Teollisuusautomaation alalla on erittäin tärkeää valita oikea toimilaite parhaiden tulosten saavuttamiseksi. Toimilaitteiden maailmanlaajuiset markkinat kasvavat nopeasti, ja niiden odotetaan kasvavan 12,05%:n CAGR:llä vuodesta 2022 vuoteen 2029, $44,6 miljardista $98,92 miljardiin.
Toimilaitteita on kahta pääluokkaa: pneumaattiset toimilaitteet ja sähköiset toimilaitteet. Kummallakin on omat etunsa ja ne soveltuvat tiettyihin käyttötarkoituksiin. Tässä artikkelissa annetaan lisätietoja kummastakin venttiilitoimilaitetyypistä ja autetaan sinua valitsemaan sopivin toimilaite.
Mikä on pneumaattinen toimilaite?
Pneumaattinen toimilaite on mekaaninen laite, joka muuttaa paineilman liikkeeksi. Se toimii käyttämällä ilmanpaineen luomaa voimaa osien, kuten mäntien tai sylintereiden, työntämiseen. Yleisin muoto on pneumaattinen sylinteri, jossa ilmaa pumpataan sylinteriin männän työntämiseksi ja siten lineaarisen liikkeen aikaansaamiseksi.
Tätä yksinkertaista liikettä voidaan käyttää venttiilien ohjaamiseen, ja yleisiä sovelluksia ovat venttiilien ohjaus esimerkiksi öljy- ja kaasuteollisuudessa, kemianteollisuudessa, vedenkäsittelyssä, LVI-järjestelmissä ja tuotantolaitoksissa.Näitä toimilaitteita käytetään myös automaatiokoneissa, robotiikassa ja kuljetusjärjestelmissä.
Sen toimintaperiaate perustuu ilmanpaineeseen, joka vaikuttaa tuotettuun voimaan ja liikkeeseen. Toimilaitteen tuottama voima on verrannollinen ilmanpaineeseen ja männän kokoon, minkä vuoksi nämä toimilaitteet soveltuvat sovelluksiin, joissa liike on suora, nopea ja tarkka.
Mikä on sähköinen toimilaite?
Sähköinen toimilaite on laite, jota käytetään sähköenergian muuntamiseen mekaaniseksi energiaksi. Siinä käytetään sähkömoottoria käyttämään mekaanisia osia, kuten hammaspyöriä tai ruuveja, lineaarisen tai pyörivän liikkeen aikaansaamiseksi. Moottori vastaanottaa sähköenergiaa vaihto- tai tasavirran muodossa ja muuntaa tämän energian mekaaniseksi energiaksi toimilaitteen käyttämiseksi.
Tässä prosessissa sähkömoottori on tärkein osa, joka muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi ja siirtää sen eteenpäin. Tätä liikettä ohjataan tarkasti, ja siksi sähköiset toimilaitteet soveltuvat käytettäviksi sovelluksissa, jotka edellyttävät suurta tarkkuutta ja täsmällisyyttä, kuten automatisoidussa valmistuksessa.
Pneumaattisten ja sähköisten toimilaitteiden tärkeimmät erot
Pneumaattisia ja sähköisiä toimilaitteita koskevien yleistietojen käsittelyn jälkeen on aika vertailla näitä kahta toimilaitetyyppiä.
