氣動技術

氣動技術，全稱氣壓傳動與控制技術，是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質，進行能量傳遞和信息傳遞的工程技術。氣動技術是生產過程自動化和機械化的最有效手段之一，具有高速高效、清潔安全、低成本、易維護等優點，被廣泛套用於輕工機械領域中，在食品包裝及生產過程中也正在發揮越來越重要的作用。

基本介紹

• 中文名：氣動技術
• 外文名：PNEUMATIC
• 全稱：氣動技術或氣壓傳動與控制技術
• 優點：對周圍環境不造成污染
• 適用範圍：農業，林業，種植業，採礦，化學工業，石油工業等等

套用

氣動技術套用的最典型的代表是工業機器人。代替人類的手腕、手以及手指能正確並迅速的做抓取或放開等細微的動作。除了工業生產上的套用之外，在遊樂場的過山車上的剎車裝置，機械製作的動物表演以及人形報時鐘的內部，均採用了氣動技術，實現細小的動作。

液壓可以得到巨大的輸出力但靈敏度不夠；另一方面要用電能來驅動物體，總需要用一些齒輪，同時不能忽視漏電所帶來的危險。而與此相比，使用氣動技術即安全又對周圍環境無污染，即使在很小的空間裡，也可以實現細小的動作。如果尺寸相同，其功率能超過電氣。與此特性所帶來的需求完全相一致的就是半導體產業。在生產線上，實現前進、停止、轉動等細小簡單的動作，在自動化設備中不可或缺。在其它方面，如製造矽晶片生產線上不可缺少的電阻液塗抹工序中使用的定量輸出泵以及與此相配合的周邊機器。

另外，雖然氣動技術在各工業部門已經獲得了廣泛套用，但是，在許多套用之間還是存在著相當大差異的。就套用氣動技術來說，最基本條件就是要有一台空氣壓縮機，對已有用於其它用途的空氣壓縮機的地方，套用氣動技術就更方便些。特別是在--些非生產加T部門，如畜牧業、種植業或服裝業，情況更是如此。在機器設備製造領域中，大多數場合都有空氣壓縮機，且氣動技術已有套用，每個套用項目在本質上也有許多相似之處，因此，我們可以對機器設備製造中的氣動技術套用情況進行歸納終結，並列成表格形式。

氣動技術適用於宇宙開發　姿態控制　生命維持系統、醫療器械、氣墊床　人造心臟 、省力產業　機器人　真空搬運 住宅產業　空氣門　氣控噴塗　空氣幕簾　空調計量設備　氣動量儀　液面檢測裝置紡織　氣動精紡化學工業　過程控制　液化氣體控制　可動元件　純流體元件海洋開發　水中空氣呼吸器　海底送氣系統　潛水車輛　氣動門　氣動離合器　氣動剎車　空氣輪胎礦山業　風鎬(鑿岩機)造船　防暴控制　氣墊船氣動工具　氣動研磨機　空氣鉚釘槍　空氣錘農業　空氣消毒　噴霧防蟲娛樂產業　空氣00槍/空氣墊　充氣帳篷　充氣船 運輸　空氣傳送帶工業機械　工具機的自動控制　食品機械自控制　包裝機械的自動控制　衝壓機械的自動控制。

