氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展趨向概述
發(fā)布者：
szbesjd 發(fā)布時(shí)間：2013-06-04 16:01:47
隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高，氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用面迅速擴(kuò)大、氣動(dòng)產(chǎn)品品種規(guī)格持續(xù)增多，性能、質(zhì)量不斷提高，市場(chǎng)銷售產(chǎn)值穩(wěn)步增長(zhǎng)。氣動(dòng)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)主要在下述方面：
一、小型化、集成化
有限的空間要求氣動(dòng)元件的外形尺寸盡量小，小型化是主要發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)在最小氣缸內(nèi)徑僅為f2.5，并配制開(kāi)關(guān)；電磁閥寬度僅10mm，有效截面積達(dá)5mm2；接口f4的減壓閥也已開(kāi)發(fā)。據(jù)調(diào)查，小型化元件的需求量，大約每5年增加一倍。氣閥的集成化不僅僅將幾只閥合裝,還包含了傳感器、可編程序控制器等功能。集成化的目的不單是節(jié)省空間，還有利于安裝、維修和工作的可靠性。
二、組合化、智能化
最簡(jiǎn)單的元件組合是帶閥、帶開(kāi)關(guān)氣缸。在物料搬運(yùn)中，已使用了氣缸、擺動(dòng)氣缸、氣動(dòng)夾頭和真空吸盤的組合體；還有一種移動(dòng)小件物品的組合體，是將帶導(dǎo)向器的兩只氣缸分別按X和Y軸組合而成，還配有電磁閥、程控器，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，行程可調(diào)。日本精器(株)開(kāi)發(fā)的智能閥帶有傳感器和邏輯回路，是氣動(dòng)和光電技術(shù)的結(jié)合。不需外部執(zhí)行器，可直接讀取傳感器的信號(hào)，并由邏輯回路判斷以決定智能閥和后續(xù)執(zhí)行元件的工作。開(kāi)發(fā)功能模塊已有十多年歷史，現(xiàn)在正在不斷地完善。這些通用化的模塊可以進(jìn)行多種方案的組合，以實(shí)現(xiàn)不同的機(jī)械功能，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、方便。
三、精密化
為了使氣缸的定位更精確，使用了傳感器、比例閥等實(shí)現(xiàn)反饋控制，定位精度達(dá)0.01mm。在氣缸精密方面還開(kāi)發(fā)了0.3mm/s低速氣缸和0.01N微小載荷氣缸。在氣源處理中，過(guò)濾精度0.01mm,過(guò)濾效率為99.9999%的過(guò)濾器和靈敏度0.001MPa的減壓閥已開(kāi)發(fā)出來(lái).
四、高速化
為了提高生產(chǎn)率，自動(dòng)化的節(jié)拍正在加快，高速化是必然趨勢(shì)。
目前氣缸的活塞速度范圍為50-750mm/s。要求氣缸的活塞速度提高到5m/s，最高達(dá)10m/s。據(jù)調(diào)查，五年后，速度2-5m/s，的氣缸需求量將增加2.5倍,5m/s以上的氣缸需求量將增加3倍。與此相應(yīng)，閥的響應(yīng)速度將加快，要求由現(xiàn)在的1/100秒級(jí)提高到1/1000秒級(jí)。
五、無(wú)油、無(wú)味、無(wú)菌化
人類對(duì)環(huán)境的要求越來(lái)越高，因此無(wú)油潤(rùn)滑的氣動(dòng)元件將普及化。還有些特殊行業(yè)，如食品、飲料、制藥、電子等，對(duì)空氣的要求更為嚴(yán)格，除無(wú)油外，還要求無(wú)味、無(wú)菌等，這類特殊要求的過(guò)濾器將被不斷開(kāi)發(fā)。
六、高壽命、高可靠性和自診斷功能
5000萬(wàn)次壽命的氣閥和3000km的氣缸已商品化，但在紡織機(jī)械上有一種高頻閥壽命要求1億次以上，最好達(dá)2億次。這個(gè)要求，現(xiàn)有的彈性密封閥很難達(dá)到，這使間隙密封元件重新獲得重視。美國(guó)紐曼帝克(Numatics)公司有一種氣閥，采用間隙密封，通氣后閥芯在閥體內(nèi)呈懸浮狀態(tài)，形成無(wú)摩擦運(yùn)動(dòng)，還有自防塵功能，閥的壽命可超過(guò)2億次，這雖然是個(gè)老產(chǎn)品，還是值得借鑒。