| Ominaisuus | Pneumaattiset toimilaitteet | Sähköiset toimilaitteet |
| Vastausnopeus | Nopea (0,1 sekuntia) | Hitaampi (0,3-1 sekuntia) |
| Ohjaus Tarkkuus | Tarkkuus 1-2mm | Korkea tarkkuus (0,01 mm) |
| Voima ja nopeus | Nopea suuri voima (1000 N < 0,1 s) | Kohtalainen voima (jopa 500 N) tarkkuudella |
| Lämpötilan soveltuvuus | Toimii 5 °C:n ja 60 °C:n välillä. | Toimii alueella -20°C - 80°C |
| Kosteuden soveltuvuus | Jopa 80% suhteellinen kosteus | Soveltuu jopa 95%:n suhteelliseen kosteuteen asti. |
| Huoltovaatimukset | Harvemmin, tiivisteen vaihto ja suodattimen puhdistus 6-12 kuukauden välein. | Useammin, voitele vaihteet 3-6 kuukauden välein ja tarkasta sähköpiirit. |
| Komponentin kustannukset (alkuperäiset kustannukset) | $50 – $500 | $200 – $1,500 |
| Käyttökustannukset | Korkeampi (vaatii ilmakompressorijärjestelmän) | Alempi (energiatehokas) |
| Suunnittelu | Yksinkertainen rakenne, tyypillisesti suurempi koko | Kompaktimpi rakenne, joka soveltuu rajoitettuun tilaan. |
Vastausnopeus
Pneumaattiset toimilaitteet ovat reaktiokyvyn ja vasteajan suhteen yleensä nopeampia kuin sähköiset toimilaitteet. Pneumaattiset toimilaitteet pystyvät suorittamaan liikkeet jopa 0,1 sekunnissa, koska ilmanpaine on nopea, minkä vuoksi ne soveltuvat käytettäväksi teollisuusautomaatioprosesseissa, joihin liittyy toistuvia ja nopeita toimintoja, kuten venttiilitoimintoja. Toisaalta sähköiset toimilaitteet ovat suhteellisen hitaampia, sillä niiden vasteaika on 0,3-1 sekuntia, koska moottoreilta kestää jonkin aikaa kehittää tarvittava vääntömomentti.
Ohjaus Tarkkuus
Ohjauksen osalta sähköiset toimilaitteet tarjoavat tarkan ohjauksen ja ovat tarkempia kuin muuntyyppiset toimilaitteet. Niiden tarkkuus voi olla 0,01 mm:n tarkkuudella, mikä on ihanteellista tarkkuutta vaativissa sovelluksissa, kuten herkkien järjestelmien venttiilien ohjauksessa. Pneumaattiset toimilaitteet ovat kuitenkin erittäin luotettavia, mutta ne eivät ole yhtä tarkkoja kuin hydrauliset toimilaitteet; niillä voidaan saavuttaa vain noin 1-2 mm:n tarkkuus vaihtelevan ilmanpaineen vuoksi.
Voima ja nopeus
Pneumaattiset toimilaitteet ovat erityisen hyviä tuottamaan suuria voimia nopeasti, ja jotkin mallit voivat tuottaa 1000 N:n voiman alle 0,1 sekunnissa. Tämän vuoksi ne soveltuvat sovelluksiin, joissa tarvitaan usein toistuvia ja voimakkaita liikkeitä. Sähköiset toimilaitteet ovat kuitenkin monipuolisempia voiman ja nopeuden suhteen, kun liikettä halutaan ohjata tarkasti, erityisesti sovelluksissa, joissa sekä voima että tarkkuus ovat tärkeitä. Niillä voidaan esimerkiksi käyttää jopa 500 N:n voimia suurella tarkkuudella, ja nopeus on 20-30 mm/s. Lisäksi niillä voidaan säätää jännitettä optimaalisen suorituskyvyn saavuttamiseksi.
Soveltuvuus ympäristöön
Ympäristöolosuhteiden osalta sähköiset toimilaitteet soveltuvat yleensä paremmin erilaisiin olosuhteisiin. Ne voivat toimia lämpötila-alueella -20 °C:sta 80 °C:een, eikä kosteus vaikuta niihin, joten niitä voidaan käyttää sekä sisällä että ulkona. Sähkömoottoreihin ei vaikuta juurikaan kosteus, ja ne voivat toimia jopa 95%:n suhteellisen kosteuden olosuhteissa.
Toisaalta pneumaattiset toimilaitteet eivät sovellu kovin hyvin märkiin tai kosteisiin ympäristöihin. Niistä tulee ongelma, kun ne altistuvat korkealle kosteudelle tai vedelle, kuten ilmavuotojen ja korroosion yhteydessä. Pneumaattiset toimilaitteet ovat tehokkaimpia olosuhteissa, joissa suhteellinen kosteus ei ylitä 80% ja lämpötila on 5 °C:n ja 60 °C:n välillä. Siksi sähköisiä toimilaitteita käytetään useimmissa tapauksissa, joissa ympäristö ei anna anteeksi tai vaihtelee lämpötilan, kosteuden jne. suhteen.
