Vad är elektriska cylindrar och varför är de så viktiga i dagens industriella landskap? Svaret ligger i förmågan att kombinera precision, kraft och energieffektivitet. Man använder dem i större industriproduktioner, men också i avancerade robotlösningar, vilket gjort dem till nyckelkomponenter i modern tillverkningsindustri.
Den industriella utvecklingen har genomgått revolutionerande faser under de senaste decennierna. Elektriska cylindrar har fått en stor betydelse i denna utveckling och vunnit terräng genom sina tekniska egenskaper. Anpassningsbarheten till industriell automation har spelat stor roll, även flexibilitet, vilket gjort att man använder dem väldigt brett.
Artikeln kommer att gå igenom elektriska cylindrars egenskaper och användningsområden.
Vad är en elektrisk cylinder och hur är den uppbyggd?
Den elektriska cylindern är ett ställdon som omvandlar rotationskraft till linjära rörelser. Den centrala delen är en elektrisk motor, vanligtvis av servo-modell, som genererar rotationskraft vid strömtillförsel. Rörelserna leds in i en växelenhet som kontrollerar hastighet och vridmoment för att kunna driva cylinderns mekaniska rörelser effektivt. Motorn och växelenheten som sitter längst bak på cylindern, är sammankopplade med en kulskruv som omvandlar rotatonskraften till linjära, mekaniska rörelser.
I skruvdrivna cylindrar finns alltså en kulskuv som sitter fast på en roterande axel och en mutter som rör sig längs med skruven när den roterar. Muttern roterar dock inte, men översätter i stället den roterande kraften till linjära rörelser genom en kolvstång som rör sig fram- och tillbaka längs med skruven.
Elektriska cylindrar är även utrustade med positionssensorer och integrerade reglersystem som hjälper till att anpassa rörelser, hastighet och kraft för en rad industriella applikationer – från långsammare arbetsmoment med tunga lyft till snabba, exakta rörelser.
Vilka tekniska egenskaper har elektriska cylindrar?
Elektriska cylindrar har som regel en hög precisionskapacitet, ofta med några tiondels millimeter. Flexibiliteten och reglerbarheten genom exakt styrning spelar stor roll i lite mer avancerade applikationer, även för skalbarhet och varierande produktionsupplägg.
Till skillnad från pneumatiska system som kan förlora energi genom luftläckage, omvandlar elektriska cylindrar nästan all tillförd energi till mekanisk kraft. Behovet av underhåll är också minimalt.
Tekniskt sett kan en elektrisk cylinder leverera stora krafter – från mindre enheter till större modeller som hanterar tiotals ton kraft.
Skillnader mellan elektriska, hydrauliska och pneumatiska system
Skillnaden mellan elektriska, pneumatiska och hydrauliska system består främst i mediumet de använder för att generera mekaniska rörelser.
En pneumatisk cylinder som använder tryckluft är snabb, enkel och kostnadseffektiv, men klarar inte den elektriska cylinderns precisionsnivåer eller kraften som hydrauliska system kan uppnå.
Hydrauliska cylindrar genererar enorma krafter genom vätsketryck enligt Pascals lag. Ett tryck som man applicerar på en vätska (vanligtvis olja) i ett slutet system, överför lika stor mängd kraft mot alla ytor. Den uppmätta kraften beror på tryckets styrka och cylinderns storlek.
Hydrauliska system uppnår dock varken den elektriska cylinderns precisionsnivå eller den pneumatiska cylinderns snabbhet.
Sammanfattningsvis är elektriska cylindrar bäst för millimeterprecision. Pneumatiska cylindrar fungerar bra för snabba och enkla rörelser, mendan hydrauliska cylindrar lämpar sig för tung industri.
Elektriska cylindrar: Användningsområden
Industriell produktion med stor flexibilitet
Inom tillverkningsindustrin använder man elektriska cylindrar för större produktionslinjer. De kan styra pressar, lyftanordningar och positioneringssystem, som ju är speciellt viktigt inom robotik. Exempel på det kan vara robotarmar som flyttar, lyfter och positionerar komponenter i avancerad serietillverkning.
Medicinsk teknik och utrustning
Inom medicinsk utrustning är det vanligt att man använder elektriska cylindrar i justerbara sjukhussängar, röntgenapparater och olika laboratorieinstrument med krav på lätthanterlighet och hög precisionsnivå.
Fordonsindustri
Man använder elektriska cylindrar i fordonsindustrin för automatiserad montering, lyft och positionering av komponenter, eftersom man kan få full, programmerbar kontroll över återkommande rörelser som är avgörande i avancerade tillverkningsprocesser på löpande band.
Energi- och miljösektorn
Inom energisektorn använder man i bland elektriska ställdon och pneumatiska cylindrar för att justera vindkraftverkens blad, eller styra spjäll, luckor och ventiler för att reglera vattenflöden i kraftverk.
Morgondagens marknad: Mot förbättrad hållbarhet
Kombinationen av positiva miljöeffekter och tekniska egenskaper gör att den elektriska cylindern vinner terräng på marknaden. Fördelarna omfattar högre energieffektivitet, överlägsen precision- och styrkontroll, minimalt underhåll och lägre kostnader per producerad enhet, vilket gör den efterfrågad.
Medan hydraulik fortfarande är dominerande inom högkraftsapplikationer, utmärker sig elektriska ställdon genom löpande tekniska förbättringar. Utvecklingen inom elektriska motorer går snabbt framåt och komplexa styrsystem driver framtidens elektriska cylindrar mot mer stabila och hållbara lösningar inom många olika industrier.
Man tror att elektriska cylindrar kan bli både mindre och mer avancerade inom medicinteknik, vilket öppnar för högre precision i kirurgiska robotar, smidigare hjälpmedel för rehabilitering och mycket annat. Utvecklingen går mot system som är tystare, mer energieffektiva och optimalt anpassade för sterila miljöer.