FESTO氣動元件工作原理

FESTO氣動元件氣動元件通過氣體的壓強或膨脹產(chǎn)生的力來做功的元件，即將壓縮空氣的彈性能量轉(zhuǎn)換為動能的機件。如氣缸、氣動馬達、蒸汽機等。氣動元件是一種動力傳動形式，亦為能量轉(zhuǎn)換裝置，利用氣體壓力來傳遞能量。

1、氣動裝置結構簡單、輕便、安裝維護簡單。介質(zhì)為空氣，較之液壓介質(zhì)來說不易燃燒，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小于1M/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，而一般電磁閥的壽命大于3000萬次，某些質(zhì)量好的閥超過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，以獲得間歇運動中的高速響應?？蓪崿F(xiàn)緩沖。對沖擊負載和過負載有較強的適應能力。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，遠距離輸送

Festo 產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異、使用壽命長。其特點是：工作效率高、可靠性高、精確度高、安裝便捷、安全性好。最為重要的，F(xiàn)esto提供了最全面的氣動、電動產(chǎn)品和相關服務，在氣動及其關聯(lián)領域內(nèi)第一家從真正意義上實現(xiàn)了產(chǎn)品和服務的完全覆蓋，實現(xiàn)了產(chǎn)品與服務完全來源自同一品牌。

Festo 產(chǎn)品在許多行業(yè)得到廣泛應用，例如汽車、電子、食品加工和包裝、抓取裝配和工業(yè)機器人、水處理、化工、橡膠、塑料、紡織、機床、冶金、建筑機械、軌道交通、造紙和印刷等行業(yè)。為了應對各個不同行業(yè)的特殊需求，費斯托下設有 汽車、 食品與包裝 、 電子、抓取系統(tǒng) 、過程控制5個行業(yè)管理部門，專門應對這些行業(yè)的特殊要求。