Huoltovaatimukset
Pneumaattiset toimilaitteet ovat suhteellisen helppoja huoltaa, koska niissä on vain vähän osia ja ne perustuvat paineilmaan. Pneumaattisessa venttiilissä voi kuitenkin esiintyä joitakin ongelmia, kuten ilmavuotoja tai vaurioita, jotka voivat heikentää sen tehokkuutta, ja se vaatii usein huoltoa, kuten tiivisteiden vaihtamista ja suodattimien puhdistamista 6-12 kuukauden välein käytön mukaan.
Sen sijaan sähköiset toimilaitteet vaativat useammin huoltoa. Tähän kuuluu hammaspyörien rasvaaminen 3-6 kuukauden välein ja sähköpiirien tarkastaminen kulumisen tai vian merkkien varalta. Sähköiset toimilaitteet ovat kuitenkin yleensä pitkällä aikavälillä luotettavampia, erityisesti sovelluksissa, joissa toimilaitetta käytetään usein, sillä ne eivät kärsi ilmavuotojen tai kosteusvaurioiden kaltaisista ongelmista kuten pneumaattiset toimilaitteet.
Kustannukset
Pneumaattiset toimilaitteet ovat suhteellisen edullisempia kuin muuntyyppiset toimilaitteet, ja niiden hinta voi vaihdella mallista riippuen $50:stä $500:aan. Niiden vaihtokustannukset ovat myös alhaisemmat ja ne on helpompi asentaa, minkä vuoksi ne soveltuvat projekteihin, jotka eivät ole kovin suuria tai joissa ei vaadita suurta tarkkuutta. Niihin tarvitaan kuitenkin ilmakompressorijärjestelmä, joka lisää kokonaiskäyttökustannuksia 20-30% energiankulutuksen ja huollon vuoksi.
Sähköiset toimilaitteet ovat suhteellisen kalliita, ja alkuinvestoinnin hinta on $200-$1 500. Vaikka ne ovat aluksi kalliimpia hankkia, niiden käyttö on pitkällä aikavälillä edullisempaa, erityisesti hienosäätöä vaativissa sovelluksissa. Pitkällä aikavälillä sähköiset toimilaitteet ovat yleensä kustannustehokkaampia, erityisesti sovelluksissa, jotka vaativat suurta tarkkuutta ja vähäistä huoltoa.
Miten määritetään paras toimilaite projektiisi?
Hankkeeseen sopivan toimilaitteen valinta riippuu hankkeen vaatimuksista ja rajoituksista.
Päätä ensin, tarvitaanko lineaarista vai pyörivää liikettä, ja päätä sitten tarvittavasta voimasta, nopeudesta ja tarkkuudesta. Pneumaattisia toimilaitteita käytetään silloin, kun tarvitaan nopeaa ja voimakasta liikettä, kun taas sähköisiä toimilaitteita käytetään silloin, kun tarvitaan tarkkuutta.
Arvioi seuraavaksi virtalähde. Tilanteissa, joissa sähköä ei ole helposti saatavilla tai sitä ei ole saatavilla, tai ääriolosuhteissa paineilmalla toimivat pneumaattiset toimilaitteet voivat olla hyödyllisempiä. Toisaalta, jos tarvitset toimilaitteen, joka on energiatehokkaampi ja jota voidaan säätää tietyssä määrin, sähköiset toimilaitteet voivat tarjota sähkömoottorin hienosäädön.
Ota huomioon ympäristöolosuhteet, joissa toimilaitetta käytetään. Esimerkiksi jos sovelluksessa on käytettävä korkeita lämpötiloja, korkeaa kosteutta tai altistumista vaarallisille aineille, sähköiset toimilaitteet ovat yleensä suositeltavampia niiden vankan rakenteen vuoksi. Näissä olosuhteissa pneumaattisissa toimilaitteissa voi olla ongelmia, kuten ilmavuotoja tai korroosiota.
