浅谈我国气动元件控制技术的未来发展趋势

　　我国的气动工业虽然达到了一定规模与技术水平，但是与国际先进水平相比，差距甚大。我国气动产品产值只占世界总产值的1.3%，仅为美国的1/21，日本的1/15，德国的1/8。

　　气动技术，全称气压传动与控制技术，是生产过程自动化和机械化的有效手段之一，具有高速高效、清洁安全、低成本、易维护等优点，被广泛应用于轻工机械领域中，在食品包装及生产过程中也正在发挥越来越重要的作用。

　　气动执行元件主要用于作直线往复运动。在工程实际中，这种运动形式应用多，如许多机器或设备上的传送装置、产品加工时工件的进给、工件定位和夹紧、工件装配以及材料成形加工等都是直线运动形式。但有些气动执行元件也可以作旋转运动，如摆动气缸（摆动角度可达360°）。在气动技术应用范围内，除个别情况外，对完成直线运动形式来说，无论是从技术还是从成本角度看，全机械涉笔都无法与气动设备相比。（从技术和成本角度看，气缸作为执行元件是完成直线运动的形式，如同用电动机来完成旋转运动一样。）在气动技术中，控制元件与执行元件之间的相互作用是建立在一些简单元件基础上的。

　　我国的气动工业虽然达到了一定规模与技术水平，但是与国际先进水平相比，差距甚大。我国气动产品产值只占世界总产值的1.3%，仅为美国的1/21，日本的1/15，德国的1/8。这与10多亿人口的大国很不相称。

　　由于气动技术越来越多地应用于各行业的自动装配和自动加工小件、特殊物品的设备上，原有传统的气动元件性能正在不断提高，同时陆续开发出适应市场要求的新产品，使气动元件的品种日益增加，其发展趋势主要有以下几个方面：

　　体积更小，重量更轻，功耗更低。在电子元件、药品等制造行业中，由于被加工件体积很小，势必限制了气动元件的尺寸，小型化、轻型化是气动元件的个发展方向。

　　国外电磁阀的功耗已达0.5W，还将进一步降低，以适应与微电子相结合。

　　气源处理组合件，国内外大多采用了积木式的砌块结构，不仅尺寸紧凑，而且结合、维修都很方便。

　　执行元件的定位提高，刚度增加，活塞杆不回转，使用更方便。为了提高气缸的定位，附带制动机构和伺服系统的气缸应用越来越普遍。

　　在国际展览会上，各种异型截面缸筒和活塞杆的气缸甚多，这类气缸由于活塞杆不会回转，应用在主机上时，无须附加导向装置即可保持一定。此外还开发了不少带各种导向机构的气缸和气缸滑动组件。

　　气缸筒外形已不限于圆形、而是方形、米字形或其它形状，在型材上开了导向槽、传感器和开关的安装槽等，让用户安装使用更方便。

　　为了方便用户，适应市场的需要开发了各种由多只气动元件组合并配有控制装置的小型气动系统。如用于移动小件物品的组件，是将带导向器的两只气缸分别按X轴和Z轴组合而成。该组件可搬动3kg重物，配有电磁阀、程控器，结构紧凑，占有空间小，行程可调整。又如一种上、下料模块，有七种不同功能的模块形式，能完成精密装配线上的上、下料作业，可按作业内容将不同模块任意组合。

　　更高的安全性和可靠性。从近几年的气动技术国际标准可知，标准不仅提出了互换性要求，并且强调了安全性。管接头、气源处理外壳等耐压试验的压力提高到使用压力的4～5倍，耐压时间增加到5～15min，还要在高、低温度下进行试验。

