氣動(PNEUMATIC)是“氣動技術(shù)”或“氣壓傳動與控制”的簡稱。氣動技術(shù)是以空氣壓縮機(jī)為動力源,以壓縮空氣為工作介質(zhì),進(jìn)行能量傳遞或信號傳遞的工程技術(shù),是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動控制的重要手段之一。
人們利用空氣的能量完成各種工作的歷史可以追溯到遠(yuǎn)古,但作為氣動技術(shù)應(yīng)用的雛形,大約開始子1776 年John Wilkinson 發(fā)明能產(chǎn)生1個大氣壓左右壓力的空氣壓縮機(jī)。1880年,人們第一次利用氣缸做成氣動剎車裝置,將它成功地用到火車的制動上。上世紀(jì)30年代初。氣動技術(shù)成功地應(yīng)用于自動門的開閉及各種機(jī)械的輔助動作上。進(jìn)入到60年代尤其是70年代初,隨著工業(yè)機(jī)械化和自動化的發(fā)展,氣動技術(shù)才廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動化的各個領(lǐng)域,形成現(xiàn)代氣動技術(shù)。
1、汽車制造行業(yè)
現(xiàn)代汽車制造工廠的生產(chǎn)線,尤其是主要工藝的焊接生產(chǎn)線,幾乎無一例外地采用了氣動技術(shù)。如:車身在每個工序的移動;車身外殼被真空吸盤吸起和放下,在指定工位的夾緊和定位;點(diǎn)焊機(jī)焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點(diǎn)焊,都采用了各種特殊功能的氣缸及相應(yīng)的氣動控制系統(tǒng)。高頗率的點(diǎn)焊、力控的準(zhǔn)確性及完成整個工序過程的高度自動化,堪稱是最有代表性的氣動技術(shù)應(yīng)用之一。另外,搬運(yùn)裝置中使用的高速氣缸(最大速度達(dá)3m/s )、復(fù)合控制閥的比例控制技術(shù)都代表了當(dāng)今氣動技術(shù)的新發(fā)展。
2、電子、半導(dǎo)體制造行業(yè)
在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上,在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上,不僅可以看到各種大小不一、形狀不同的氣缸、氣爪,還可以看到許多靈巧的真空吸盤將一般氣爪很難抓起的顯象管、紙箱等物品輕輕地吸住,運(yùn)送到指定位置上.對加速度限制十分嚴(yán)格的芯片搬運(yùn)系統(tǒng),采用了平穩(wěn)加速的SIN氣缸。這種氣缸具有特殊的加減速機(jī)構(gòu),可以平穩(wěn)地將盛滿水的水杯從A點(diǎn)送到B點(diǎn),并保證水不溢出。為了提高試驗效率和追求準(zhǔn)確的試驗結(jié)果,摩托羅拉采用了由SMC小型氣缸和控制閥構(gòu)成的攜帶式電話的性能壽命試驗裝置,不僅可以隨意地改變按鍵頻度,還可以根據(jù)需要,隨時改變按鍵的力度.對環(huán)境潔凈度要求高的場所,可以選用潔凈系列的氣動元件,這種系列的氣缸、氣閥及其它元件有特殊的密封措施。
3、生產(chǎn)自動化的實現(xiàn)
60 年代,氣動技術(shù)主要用于比較繁重的作業(yè)領(lǐng)域作為輔助傳動?,F(xiàn)在,在工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域,為了保證產(chǎn)品質(zhì)的均一性,為了能減輕單調(diào)或繁重的體力勞動、提高生產(chǎn)效率,為了降低成本,都已廣泛使用了氣動技術(shù)。在縫紉機(jī)、自行車、手表、洗衣機(jī)、自動和半自動機(jī)床等許多行業(yè)的零件加工和組裝生產(chǎn)線上,工件的搬運(yùn)、轉(zhuǎn)位、定位、夾緊、進(jìn)給、裝卸、裝配、清洗、檢測等許多工序中都使用氣動技術(shù).氣動木工機(jī)械可完成掛膠、壓合、切割、刨光、開槽、打棒、組裝等許多作業(yè)。自動噴氣織布機(jī)、自動清洗機(jī)、冶金機(jī)械、印刷機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、制鞋機(jī)械、塑料制品生產(chǎn)線、人造革生產(chǎn)線、玻璃制品加工線等許多場合,都大量使用了氣動技術(shù)。
4、包裝自動化的實現(xiàn)
氣動技術(shù)還廣泛應(yīng)用于化肥、化工、糧食、食品、藥品等許多行業(yè),實現(xiàn)粉狀、粒狀、塊狀物料的自動計量包裝。用于煙草工業(yè)的自動卷煙和自動包裝等許多工序。用子對粘稠液體(如油漆、油墨、化妝品、牙青等)和有毒氣體(如煤氣等)的自動計量灌裝。由上面所舉例子可見,氣動技術(shù)在各行各業(yè)已得到廣泛的應(yīng)用。
氣動技術(shù)優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
氣動技術(shù)與其他的傳動和控制方式(如機(jī)械方式、電氣方式、電子方式、液壓方式)相比,優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)如下:
氣動技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):
1、氣動裝置結(jié)構(gòu)簡單、輕便、安裝維護(hù)簡單。壓力等級低、故使用安全。
2、工作介質(zhì)是取之不盡的空氣、空氣本身不花錢。排氣處理簡單,不污染環(huán)境,成本低。
3、輸出力以及工作速度的調(diào)節(jié)非常容易。氣缸的動作速度一般為50~500mm/s,比液壓和電氣方式的動作速度快。
4、可靠性高,使用壽命長。電器元件的有效動作次數(shù)約為百萬次,而SMC的一般電磁閥的壽命大于3000萬次,小型閥超過2億次。
5、利用空氣的壓縮性,可貯存能量,實現(xiàn)集中供氣??啥虝r間釋放能量,以獲得間歇運(yùn)動中的高速響應(yīng)??蓪崿F(xiàn)緩沖。對沖擊負(fù)載和過負(fù)載有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。在一定條件下,可使氣動裝置有自保持能力。
6、全氣動控制具有防火、防爆、防潮的能力。與液壓方式相比,氣動方式可在高溫場合使用。
7、由于空氣流動損失小,壓縮空氣可集中供應(yīng),遠(yuǎn)距離輸送。
氣動技術(shù)的缺點(diǎn):
1、由于空氣有壓縮性,氣缸的動作速度易受負(fù)載的變化而變化。采用氣液聯(lián)動方式可以克服這一缺陷。
2、氣缸在低速運(yùn)動時候,由于摩擦力占推力的比例較大,氣缸的低速穩(wěn)定性不如液壓缸。
3、雖然在許多應(yīng)用場合,氣缸的輸出力能滿足工作要求,但其輸出力比液壓缸小。