Lisäksi on tärkeää arvioida liiketoiminnan pitkäaikaiset kustannukset ja ylläpitokustannukset. Pneumaattiset toimilaitteet ovat rakenteeltaan yksinkertaisempia, ja niissä käytetään paineilmaa, mikä tarkoittaa, että ne aiheuttavat jatkuvia paineilmakustannuksia. Nämä kustannukset, mukaan lukien kompressorien energiankulutus ja säännöllinen huolto, ovat toistuvia ja pitkäaikaisia. Toisaalta sähköiset toimilaitteet ovat suhteellisesti kalliimpia kuin pneumaattiset toimilaitteet, mutta ne ovat pitkällä aikavälillä halvempia. Niitä on helpompi hallita, ja ne soveltuvat paremmin käytettäviksi järjestelmissä, jotka vaativat jatkuvaa säätämistä tai hienosäätöä, mikä tekee niiden ylläpidosta pitkällä aikavälillä halvempaa.
Viimeisenä mutta ei vähäisimpänä on arvioitava toimilaitteen kokoon ja asennustapaan liittyvät tilarajoitukset. Varmista, että toimilaite voidaan asentaa kyseiselle alueelle, erityisesti jos tila on pieni tai jos asennukselle on tietyt edellytykset. Joissakin sovelluksissa laitteelta saatetaan vaatia kompaktiutta tai sen on oltava suunniteltu tiettyä käyttöaluetta varten.
Kun otat nämä tekijät huomioon, voit valita projektiin sopivimman toimilaitteen.
Miksi valita Vincer projektisi toteuttamiseen?
Kun valitaan toimilaitetta hankkeeseen, on tärkeää ottaa huomioon myös toimilaitetoimittajien luotettavuus. Vincer on hyvämaineinen valmistaja, joka on toimittanut laadukkaita sähköisiä ja pneumaattisia toimilaitteita eri teollisuudenaloille.
Olemme toteuttaneet yli 800 projektia ja meillä on yli 650 tyytyväistä asiakasta, ja tarjoamme luotettavia, pitkäikäisiä ja edullisia toimilaitejärjestelmiä. Tarjoamamme tuotteet ovat korkealaatuisia ja ne on suunniteltu tarjoamaan parasta suorituskykyä ja tarkkuutta. Vincer-toimilaitteet on sertifioitu ISO9001:2015- ja CE-sertifioinnilla, mikä tarkoittaa, että ne ovat pitkäikäisiä ja täyttävät kaikki tarvittavat vaatimukset.
Jos olet kiinnostunut tehokkaista toimilaiteratkaisuista järjestelmääsi, ota yhteyttä osoitteeseen Ota yhteyttä Vinceriin saadaksesi tietää, miten ratkaisumme voivat auttaa parantamaan liiketoimintaasi.
Päätelmä
Yhteenvetona voidaan todeta, että pneumaattiset ja sähköiset toimilaitteet ovat kaksi erityyppistä toimilaitetyyppiä, joilla on omat etunsa ja haittansa, ja niiden välinen valinta riippuu yksittäisestä hankkeesta. Pneumaattiset toimilaitteet soveltuvat sovelluksiin, joissa tarvitaan nopeita, tehokkaita ja edullisempia liikkeitä, kun taas sähköiset toimilaitteet soveltuvat sovelluksiin, joissa tarvitaan tarkkoja, kestäviä ja kontrolloituja liikkeitä. Kun otetaan huomioon nopeus, tarkkuus, ympäristöolosuhteet ja pitkän aikavälin kustannukset jne. voit siis valita toimilaitteen, joka tarjoaa parhaan suorituskyvyn, luotettavuuden ja kustannustehokkuuden projektissasi.
Finnish 
English 
French 
Spanish 
Italian 
German 
Dutch 
Portuguese 
Korean 
Russian 
Chinese