FESTO氣動元件的應用主要為兩個方面：維修和配套。過去國產(chǎn)氣動元件的銷售要用于維修，近幾年，直接為主要配套的銷售份額逐年增加。國產(chǎn)氣動元件的應用，從價值數(shù)千萬元的冶金設備到只有1~2百元的椅子。鐵道扳岔、機車輪軌潤滑、列車的煞車、街道清掃、特種車間內(nèi)的起吊設備、軍事指揮車等都用上了專門開發(fā)的國產(chǎn)氣動元件。這說明氣動技術已“滲透”到各行各業(yè)，并且正在日益擴大。 我國的氣動工業(yè)雖然達到了一定規(guī)模與技術水平，但是與國際先進水平相比，差距甚大。我國氣動產(chǎn)品產(chǎn)值只占世界總產(chǎn)值的1.3%，僅為美國的1/21，日本的1/15，德國的1/8。這與10多億人口的大國很不相稱。從品種上看，日本一家公司有6500個品種，我國只有它的1/5。產(chǎn)品性能和質(zhì)量水平的差距也很大。 由于氣動技術越來越多地應用于各行業(yè)的自動裝配和自動加工小件、特殊物品的設備上，原有傳統(tǒng)的氣動元件性能正在不斷提高，同時陸續(xù)開發(fā)出適應市場要求的新產(chǎn)品，使氣動元件的品種日益增加，其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面： 體積更小，重量更輕，功耗更低.在電子元件、藥品等制造行業(yè)中，由于被加工件體積很小，勢必限制了氣動元件的尺寸，小型化、輕型化是氣動元件的第一個發(fā)展方向。國外已開發(fā)了僅大拇指大小、有效截面積為0.2mm2的超小型電磁閥。能開發(fā)出外形尺寸小而流量較大的元件更為理想。為此，相同外形尺寸的閥，流量已提高2~3.3倍。有一種系列的小型電磁閥，其閥體寬僅10mm，有效面積可達5mm2;寬15mm,有效面積達10mm2等。 國外電磁閥的功耗已達0.5W，還將進一步降低，以適應與微電子相結合。 氣源處理組合件，國內(nèi)外大多采用了積木式的砌塊結構，不僅尺寸緊湊，而且結合、維修都很方便。 執(zhí)行元件的定位精度提高，剛度增加，活塞桿不回轉(zhuǎn)，使用更方便.為了提高氣缸的定位精度，附帶制動機構和伺服系統(tǒng)的氣缸應用越來越普遍。帶伺服系統(tǒng)的氣缸，即使供氣壓力和所負的載荷變化，仍可獲得±0.1mm的定位精度。 在國際展覽會上，各種異型截面缸筒和活塞桿的氣缸甚多，這類氣缸由于活塞桿不會回轉(zhuǎn)，應用在主機上時，無須附加導向裝置即可保持一定精度。此外還開發(fā)了不少帶各種導向機構的氣缸和氣缸滑動組件，例如具有兩根導向桿的氣缸、雙活塞桿雙缸筒氣缸等。 氣缸筒外形已不限于圓形、而是方形、米字形或其它形狀，在型材上開了導向槽、傳感器和開關的安裝槽等，讓用戶安裝使用更方便。 多功能化，復合化.為了方便用戶，適應市場的需要開發(fā)了各種由多只氣動元件組合并配有控制裝置的小型氣動系統(tǒng)。如用于移動小件物品的組件，是將帶導向器的兩只氣缸分別按X軸和Z軸組合而成。該組件可搬動3kg重物，配有電磁閥、程控器，結構緊湊，占有空間小，行程可調(diào)整。又如一種上、下料模塊，有七種不同功能的模塊形式，能完成精密裝配線上的上、下料作業(yè)，可按作業(yè)內(nèi)容將不同模塊任意組合。還有一種機械手是由外形小并能改變擺動角度的擺動氣缸與夾頭的組合件，夾頭部位有若干種夾頭可選配。 與電子技術結合，大量使用傳感器，氣動元件智能化.帶開關的氣缸國內(nèi)已普遍使用，開關體積將更小，性能更高，可嵌入氣缸缸體；有些還帶雙色顯示，可顯示出位置誤差，使系統(tǒng)更可靠。用傳感器代替流量計、壓力表、能自動控制壓縮空氣的流量、壓力，可以節(jié)能并保證使用裝置正常運行。氣動伺服定位系統(tǒng)已有產(chǎn)品進入市場。