriebe aufgrund ihrer robusten Konstruktion in der Regel bevorzugt. Bei pneumatischen Stellantrieben können unter diesen Bedingungen Probleme wie Luftlecks oder Korrosion auftreten.
Außerdem ist es wichtig, die langfristigen Kosten für den Betrieb des Unternehmens und die Instandhaltungskosten zu bewerten. Pneumatische Antriebe sind in ihrer Konstruktion weniger komplex und verwenden Druckluft, was bedeutet, dass sie laufende Kosten für die Luftkompression verursachen. Diese Kosten, einschließlich des Energieverbrauchs für Kompressoren und regelmäßiger Wartung, sind wiederkehrend und auf lange Sicht. Elektrische Antriebe sind dagegen relativ teurer als pneumatische, aber auf lange Sicht billiger. Sie sind einfacher zu handhaben und eignen sich besser für den Einsatz in Systemen, die eine ständige Anpassung oder Feinabstimmung erfordern, was ihre Wartung auf lange Sicht billiger macht.
Zu guter Letzt sollten Sie die räumlichen Gegebenheiten in Bezug auf die Größe und die Art der Installation des Stellantriebs prüfen. Vergewissern Sie sich, dass der Stellantrieb in dem gegebenen Bereich installiert werden kann, insbesondere bei geringem Platzangebot oder bestimmten Installationsbedingungen. Es gibt einige Anwendungen, bei denen die Geräte kompakt sein müssen oder für einen bestimmten Einsatzbereich ausgelegt sind.
Unter Berücksichtigung dieser Faktoren können Sie den am besten geeigneten Aktuator für Ihr Projekt auswählen.
Warum sollten Sie Vincer für Ihr Projekt wählen?
Bei der Auswahl des Aktuators für das Projekt ist es auch wichtig, die Zuverlässigkeit der Lieferanten des Aktuators zu berücksichtigen. Vincer ist ein renommierter Hersteller, der hochwertige elektrische und pneumatische Stellantriebe für verschiedene Branchen anbietet.
Wir haben über 800 Projekte abgeschlossen und haben über 650 zufriedene Kunden. Wir bieten zuverlässige, langlebige und erschwingliche Antriebssysteme. Die Produkte, die wir anbieten, sind von bester Qualität und wurden entwickelt, um die beste Leistung und Genauigkeit zu bieten. Die Stellantriebe von Vincer sind nach ISO9001:2015 und CE zertifiziert, was bedeutet, dass sie langlebig sind und alle erforderlichen Anforderungen erfüllen.
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Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass pneumatische und elektrische Stellantriebe zwei verschiedene Arten von Stellantrieben sind, die ihre eigenen Vor- und Nachteile haben, und dass die Wahl zwischen ihnen vom jeweiligen Projekt abhängt. Pneumatische Stellantriebe eignen sich für Anwendungen, die schnelle, kraftvolle und kostengünstige Bewegungen erfordern, während elektrische Stellantriebe für Anwendungen geeignet sind, die genaue, dauerhafte und kontrollierte Bewegungen erfordern. So können Sie unter Berücksichtigung von Geschwindigkeit, Präzision, Umgebungsbedingungen, langfristigen Kosten usw. den Antrieb wählen, der die beste Leistung, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz für Ihr Projekt bietet.
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