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1、第3期(总第93期)液 压 气 动 与 密 封No.3(SerialNo.93)2002年6月Hyd.Pneum.&SealsJune.2002气动技术的近期发展及其影响因素裘华徕中图分类号:TH138 文献标识码:B 文章编号:1008-0813(2002)3-01-04 在流控领域里,近年来气动产品产值所占的比再举个非工业现场的例子:戴在手腕上的血压计,就例,已达到32%左右,而1980年,这一比例还只有在极小的空间里包容了电子线路、显示、传感、气阀、20%。毋庸置疑,这一高速发展还将继续下去。影气泵等功能。响今后气动技术发展的
2、因素,无论直接或间接,综合这一发展趋势,受到微型化进程的影响。而限起来,可以分为下列几个方面:制微型化的,除了流体力学对尺寸的基本要求以外,1 从功能集成到模块或系统还有控制信号入端功耗与元件输出功率的关系。到元件上各种功能的集成,根本的目的在于降低一定程度,就只有采用新材料或工艺,新工作原理或设计和安装调试的工作量,减省器件要求的空间。机制,才能提供新的发展空间。这一要求与趋向,表现在工业自动化领域的所有方面,对于每一个气动产品的生产厂家都是一个继续维持竞争能力的关键。气动元件上的功能集成,在开始的阶段,纯粹是以机械为基础的。气缸上带缓
3、冲功能或方型活塞杆具有抗扭功能,这类例子比比皆是。90年代初,ISO5599/2比ISO5599/1表现出来的进步,就是电控阀的安装底板上包含了线圈的电接点。目前市场上,先进的厂家提供的气-电一体化气控单元,如FESTO公司的阀岛,已包含传感、总线接口、可编程控制等各种功能;而在气缸上,除常见的机械功能以外,多维动作的组合或兼有伺服调节用的位移传感图2HMP机器手集驱动、导向、传感、抓手为一体,反映功能等,也已不再成为难题。了气动产品功能模块化的发展方向工业现场上要求的,不仅是功能集成的元件,也有整体模块或系统。这里所谓的系统,是指气动执
4、行机构、控制元件、机械装置及电子智能部分组合起来的功能模块,具有某种通用性。通过自由组合,可以大量简化设计人员的工作,降低设备的设计和生产成本。进一步小型及微型化小型化及微型化的要求来自节能、 图1集成了控制阀、AS-i总线端子、传感器,由于利用型材的气通道而只需一个进气接头的双作用气缸产品集成化和应用现场。为这一发展提 值得注意的是,人们往往将“集成”理解为在机供了新机会的则是新材料、新工艺以及新技术的应械或气动元件上安装电子部分。实际上,也有在电用。举例来说,使用压电效应元件取代传统的电磁子单元上安装气动元件的方式。举例来说,一个
5、小线圈,使用硅片技术取代或部分取代传统的机加工,型的比例阀,完全可以安置在印刷电路板上,这样,不仅使元件的进一步微型化成为可能,而且给电子可编程控制器或IPC就可能有气动的输入输出端。控制智能和气动的集成提供了全新的发展空间。西门子公司就提供安装有电控阀的可编程控制器。目前已经存在的,有利用压电效应制作的减压©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.2 液 压 气 动 与 密 封 2002年第3期
6、阀,整体重量约150克,流量略高于100升/分,功耗高,已由原来的10MB/S提高到10GB/S,完全可以满0.25瓦。利用硅晶片制作的换向阀也已经处于实足现场控制的要求。同时,基于TCP/IP通讯协议,验室阶段。Ethernet可以十分方便地与Internet结合使用,为CIM生产技术打开方面之门。这些,都不可避免地对气动技术产生深刻的影响。目前,可接Ethernet的工控机(IPC)已开始部分地取代带现场总线接口的可编程控制器。气动元件、IPC和Ethernet的有机集成结合的优点是明显的:图3“硅片阀”尚处试制阶段。未来的批量生产将
7、类同·控制和反馈于今天的计算机芯片信号的快速传送;总线与内置工控机·现场信号与现代接口技术在工业自动化领域的应用,目前生产管理系统PC主要体现为三种形式:现场总线(Fieldbus)、以太网的直接通讯,可简(Ethernet)和AS-i(AxisandSensorInterface)。其共化信号转换单元并图5Beck单片IPC同特点是用串行方式实现信号传递。主要优点是各十分方便地实现通过Internet对自控设备的监视和动作单元之间简洁的连线,安装与调试成本大幅度操作;降低和故障诊断的方便。·进一步提高气动模块的智能与灵活性,使模块现场总
8、线是为了满足在实际应用中对可编程控独立实现一定的自动过程控制成为可能。制器外围接口系统和元件的要求而发展起来的。这目前用Pentium芯片制作的IPC价格已下降到些要求主要为信号传递距离、速度