該系統(tǒng)采用三位五通氣動伺服閥，將預定的定位目標與位置傳感器的檢測數(shù)據(jù)進行比較，實施負反饋控制。氣缸最大速度達2m/s、行程300mm時，系統(tǒng)定位精度±0.1mm。日本試制成功一種新型智能電磁閥，這種閥配帶有傳感器的邏輯回路，是氣動元件與光電子技術結合的產(chǎn)物。它能直接接受傳感器的信號，當信號滿足指定條件時，不必通過外部控制器，即可自行完成動作，達到控制目的。它已經(jīng)應用在物體的傳送帶上，能識別搬運物體的大小，使大件直接下送，小件分流。 更高的安全性和可靠性.從近幾年的氣動技術國際標準可知，標準不僅提出了互換性要求，并且強調(diào)了安全性。管接頭、氣源處理外殼等耐壓試驗的壓力提高到使用壓力的4~5倍，耐壓時間增加到5~15min，還要在高、低溫度下進行試驗。如果貫徹這些國際標準，國內(nèi)的缸筒、端蓋、氣源處理鑄件和管接頭等都難達到標準要求。除耐壓試驗處，結構上也作了某些規(guī)定，如氣源處理的透明殼外部規(guī)定要加金屬防護罩。 氣動元件的許多使用場合，如軋鋼機、紡織流水線等，在工作時間內(nèi)不能因為氣動元件的質(zhì)量問題而中斷，否則會造成巨大損失，因此氣動元件的工作可靠性顯得非常重要。在航海輪船上，使用的氣動元件不少，但能打進這個領域的氣動元件廠不多，原因是其對氣動元件的可靠性要求特別高，必須通過有關國際機械的認證。 向高速、高頻、高響應、高壽命方向發(fā)展.為了提高生產(chǎn)設備的生產(chǎn)效率，提高執(zhí)行元件的工作速度勢在必行?，F(xiàn)在我國的氣缸工作速度一般在0.5m/s以下。根據(jù)日本專家預測，五年以后大部分的氣缸工作速度將提高到1~2m/s，有的要求達5m/s。氣缸工作速度的提高，不僅要求氣缸的質(zhì)量提高，而且結構上也要相應改進，例如要配置油壓吸震器以增加緩沖效果等。電磁閥的響應時間將小于10ms，壽命提高到5000萬次以上。美國有一種間隙密封的閥，由于閥芯懸浮在閥體內(nèi)，相互不接觸，在無需潤滑下，壽命高達2億次。 普遍使用無油潤滑技術，滿足某些特殊要求.由于環(huán)境污染以及電子、醫(yī)療、食品等行業(yè)的要求，環(huán)境中不允許有油，因此無油潤滑是氣動元件的發(fā)展趨向，同時無油潤滑可使系統(tǒng)簡化。歐洲市場上油霧器已屬淘汰的產(chǎn)品，普遍做到了無油潤滑。此外，為了滿足某些 特殊要求，除臭、除菌和精密過濾器正在不斷開發(fā)，過濾精度已達0.1~0.3μm，過濾效率已達99.9999%。 針對某些特殊要求，改進和開發(fā)氣動產(chǎn)品，即可占領一塊市場，獲得不小的經(jīng)濟效益，這已被大家共識。濟南華能氣動元器件公司為鐵路編組和輪軌潤滑的特殊要求開發(fā)了氣缸和閥，受到了鐵道部門的關注。 使用新材料，與新技術相結合.國外開發(fā)了膜式干燥器，該干燥器利用高科技的反滲析薄膜濾去壓縮空氣中的水分，有節(jié)能、壽命長、可靠性高、體積小、重量輕等特點、適用于流量不大的場合。 以聚四氟乙烯為主體的復合材料制造的氣動密封件能耐熱（260℃），耐寒（-55℃）和耐磨，其使用場合越來越多。 為了提高質(zhì)量，真空壓鑄、氫氧爆炸去毛刺等新技術正在氣動元件制造中逐步推廣。 便于保養(yǎng)、維修和使用.國外正在研究使用傳感器實現(xiàn)氣動元件及系統(tǒng)具有故障預報和自診斷功能。 從上述的氣動技術發(fā)展方向可知，在氣動產(chǎn)品的開發(fā)上我們有許多工作可做。任何一個氣動元件廠，即使其規(guī)模不大，只要突破一個方面，并保持技術領先，就可以在市場上占一席之地，在激烈的競爭中獲得生存和發(fā)展。 救生拋投器　的主要部件就是一個內(nèi)置氣缸帶折疊槍托的發(fā)射槍體，是氣動產(chǎn)品的典型應用。在水上救生和陸用救援發(fā)揮了很大的作用。

