气动技术的应用范围大
一、气动技术简介和发展
气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。 气动技术与传统的液压技术相比,有以下优点:
(1)结构简单轻便、方便安装维护；
(2)输出速度一般在50~500mm/s,速度快于液压和电气方式；
(3)对冲击负载和负载过载的适应能力较强；
(4)可靠性高、使用寿命长、安全无污染且成本较低。
由于气动技术具有以上的使用优点，气动技术在世界工业企业得到了广泛的应用。虽然气动技术在各工业部门已经获得了广泛应用，但是，在许多应用之间还是存在着相当大差异的。就应用气动技术来说，最基本条件就是要有一台空气压缩机，对已有用于其它用途的空气压缩机的地方，应用气动技术就更方便些。特别是在一些非生产加工部门，如畜牧业、种植业或服装业，情况更是如此。在机器设备制造领域中，大多数场合都有空气压缩机，且气动技术已有应用，每个应用项目在本质上也有许多相似之处。
当然，气动技术也有一些缺点：气体的压缩性使得气动元件的动作速度，容易受到负载变化的影响。气动设备的输出力能满足大部分的工业操作需要，但是和液动设备相比，气动设备的输出力还是要小一些。另外，气缸在低速运动时，受摩擦力影响较大，稳定性稍差。
二、气动技术的主要应用
气动技术的应用范围大, 广泛应用于各个领域, 不仅用于生产、工程自动化和机械化中, 还渗透到医疗保健和日常生活中。气动系统具有防火、防爆等特点, 可应用于矿山、石油、天然气、煤气等设备。还因其耐高温, 适用于火力发电设备、焊接夹紧装置等。同时, 它容易净化, 可用于半导体制造、纯水处理、医药、香烟制造等设备。气动系统的高速工作性能, 在冲床、压机、压铸机械、注塑机等设备中得到了广泛的应用, 还用于工件的装配生产线、包装机械、印刷机械、工程机械、木工机械和金属切削机床和纺织设备等。
下面介绍一些应用实例。
1 ．汽车制造行业
现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线，几乎无一例外地采用了气动技术。如：车身在每个工序的移动；车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位；点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气缸及相应的气动控制系统。高频率的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动技术应用之一。另外，搬运装置中使用的高速气缸（最大速度达3m/s）、复合控制阀的比例控制技术都代表了当今气动技术的新发展。
2 ．电子、半导体制造行业
在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显象管、纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定位置上。对加速度限制十分严格的芯片搬运系统，采用了平稳加速的SIN气缸。这种气缸具有特殊的加减速机构，可以平稳地将盛满水的水杯从A点送到B点，并保证水不溢出。为了提高试验效率和追求准确的试验结果，摩托罗拉采用了由SMC小型气缸和控制阀构成的携带式电话的性能寿命试验装置，不仅可以随意地改变按键频度，还可以根据需要，随时改变按键的力度．对环境洁净度要求高的场所，可以选用洁净系列的气动元件，这种系列的气缸、气阀及其它元件有特殊的密封措施。
3 ．生产自动化的实现
60年代，气动技术主要用于比较繁重的作业领域作为辅助传动。现在，在工业生产的各个领域，为了保证产品品质的均一性，为了能减轻单调或繁重的体力劳动、提高生产效率，为了降低成本，都已广泛使用了气动技术。在缝纫机、自行车、手表、洗衣机、自动和半自动机床等许多行业的零件加工和组装生产线上，工件的搬运、转位、定位、夹紧、进给、装卸、装配、清洗、检测等许多工序中都使用气动技术。气动木工机械可完成挂胶、压合、切割、刨光、开槽、打棒、组装等许多作业。自动喷气织布机、自动清洗机、冶金机械、印刷机械、建筑机械、农业机械、制鞋机械、塑料制品生产线、人造革生产线、玻璃制品加工线等许多场合，都大量使用了气动技术。
4 ．包装自动化的实现
气动技术还广泛应用于化肥、化工、粮食、食品、药品等许多行业，实现粉状、粒状、块状物料的自动计量包装。用于烟草工业的自动卷烟和自动包装等许多工序。用子对粘稠液体（如油漆、油墨、化妆品、牙青等）和有毒气体（如煤气等）的自动计量灌装。由上面所举例子可见，气动技术在各行各业已得到广泛的应用。
图1.自动化生产线
图1为自动化生产线，其中多处用到了气动技术，如气动卡爪，真空吸盘，气缸等。
5.医学领域的运用
5.1人造肌肉，用于助力器
