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气动技术朝着真正机电一体化方向发展

过去,人们认为液压驱动的工作介质——液压油是需花钱买的,而气动驱动中的压缩空气一度被认为是免费的,是取之不尽,用之不竭的,或者说是非常低廉的,由此,造成的浪费非常巨大。21世纪后,国外许多气动厂商及研究机构开始认识到压缩空气是非常贵的,空压机所消耗的电能,仅有19%转化成压缩空气,剩下的81%转化为热能,1 m3压缩空气成本视不同空压机效力,我国约0.08~o.11元。而电驱动产品的成本又在不断下降,因此,在考虑驱动方案时,是否采用气缸?或是电驱动?存在着比较和选择。在气动元件开发、系统设计上,开始计较有效耗气指标,如何节约压缩空气无谓消耗,如省空气的真空发生器,带导向装置的气动驱动器.阀岛等一系列气动节能产品;同时,还包括如何消除泄漏,如何提高空气质量。减少元件提早失效的漏气。气动系统的节省耗气设计等等。一项全面气动节能技术的工作开始了,气动元件低碳化是气动技术发展的指针,以后气动元件的开发及系统设计都将围绕着这一前提进行。

1.电缸及电驱动系统
由于电驱动的技术日趋成熟和成本的下降,压缩空气成本昂贵,使得原排斥电驱动产品的气动行业,开始研发并销售与气驱动相融合的成套电驱动技术,包括电驱动轴,步进电机、步进电机控制器、伺服电机、伺服电机控制器,以及气驱动与电驱动之间的互相模块化联结系统,并纳入一些国外公司的销售产品样本目录中,最终得以实现提供整套自动化解决方案。如德国的Festo公司、Bosch公司,美国的Parker公司,在电驱动产品,模块化的抓取系统产品上系列齐全。而日本的SMC公司、CKD公司等也有部分电驱动产品。
需要说明的是:对电驱动产品开发的先进设计思想是,以模块化抓取系统为轴心。开发立柱式、门架式和悬臂梁式几大主要抓取模式。当电驱动产品还没有ISO国际标准情况下(连接尺寸),有杆电缸参照现有气缸的国际标准(如:有杆电缸参照IS015552国际标准气缸),是气动元件制造厂商销售电驱动产品的一大优势。同时,也看到目前无杆气缸还没有形成lSO国际标准,这将给无杆的电驱动产品的接口标准化带来困难和障碍,应引起业界人士的重视。

2.模块化的抓取系统
在上述电驱动产品中已经提到模块化的抓取系统,电驱动可以以单独一个轴向方向运动,也可以X.Y或X.Y-Z三轴向运动。而模块化的抓取系统指的是多轴方向的运动标准化模式,以气驱动和电驱动互相结合的方式,以即插即用的形式出现在客户面前。当生产流水线上,需生产不同规格产品时,模块化的抓取系统仅改变某一个部件或增加某一部件便能满足生产要求。在电子行业、小零部件装配业及高节奏的自动流水线应用十分广泛。这类模块化抓取产品常以带导向装置的驱动器为基础(气驱动/电驱动),带有一个公共的接口界面(包括带现场总线接口界面),是符合现代自动流水线上--I'-]模块化系统产品,是今后的发展趋势。

3.创新产品的开发
在气动节能、提供整套自动化解决方案及系统的思想指导下,需要开发一系列创新产品,如:带分散与集中的控制并具诊断功能的模块化阀岛,气动压力比例阀,气动流量伺服阀,2ms高速开关阀,“压电芯片技术”制造的微型电磁阀或气动比例抓手,气动人工肌肉,带导轨的模块化导向系统装置,适合于生物、医药、医疗卫生、食品的气动元件等。创新产品开发中十分强调食品生产过程的卫生标准,继续加大对新产品、新材料、新工艺的开发研究与应用。

1)控制胗断/状态监测
未来的气动技术十分强调控制胗断,状态监测功能,十分强调具有通信胗断功能的统一接口界面,确保各种技术能无缝组合,特别体现在模块化气驱动/电驱动的现场总线接口界。因此在今后产品开发中应注意这一概念。
2)原气动基础产品
a)产品品种

通常,国际上领先的一家气动厂商所生产的气动产品,有几千个品种规格仍至上万种,而且还不断地在创新,可满足目前所有气动应用中所需产品,比我国所有气动制造厂生产的品种加起来还要多得多,目前还无法比较。
b)产品质量
国际上领先的气动厂商所生产的气动产品质量可靠,气缸寿命在5 000,-.10 000 km以上,电磁换向阀在3千万次~1亿次以上,均是国内产品10倍左右。
c)产品标准
气动产品标准化是一个长期困扰我国气动技术进步的一道难题,尤其是气缸的标准化,通过不断宣传,近年来稍有进步。欧美国家在对待气缸、电磁阀等方面认识统一,一致采用国际标准(气缸、阀外部连接尺寸),特别是在气缸的标准化方面,彻底删除不符合国际标准的原公司产品,在所有气缸产品目录中,一律标明符合IS015552标准(或IS06431+VD.MA24562标准)。采用统一的ISO标准对推广气动技术的应用及后续新产品开发都起了相当积极推动作用。

日本厂商坚持原公司产品的外部连接尺寸。而我国由于参照日本公司的产品较多,为了眼前的市场,标准化方面立场模糊,既要参照日本模式又要按照欧美的ISO标准形式,费钱又费精力,产品进步困难。