氣動(dòng)元件大多用于自動(dòng)生產(chǎn)線上，元件的故障往往會(huì)影響全線的運(yùn)行，生產(chǎn)線的突然停止，造成的損失嚴(yán)重，為此，對(duì)氣動(dòng)元件的工作可靠性提出了高要求。江蘇某化纖公司要求供應(yīng)的氣動(dòng)元件在設(shè)定壽命內(nèi)絕對(duì)可靠，到期不管能否繼續(xù)使用，全部更換。這里又提出了各類元件壽命的平衡問(wèn)題，即所謂等壽命設(shè)計(jì)。有時(shí)為了保證工作可靠，不得不犧牲壽命指標(biāo)，因此，氣動(dòng)系統(tǒng)的自診斷功能提到了議事日程上，附加預(yù)測(cè)壽命等自診斷功能的元件和系統(tǒng)正在開(kāi)發(fā)之中。
隨著機(jī)械裝置的多功能化，接線數(shù)量越來(lái)越多，不僅增加了安裝、維修的工作量，也容易出現(xiàn)故障，影響工作可靠性，因此配線系統(tǒng)的改進(jìn)也為氣動(dòng)元件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員所重視。
七、節(jié)能、低功耗
節(jié)能是企業(yè)永久的課題，并將規(guī)定在建立ISO14000環(huán)保體系標(biāo)準(zhǔn)中。氣動(dòng)元件的低功耗不僅僅為了節(jié)能，更主要的是能與微電子技術(shù)相結(jié)合。功耗0.5W的電磁閥早已商品化,0.4W、0.3W的氣閥也已開(kāi)發(fā),可由PC直接控制。
八、機(jī)電一體化
為了精確達(dá)到預(yù)先設(shè)定的控制目標(biāo)(如開(kāi)關(guān)、速度、輸出力、位置等)，應(yīng)采用閉路反饋控制方式。氣-電信號(hào)之間轉(zhuǎn)換，成了實(shí)現(xiàn)閉路控制的關(guān)鍵，比例控制閥可成為這種轉(zhuǎn)換的接口。在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)開(kāi)發(fā)各種形式的比例控制閥和電-氣比例/伺服系統(tǒng)，并且使其性能好、工作可靠、價(jià)格便宜是氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重大課題。現(xiàn)在比例/伺服系統(tǒng)的應(yīng)用例子已不少，如氣缸的精確定位；用于車輛的懸掛系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)良好的減振性能；纜車轉(zhuǎn)彎時(shí)自動(dòng)傾斜裝置；服侍病人的機(jī)器人等。如何將以上實(shí)例更實(shí)用、更經(jīng)濟(jì)還有待進(jìn)一步完善。
九、滿足某些行業(yè)的特殊要求
在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，為某些行業(yè)的特定要求開(kāi)發(fā)專用的氣動(dòng)元件是開(kāi)拓市場(chǎng)的一個(gè)重要方面，各廠都十分關(guān)注。國(guó)內(nèi)氣動(dòng)行業(yè)近期開(kāi)發(fā)的如鋁業(yè)專用氣缸(耐高溫、自鎖)，鐵路專用氣缸(抗震、高可靠性)，鐵軌潤(rùn)滑專用氣閥(抗低溫、自過(guò)濾能力)，環(huán)保型汽車燃?xì)庀到y(tǒng)(多介質(zhì)、性能優(yōu)良)等。
十、應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料
型材擠壓、鑄件浸滲和模塊拼裝等技術(shù)十多年前在國(guó)內(nèi)已廣泛應(yīng)用；壓鑄新技術(shù)(液壓抽芯、真空壓鑄等)、去毛刺新工藝(法、電解法等)已在國(guó)內(nèi)逐步推廣；壓電技術(shù)、總線技術(shù)，新型軟磁材料、透析濾膜等正在被應(yīng)用；超精加工、納米技術(shù)也將被移植。氣動(dòng)行業(yè)的科技人員特別關(guān)注密封件發(fā)展的新動(dòng)向,一旦新結(jié)構(gòu)和新材料的密封件出現(xiàn),就會(huì)被采用。
十一、標(biāo)準(zhǔn)化
貫徹標(biāo)準(zhǔn)，尤其是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是企業(yè)必須遵守的原則。它有兩個(gè)方面工作要做：第一是氣動(dòng)產(chǎn)品應(yīng)貫徹與氣動(dòng)有關(guān)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，如術(shù)語(yǔ)、技術(shù)參數(shù)、試驗(yàn)方法、安裝尺寸和安全指標(biāo)等。第二是企業(yè)要建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的保證體系，現(xiàn)有3個(gè)：質(zhì)量(ISO9000)、環(huán)保(ISO14000)和安全(ISO18000)。標(biāo)準(zhǔn)在不斷增添和修訂，企業(yè)及其產(chǎn)品也將隨之持續(xù)發(fā)展和更新，只有這樣才能推動(dòng)氣動(dòng)技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展。