(1) 農業

1)田間作業

田間工作設備的傾斜、提升和旋轉裝置;農作物保護和雜草控制設備;包裝袋提升機和其它搬運設備。

2)動物飼養

飼料計量和傳送;糞便收集和清除;蛋類分選系統;通風設備;剪羊毛和屠宰。

3)動物飼料生產

動物飼料生產和包裝的裝卸設備;計量裝置;攪拌和稱量系統;存貯、計數和監測裝置。

4)林業

堆料場控制。

5)種植業

溫室通風設備;收割機;水果和蔬菜分選。

(2) 公共設施

1)熱電站

鍋爐房通風設備;遙控閥;氣動開關控制。

2)核電站

燃料和吸收器進給裝置;迸料口和手控氣鎖之間的互鎖;測試和計量裝置;自動操作。

3)供水系統

水位控制;遙控閥;下水道和廢水處理中的耙式齒輪濾網和控制閥的操作。

(3) 採礦

在露天和地下礦場中直接或間接開採礦石的輔助設備。

(4) 化學工業

容器蓋密封;計量系統;(混合物)攪拌桿調節;實驗室中化學物混合裝置;浸入電解槽中的升降裝置;控制閥操作;稱量裝置控制;包裝;制模;水位控制和過程控制系統。

(5) 石油工業

與化學工業相似，用於工廠和實驗室的輔助設備。

(6) 塑膠橡膠工業

1)塑膠生產

大批量材料傳送和分發的控制系統;控制閥操作;料箱l門。

2)塑膠加工

壓延輥調整;切斷機操作;塑模閉合;成形、模壓和焊機的關閉裝置;薄膜進給和傳送監測;成形和粘合裝置;安全裝置(如設備門)操作;斷開裝置。

3)橡膠加工

安全裝置;整個傳送和生產裝置中的控制和驅動;混合器和硫化壓機中的關閉裝置;測試設備。

(7) 石材、陶瓷和玻璃工業

1)岩石和礦石

鋸床進給驅動;夾緊裝置。

2)磚塊、毛坯石和瓷磚

成形機驅動;料箱門;碎石機進給裝置;料斗中防止材料(沙、水泥和粒料)拱起的振動器;傳送和搬運裝置;火窯門操作;推進和分選裝置。

3)玻璃、陶器和瓷器

成形機驅動;料箱門;裝飾機;吹型機。

(8) 重工業

1)鋼鐵

軋鋼機的輔助設備;分割機驅動;捆綁機。

2)有色金屬

熔爐的輔助設備;切斷機和鋸機的夾緊和驅動裝置;捆綁機;卷線機;打標機。

3)鑄造

成形機;型芯分離裝置;堆放和搬運裝置;毛邊修整機;用於有色金屬的鑄錠模壓蓋機;澆包設備;鑄造設備的輔助驅動;爐門控制。

4)金屬預製件和鋼製家具

裝配輔助設備;衝壓機;折邊裝置;切斷機;壓邊機驅動。

5)廢金屬及回收

罐頭盒擠壓機;廢金屬打包機;地板下金屬屑輸送的步迸驅動。

(9) 輕工業

1)伐木

框鋸的滾筒調整;橫割鋸驅動;接合壓機;進給導向裝置;自動搬運。

2)家具

進給裝置和固定壓機驅動;夾緊裝置;裝配輔助設備;框式壓飢;鑽頭進給裝置;膠合板切斷機;木板停止和輸送控制;膠進給裝置;壓型機;木釘膠合。

3)木材加工

仿形驅動;靠模成形機;锺孔驅動;夾緊和進給裝置。

4)清掃製件

進給裝置;夾緊裝置;壓機;打標裝置;切斷機。

5)造紙業和印刷業

l 造紙業

造紙機的滾筒調整和壓緊裝置;碼垛機。

2 紙張和紙板加工

迸給裝置;夾緊裝置;切斷機;壓印花裝置;衝壓裝置;捆綁機;廢料打包驅動;廢料打包機;切斷機及剪刀的驅動;折彎裝置;捲筒紙進給監測。

3 印刷術

裝飾網版印刷機驅動;壓印花裝置;碼垛機;手動機械。

6)紡織工業

l 離心紡紗機和編織機

清洗系統的控制閥操作;通風設備;紗線進給監測。

2 服裝加工

縫紉機的輔助裝置;碼垛裝置;進給裝置;切斷機;碼邊機。

3 毛線編織機

打捆機;式樣圖進給裝置;毛線迸給裝置;膠夾;切斷機;式樣程式控制(全氣動程式控制)。

4 制繩

加工繩子(單股或雙股繩)時，綑紮機的控制和驅動。

7)皮革業

l 皮革加工

切斷機;打標裝置;衝壓裝置;迸給裝置;成形飢驅動。

2 製鞋

成形機;打標裝置;切斷機;孔眼衝壓機驅動;鞋根和鞋底成形飢;翻轉裝置;鞋底膠合壓緊;製作運動鞋等時，硬化設備中的模型關閉裝置。

8)食品和飲料業

l 磨坊

料箱門控制;計量和稱量控制;包裝機;搬運存放裝置。

2 麵包烘製

按重量或體積進行生面授配的裝置;成形飢;包裝設備。

3 牛奶製品

灌裝設備;包裝設備;塑膠袋成形和封口裝置。