　　气动元件的许多使用场合，如轧钢机、纺织流水线等，在工作时间内不能因为气动元件的质量问题而中断，否则会造成巨大损失，因此气动元件的工作可靠性显得非常重要。在航海轮船上，使用的气动元件不少，但能打进这个领域的气动元件厂不多，原因是其对气动元件的可靠性要求特别高，必须通过有关国际机械的。实际上，单个气动元件（如各种类型气缸和控制阀）都可以看成是模块式元件，这是因为气动元件必须进行组合，才能形成一个用于完成某一特定作业的控制回路。广义上讲，气动设备可以应用于任何工程领域。气动设备常常是由少量气动元件和若干个气动基本回路组合而成的。气动控制系统的组成具有可复制性，这为组合气动元件的产生与应用打下了基础。一般来说，组合气动元件内带有许多预定功能，如具有12步的气-机械步进开关，虽然被装配成一个控制单元，但却可用来控制几个气动执行元件。间歇式进料器也常作为整个机器的一个部件来提供。这样就大大简化了气动系统的设计，减少了设计人员和现场安装调试人员的工作量，使气动系统成本大大降低。采用气动技术解决工业生产中的问题时，其特征是灵活性强，既适用于解决某种问题的气动技术方案，也适用于解决其它场合的相同或相似的问题。既然空气动力在气源与完成各种操作的工位之间不需要安装复杂的机械设备，因此，在各工位相距较远的场合应用气动技术是再合适不过了。

　　向高速、高频、高响应、高寿命方向发展。为了提高生产设备的生产效率，提高执行元件的工作速度势在必行。现在我国的气缸工作速度一般在0.5m/s以下。根据日本预测，五年以后大部分的气缸工作速度将提高到1～2m/s，有的要求达5m/s。气缸工作速度的提高，不仅要求气缸的质量提高，而且结构上也要相应改进，例如要配置油压吸震器以增加缓冲效果等。电磁阀的响应时间将小于10ms，寿命提高到5000万次以上。

　　普遍使用无油润滑技术，满足某些特殊要求。由于环境污染以及电子、医疗、食品等行业的要求，环境中不允许有油，因此无油润滑是气动元件的发展趋向，同时无油润滑可使系统简化。此外，为了满足某些特殊要求，除臭、除菌和精密过滤器正在不断开发，过滤已达0.1～0.3μm，过滤效率已达99.9999%。

　　针对某些特殊要求，改进和开发气动产品，即可占领一块市场，获得不小的经济效益，这已被大家共识。济南华能气动元器件公司为铁路编组和轮轨润滑的特殊要求开发了气缸和阀，受到了铁道部门的关注。

　　使用新材料，与新技术相结合。国外开发了膜式干燥器，该干燥器利用高科技的反渗析薄膜滤去压缩空气中的水分，有节能、寿命长、可靠性高、体积小、重量轻等特点、适用于流量不大的场合。

　　以聚四氟乙稀为主体的复合材料制造的气动密封件能耐热（260℃），耐寒（-55℃）和耐磨，其使用场合越来越多。

　　为了提高质量，真空压铸、氢氧爆炸去毛刺等新技术正在气动元件制造中逐步推广。便于保养、维修和使用。国外正在研究使用传感器实现气动元件及系统具有故障预报和自诊断功能。

　　从上述的气动技术发展方向可知，在气动产品的开发上我们有许多工作可做。任何一个气动元件厂，即使其规模不大，只要突破一个方面，并保持技术，就可以在市场上占一席之地，在激烈的竞争中获得生存和发展。

　　与电子技术结合，大量使用传感器，气动元件智能化。带开关的气缸国内已普遍使用，开关体积将更小，性能更高，可嵌入气缸缸体；有些还带双色显示，可显示出位置误差，使系统更可靠。用传感器代替流量计、压力表、能自动控制压缩空气的流量、压力，可以节能并保证使用装置正常运行。气动伺服定位系统已有产品进入市场。该系统采用三位五通气动伺服阀，将预定的定位目标与位置传感器的检测数据进行比较，实施负反馈控制。气缸速度达2m/s、行程300mm时，系统定位±0.1mm。日本试制成功一种新型智能电磁阀，这种阀配带有传感器的逻辑回路塑料工业网，是气动元件与光电子技术结合的产物。