电动夹爪迎来与气动夹爪的终极PK,究竟谁能赢

by admin    发布时间:2020-04-02 08:46:25

自古以来,物竞天择、优胜劣汰,工业领域也是如此,因技术就进步促成行业更迭的案例比比皆是:数码相机替代了传统胶卷相机,是 数字技术 终结了胶卷柯达;大屏触摸智能手机替

自古以来,物竞天择、优胜劣汰,工业领域也是如此,因技术就进步促成行业更迭的案例比比皆是:数码相机替代了传统胶卷相机,是数字技术终结了胶卷柯达;大屏触摸智能手机替代了传统板机,是移动互联网潮流重创了诺基亚;基于AI语音识别技术在多数场合可以取代了同声传译,是人工智能造成了稀缺岗位平民化。科技的发展,让原本以为永远不会改变的产品形态呈现了新的可能,比如电动牙刷、扫地机器人、送餐服务机器人等等。

图1 汉灵电动夹爪

气动夹爪就是在工业自动化领域中,曾被许多人误以为是永远不会改变的产品形态,近年来也受到了高度机电一体化集成的电动夹爪的强有力挑战。从国内外的产品占比中就可以看出国外电动夹爪已经开始加快对气动夹爪市场的替代,电动夹爪已经占到了17.8%,每年保持14%左右的增长速度,有专家预测,未来3-5年电动夹爪将超越气动夹爪的市场占比。国内目前仍然以气动夹爪为主,价格高、售后服务难是阻挡电动夹爪在国内普及应用的主要因素。

 

 

图2 国内外夹爪类型占比

 

气动夹爪就是在工业自动化领域中,曾被许多人误以为是永远不会改变的产品形态,近年来也受到了高度机电一体化集成的电动夹爪的强有力挑战。从国内外的产品占比中就可以看出国外电动夹爪已经开始加快对气动夹爪市场的替代,电动夹爪已经占到了17.8%,每年保持14%左右的增长速度,有专家预测,未来3-5年电动夹爪将超越气动夹爪的市场占比。国内目前仍然以气动夹爪为主,价格高、售后服务难是阻挡电动夹爪在国内普及应用的主要因素。

 

 

图3 电动夹爪PK气动夹爪

 

 

1、集成度

气动夹爪本身是不能工作的,需要气源及附属系统的支持。作为一个执行部件,气动夹爪的支持系统尤为复杂,包括高压气源、气动三联件、管路、管路接头、节流阀、消音器、磁性开关、电磁阀、压力开关等一系列气动元器件,见图4。

图4 气动夹爪及其支持系统

 

(集夹持系统、动力系统、驱动控制器、通讯和电源端口于一体)

图5 智能电动夹爪

由图4可以看出,气动夹爪虽然是模块化,但其本身没有执行能力,本质上属于非标设计。图5所示的电动夹爪,是真正的驱控一体化的高集成度产品,给电给信号就能实现夹取控制。集成度上,电动夹爪完胜气动夹爪。

 

 

2、气源依赖性
        气动夹爪需要高压气源作为动力源,而在需要场合高压气源不是都具备条件的。气动夹爪的控制实际上是由电磁阀的通断来实现的,因此气动夹爪本质上是有电控的气动执行器。通常一个工作站的气源不只是给一路气动执行单元工作的,当多路共用一路气源时,就会在某个末端存在压力不稳的情况,就好比在用同一个小溪给周边庄稼灌溉,庄稼地离小溪的距离、高矮不一,最后获得的灌溉效果也不尽相同,甚至有时会差别比较大。所以,气动夹爪的安全系数通常是取1:20,即抓取1kg的物体,要用20kg的抓取力,一方面是抵消惯性力的影响,其实更重要的就是对气源的稳定性不放心,这种情况下,不可避免的,气动夹爪只能是碰撞式抓取了。


图6 系统集成常见的气动工作

 

3、工作噪声

这块就不做赘述了,用过的人都知道气动系统的噪声有多大,这也限制了气动夹爪在一些对环境要求比较高的场合的使用,如科研实验室、医院药房、展厅等。电动夹爪不存在这样的问题。

       

 

4、力控能力

如前所述,气动夹爪的工作原理决定了它是碰撞抓取的特点。尽管个别公司研制出的精密气动夹爪,用弹性元件平衡掉了气动夹爪抓取时的冲击力,如图7所示,也仅能在有限的范围内实现有限的力度调整。

 

图7 某品牌精密气动夹爪的原理图

力控能力,是电动夹爪最大的优势。通过很好的矢量控制和动力学补偿,电动夹爪可以做到比较精准的力控,最好的效果是可以实现高节拍下的力控。这种能力让电动夹爪能够胜任更为敏感的抓取,比如玻璃瓶、食品、薄壳器件等等。

 

 

5、即插即用

如前面第1点中所述,气动夹爪需要负载系统的支持才能工作,换言之,气动夹爪故障时,不有一定非得是气动夹爪本身发生了故障,也可能是支持它工作的系统出现了故障,所以气动夹爪的系统属性决定了它不属于即插即用型。

电动夹爪由于有故障诊断能力,配合着氛围灯的状态,使用户很容易判断出来究竟是夹爪故障还是后端的集成控制器故障。如果确定夹爪故障,则最简单的是直接把电动夹爪替换掉即可,极为方便。

后面还有位置调整、信息反馈、标准化程度、维护费用、使用寿命、易损性、多机同步控制、移动平台使用、价格等几个方面,由于篇幅有限,我们下篇文章再进行对比分析。

 

 

 

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