4 魚、肉製品

屠宰裝置;傳送和搬運裝置;罐頭分類;密封檢驗裝置;包裝設備;搬動存放裝置。

5 飲料

瓶子搬運和分類;瓶蓋檢驗器;標籤敷貼機;進給和輸送裝置;包裝設備;搬運存放裝置;灌裝設備;計量和原料投配系統。

9)建築業

料箱門控制;稱量-原料投配混合控制;混凝土攪拌;磚石運輸設備;瀝青和建築材料的投配;噴漆裝置。

10)運輸

火車剎車系統;公共汽車和有軌電車車門操作;噴砂控制;緊急制動鎖;十字門控制和驅動器;入口門控制;路標裝置;鐵路檢測裝置。

11)教育、廣告策劃

可視系統控制;投影螢幕和黑板操作;示範模型;訓練模型(用於控制系統和邏輯功能);顯示。

特點

優點

氣動技術是以空氣和惰性氣體作為工作介質，空氣的供給量充足而且無需成本。更重要的是，空氣和惰性氣體對周圍環境不造成污染，是清潔介質。氣動技術可以做到遠距離供氣，減少本地機械設備，節省廠房空間。

缺點

氣體的壓縮性使得氣動元件的動作速度，容易受到負載變化的影響。氣動設備的輸出力能滿足大部分的工業操作需要，但是和液動設備相比，氣動設備的輸出力還是要小一些。另外，氣缸在低速運動時，受摩擦力影響較大，穩定性稍差。

發展前景

氣動行業的發展也是趨向於保護環境、提高產品的性能、降低成本，同時由於性能的提高和成本的降低又助於節省能源從而利於環境保護，其關鍵在於提高氣動行業的自動化水平，使其產品更加優越，所以氣動行業的發展方向大致為： 1 .機電氣一體化一體化一體化一體化 2.高壓、小型化 3.高效、低成本 4.無油化 5.高壽命、高可靠性 6.集成化、複合型、多功能 7.高速化 隨著氣動產品越來越多地套用於生物工程、醫藥、原子能、微電子、機器人等各行業，相應地提出了許多新的要求，因此大力發展新材料、鑄造技術、表面熱處理、密封技術、計算機技術、感測技術等許多基礎技術越來越受到人們的重視。

我國氣動行業通過產品結構調整，改善經營管理，自20世紀90年代後期開始，一直保持著良好的經濟運行態勢，生產穩步、持續增長。由於它具有節能、無污染、高效、低成本、安全可靠、結構簡單等優點，廣泛套用於各種機械和生產線上。 氣動技術套用面的擴大是氣動工業發展的標誌。氣動元件的套用主要為兩個方面：維修和配套。過去國產氣動元件的銷售要用於維修，近幾年，直接為主要配套的銷售份額逐年增加。國產氣動元件的套用，從價值數千萬元的冶金設備到只有1~2百元的椅子。鐵道扳岔、機車輪軌潤滑、列車的煞車、街道清掃、特種車間內的起吊設備、軍事指揮車等都用上了專門開發的國產氣動元件。這說明氣動技術已“滲透”到各行各業，並且正在日益擴大。

1. 與電子技術結合，大量使用感測器，氣動元件智慧型化.

帶開關的氣缸國內已普遍使用，開關體積將更小，性能更高，可嵌入氣缸缸體；有些還帶雙色顯示，可顯示出位置誤差，使系統更可靠。用感測器代替流量計、壓力表、能自動控制壓縮空氣的流量、壓力，可以節能並保證使用裝置正常運行。氣動伺服定位系統已有產品進入市場。該系統採用三位五通氣動伺服閥，將預定的定位目標與位置感測器的檢測數據進行比較，實施負反饋控制。氣缸最大速度達2m/s、行程300mm時，系統定位精度±0.1mm。日本試製成功一種新型智慧型電磁閥，這種閥配帶有感測器的邏輯迴路，是氣動元件與光電子技術結合的產物。它能直接接受感測器的信號，當信號滿足指定條件時，不必通過外部控制器，即可自行完成動作，達到控制目的。它已經套用在物體的傳送帶上，能識別搬運物體的大小，使大件直接下送，小件分流。

2.體積更小，重量更輕，功耗更低.

在電子元件、藥品等製造行業中，由於被加工件體積很小，勢必限制了氣動元件的尺寸，小型化、輕型化是氣動元件的第一個發展方向。國外已開發了僅大拇指大小、有效截面積為0.2mm2的超小型電磁閥。能開發出外形尺寸小而流量較大的元件更為理想。為此，相同外形尺寸的閥，流量已提高2~3.3倍。有一種系列的小型電磁閥，其閥體寬僅10mm，有效面積可達5mm2;寬15mm,有效面積達10mm2等。國外電磁閥的功耗已達0.5W，還將進一步降低，以適應與微電子相結合。

3.執行元件的定位精度提高剛度增加，活塞桿不迴轉，使用更方便.