十二、安全性
從近期頒布的有關(guān)氣動(dòng)的ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可知，對(duì)氣動(dòng)元件和系統(tǒng)的安全性要求甚嚴(yán)。 ISO4414氣動(dòng)通則中將危險(xiǎn)要素分成14類，主要有機(jī)械強(qiáng)度、電器、噪聲、控制失靈等。ISO國(guó)際組織又頒布了ISO18000標(biāo)準(zhǔn)，要求企業(yè)建立安全保證體系，將安全問(wèn)題放在特別重要的議程上。為此，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)切實(shí)考慮安全指標(biāo)也是氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)而言，由于過(guò)去的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)忽視了安全問(wèn)題，有必要對(duì)已投入市場(chǎng)的產(chǎn)品重新考核和修正。
在2001年P(guān)TC展覽會(huì)上，日本SMC公司在顯著位置展示了直線電機(jī)，作為一個(gè)有國(guó)際影響的氣動(dòng)跨國(guó)公司，開(kāi)發(fā)直線電機(jī)有其特定的意義，即告誡參觀者：直線電機(jī)有替代氣動(dòng)元件的趨勢(shì)。有人因此將氣動(dòng)工業(yè)視為"夕陽(yáng)工業(yè)"，筆者對(duì)此不能贊同，有以下幾個(gè)理由：1、由于氣體的可壓縮性，氣動(dòng)產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)軟接觸，動(dòng)作柔和。氣動(dòng)技術(shù)的這個(gè)特性，是其他機(jī)電產(chǎn)品望塵莫及的。氣動(dòng)彈簧和日本福岡球場(chǎng)可移動(dòng)屋頂?shù)臍鈮好芊馐且恍∫淮髢蓚€(gè)典型例子。現(xiàn)有的例子還甚多：自動(dòng)擠牛奶機(jī)器人，仿真推拿按摩，抬移病人的機(jī)器人，中醫(yī)搭脈模擬示教裝置，飛機(jī)駕駛訓(xùn)練用的模擬加速度座椅等等。以上這些事例，一旦成為氣動(dòng)產(chǎn)品，不可能被其他產(chǎn)品所代替。2、有些特定的環(huán)境，如防火、防爆、高溫、高濕等場(chǎng)合，氣動(dòng)元件有其獨(dú)有的適應(yīng)性，若用其他機(jī)電產(chǎn)品替代，會(huì)使費(fèi)用增加很多，用戶不會(huì)接受。3、氣動(dòng)系統(tǒng)可以在間隙工作狀態(tài)下輸出較大能量，抗過(guò)載能力強(qiáng)，這正是電機(jī)的薄弱環(huán)節(jié)，難于替代。4、真空、射流技術(shù)已與傳統(tǒng)的氣動(dòng)技術(shù)融為一體，它們的產(chǎn)品已成為氣動(dòng)產(chǎn)品的一部分，結(jié)合這兩種技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，也是其他機(jī)電裝置不能替代的。例如粉塵物的管道輸送，超小、輕薄物品的搬運(yùn)，懸浮式的滑移，機(jī)械加工中薄板型工件的定位和氣流紡紗等。除此之外，肯定還有許多實(shí)例能說(shuō)明氣動(dòng)技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，決不是"夕陽(yáng)工業(yè)"，將與其他機(jī)電工業(yè)共同、持續(xù)地發(fā)展。
版權(quán)聲明：工控網(wǎng)轉(zhuǎn)載作品均注明出處，本網(wǎng)未注明出處和轉(zhuǎn)載的，是出于傳遞更多信息之目的，并不意味 著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性。如轉(zhuǎn)載作品侵犯作者署名權(quán)，或有其他諸如版權(quán)、肖像權(quán)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面的傷害，并非本網(wǎng)故意為之，在接到相關(guān)權(quán)利人通知后將立即加以更正。聯(lián)系電話：0571－87774297。