仿生气动肌腱（人工肌肉）是一种新型的拉伸型执行元件,是2000年新概念气动元件。它不是一根普通的橡胶管,而是一个能量转换装置。如同人类的肌肉那样能产生很强的收缩力,它以崭新的设计构思突破了气动驱动器作功必须由气体介质(流体)推动活塞这一传统概念。与传统的气缸相比,气缸具有活塞、(或叶片)活塞杆、密封圈、缸筒、端盖等零部件,但仿生气动肌腱却“简单”得多,它没有活塞、活塞杆、缸筒、密封圈等诸多零部件。它只是一段包裹着特殊纤维格栅网的橡胶织物管和两端接头连接而组成没有任何像气缸活塞运动那样所产生的摩擦运动。然而,当管内通入压缩空气后,仿生气动肌腱却能产生相当于同缸径气缸10倍的拉伸力。
工作原理：仿生气动肌腱实质上是一根包裹着特殊纤维格栅网的橡胶织物管与两端连接接头。特殊材质纤维格栅网预先嵌入在能承受高负载、高吸收能力的橡胶材料之中。当仿生气动肌腱内有工作压力后,橡胶管开始变形,使格栅中的纤维网格夹角α变大,在直径方向产生膨胀力,在长度方向收缩。气动肌腱便产生拉伸力。当工作压力被释放后,弹性的橡胶材料迫使特殊纤维格栅回复到原来位置。
图2.人造肌肉
5.2管道探测器（用于医疗介护）
结肠镜的机械系统要足够柔软，能与肠道的弯曲相适应，而不能损坏肠道，这些都能够用气动技术实现。
图3.用于结肠镜的气动执行器
通过脉动气压驱动薄壁气管，在表面产生波浪式的变形，使得结肠镜向深处前进更加方便自如，与常规方式相比较优势非常明显。
图4.模拟结肠镜的工作过程
除了工业生产和医疗上的应用之外，在游乐场的过山车上的刹车装置，机械制作的动物表演以及人形报时钟的内部，均采用了气动技术，实现细小的动作。
三、气动技术应用发展趋势
由于它具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单等优点，广泛应用于各种机械和生产线上。 气动技术应用面的扩大是气动工业发展的标志。气动元件的应用主要为两个方面：维修和配套。铁道扳岔、机车轮轨润滑、列车的煞车、街道清扫、特种车间内的起吊设备、军事指挥车等都用上了专门开发的国产气动元件。这说明气动技术已“渗透”到各行各业，并且正在日益扩大。
1. 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。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，是气动元件与光电子技术结合的产物。它能直接接受传感器的信号，当信号满足指定条件时，不必通过外部控制器，即可自行完成动作，达到控制目的。它已经应用在物体的传送带上，能识别搬运物体的大小，使大件直接下送，小件分流。
2.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第一个发展方向。国外已开发了仅大拇指大小、有效截面积为0.2mm2的超小型电磁阀。能开发出外形尺寸小而流量较大的元件更为理想。为此，相同外形尺寸的阀，流量已提高2~3.3倍。有一种系列的小型电磁阀，其阀体宽仅10mm，有效面积可达5mm2;宽15mm,有效面积达10mm2等。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。
3.执行元件的定位精度提高刚度增加，活塞杆不回转，使用更方便
为了提高气缸的定位精度，附带制动机构和伺服系统的气缸应用越来越普遍。带伺服系统的气缸，即使供气压力和所负的载荷变化，仍可获得±0.1mm的定位精度。在国际展览会上，各种异型截面缸筒和活塞杆的气缸甚多
4. 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。如果贯彻这些国际标准，国内的缸筒、端盖、气源处理铸件和管接头等都难达到标准要求。除耐压试验处，结构上也作了某些规定，如气源处理的透明壳外部规定要加金属防护罩。
5. 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。根据日本专家预测，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。电磁阀的响应时间将小于10ms，寿命提高到5000万次以上。美国有一种间隙密封的阀，由于阀芯悬浮在阀体内，相互不接触，在无需润滑下，寿命高达2亿次。
6.各种异型截面缸筒和活塞杆的气缸
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精度。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。多功能化、复合化，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。
7.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。欧洲市场上油雾器已属淘汰的产品，普遍做到了无油润滑。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，过滤精度已达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。