為了提高氣缸的定位精度，附帶制動機構和伺服系統的氣缸套用越來越普遍。帶伺服系統的氣缸，即使供氣壓力和所負的載荷變化，仍可獲得±0.1mm的定位精度。在國際展覽會上，各種異型截麵缸筒和活塞桿的氣缸甚多

4. 更高的安全性和可靠性

從近幾年的氣動技術國際標準可知，標準不僅提出了互換性要求，並且強調了安全性。管接頭、氣源處理外殼等耐壓試驗的壓力提高到使用壓力的4~5倍，耐壓時間增加到5~15min，還要在高、低溫度下進行試驗。如果貫徹這些國際標準，國內的缸筒、端蓋、氣源處理鑄件和管接頭等都難達到標準要求。除耐壓試驗處，結構上也作了某些規定，如氣源處理的透明殼外部規定要加金屬防護罩。

5. 向高速、高頻、高回響、高壽命方向發展

為了提高生產設備的生產效率，提高執行元件的工作速度勢在必行。現在我國的氣缸工作速度一般在0.5m/s以下。根據日本專家預測，五年以後大部分的氣缸工作速度將提高到1~2m/s，有的要求達5m/s。氣缸工作速度的提高，不僅要求氣缸的質量提高，而且結構上也要相應改進，例如要配置油壓吸震器以增加緩衝效果等。電磁閥的回響時間將小於10ms，壽命提高到5000萬次以上。美國有一種間隙密封的閥，由於閥芯懸浮在閥體內，相互不接觸，在無需潤滑下，壽命高達2億次。

6.各種異型截麵缸筒和活塞桿的氣缸甚多

這類氣缸由於活塞桿不會迴轉，套用在主機上時，無須附加導向裝置即可保持一定精度。此外還開發了不少帶各種導向機構的氣缸和氣缸滑動組件，例如具有兩根導向桿的氣缸、雙活塞桿雙缸筒氣缸等y。 氣缸筒外形已不限於圓形、而是方形、米字形或其它形狀，在型材上開了導向槽、感測器和開關的安裝槽等，讓用戶安裝使用更方便。多功能化，複合化.為了方便用戶，適應市場的需要開發了各種由多隻氣動元件組合併配有控制裝置的小型氣動系統。如用於移動小件物品的組件，是將帶導向器的兩隻氣缸分別按X軸和Z軸組合而成。該組件可搬動3kg重物，配有電磁閥、程控器，結構緊湊，占有空間小，行程可調整。又如一種上、下料模組，有七種不同功能的模組形式，能完成精密裝配線上的上、下料作業，可按作業內容將不同模組任意組合。還有一種機械手是由外形小並能改變擺動角度的擺動氣缸與夾頭的組合件，夾頭部位有若干種夾頭可選配。

7. 普遍使用無油潤滑技術，滿足某些特殊要求

由於環境污染以及電子、醫療、食品等行業的要求，環境中不允許有油，因此無油潤滑是氣動元件的發展趨向，同時無油潤滑可使系統簡化。歐洲市場上油霧器已屬淘汰的產品，普遍做到了無油潤滑。此外，為了滿足某些 特殊要求，除臭、除菌和精密過濾器正在不斷開發，過濾精度已達0.1~0.3μm，過濾效率已達99.9999%。 針對某些特殊要求，改進和開發氣動產品，即可占領一塊市場，獲得不小的經濟效益，這已被大家共識。濟南華能氣動元器件公司為鐵路編組和輪軌潤滑的特殊要求開發了氣缸和閥，受到了鐵道部門的關注。 使用新材料，與新技術相結合.國外開發了膜式乾燥器，該乾燥器利用高科技的反滲析薄膜濾去壓縮空氣中的水分，有節能、壽命長、可靠性高、體積小、重量輕等特點、適用於流量不大的場合。 以聚四氟乙稀為主體的複合材料製造的氣動密封件能耐熱（260℃），耐寒（-55℃）和耐磨，其使用場合越來越多。為了提高質量，真空壓鑄、氫氧爆炸去毛刺等新技術正在氣動元件製造中逐步推廣。便於保養、維修和使用.國外正在研究使用感測器實現氣動元件及系統具有故障預報和自診斷功能。