festo氣動元件在汽車行業(yè)中的應用：

一、提高生產(chǎn)率的直接途徑

Festo的創(chuàng)新氣動產(chǎn)品能提高大型沖壓流水線的工作效率，如鋼板在沖壓之前的分離工作就是用一組緊湊型高性能氣動元件來實現(xiàn)的，有下列幾種產(chǎn)品：

DNC標準氣缸

· 活塞直徑從32到125mm，行程從10到2000mm

· 符合當前所有的國際標準

· 所需安裝空間很小

· 氣缸傳感器可集成在傳感器槽中

· 終端位置的緩沖為標準配置

· 含蓋了標準氣缸應用場合的90%

· 有多種活塞桿的派生型和特殊設計結構可供選擇

· 活塞桿類型：雙出活塞桿、加強活塞桿型（用于較大的橫向負載）、加長活塞桿型、方形活塞桿型、抗扭轉(zhuǎn)活塞桿型（也可根據(jù)需要提供中空活塞桿型），帶內(nèi)螺紋活塞桿型或帶標準粗螺距

· 耐高溫的密封圈

· 恒速氣缸，行程速度可降至5mm/s

· 不含銅，不含聚四氟乙烯 （對PPV-A 和 PPV型號，缸徑為32到80mm）

· 耐腐蝕

CPV閥島

· 與現(xiàn)有的控制系統(tǒng)的互聯(lián)非常簡單

· 由于最大程度地提高了單元空間元件的密度，因此整體占用空間小

· 使用壽命及運行可靠性都有很大程度的提高

· 結構緊湊、流量大

· 可直接將閥島安裝在“現(xiàn)場”

· 標準化的閥主體設計結構

· 現(xiàn)場總線接口的使用替代了費力的單獨接線方式

二、工件的定位

Festo能針對具體的要求為客戶提供“定制”方案，以滿足在汽車生產(chǎn)中的個別需求。例如：用于提起鋼板的專用真空氣缸。這種Festo扁平氣缸具有抗扭轉(zhuǎn)的活塞桿且占用空間小，并能在要求的時間內(nèi)可靠地保持真空的存在。

三、鋼板的抓取

Festo提供了創(chuàng)新、全面的真空產(chǎn)品系列，如最新的模塊化真空吸盤。有多種形狀（扁平形、鐘罩形、波紋形）和多種接頭可供選擇，可建立超過2000種理想的解決方案。與真空閥組合使用提供了完美的控制方法。

四、 汽車車身的成型

汽車車身的沖壓及成型對精度的要求非常高。在空間非常小的情況下，無論是零部件的抓取，還是零部件的可靠夾緊、輸送與分離，或是零部件與零部件之間的找正及保持，F(xiàn)esto都可提供所需的精度。

作為汽車行業(yè)的合作伙伴，F(xiàn)esto氣動元件已經(jīng)在全球范圍內(nèi)參與到汽車行業(yè)的生產(chǎn)過程中，并發(fā)揮著重要的作用，比如在沖壓車間安全可靠地抓取鋼板，為車身制造過程提供創(chuàng)新的氣動方案，為噴漆車間提供潔凈的控制和動力氣源及確保裝配線平穩(wěn)運行的系統(tǒng)。正如您所看到的那樣，F(xiàn)esto的氣動元件總是能出色地完成汽車行業(yè)中的各項任務。2100433B

氣動技術應用面的擴大是氣動工業(yè)發(fā)展的標志。氣動元件的應用主要為兩個方面：維修和配套。過去國產(chǎn)氣動元件的銷售要用于維修，直接為主要配套的銷售份額逐年增加。國產(chǎn)氣動元件的應用，從價值數(shù)千萬元的冶金設備到只有1~2百元的椅子。鐵道扳岔、機車輪軌潤滑、列車的煞車、街道清掃、特種車間內(nèi)的起吊設備、軍事指揮車等都用上了專門開發(fā)的國產(chǎn)氣動元件。這說明氣動技術已“滲透”到各行各業(yè)，并且正在日益擴大。

我國的氣動工業(yè)雖然達到了一定規(guī)模與技術水平，但是與國際先進水平相比，差距甚大。我國氣動產(chǎn)品產(chǎn)值只占世界總產(chǎn)值的1.3%，僅為美國的1/21，日本的1/15，德國的1/8。這與10多億人口的大國很不相稱。從品種上看，日本一家公司有6500個品種，我國只有它的1/5。產(chǎn)品性能和質(zhì)量水平的差距也很大。

由于氣動技術越來越多地應用于各行業(yè)的自動裝配和自動加工小件、特殊物品的設備上，原有傳統(tǒng)的氣動元件性能正在不斷提高，同時陸續(xù)開發(fā)出適應市場要求的新產(chǎn)品，使氣動元件的品種日益增加，其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面：

體積更小，重量更輕，功耗更低.在電子元件、藥品等制造行業(yè)中，由于被加工件體積很小，勢必限制了氣動元件的尺寸，小型化、輕型化是氣動元件的第一個發(fā)展方向。國外已開發(fā)了僅大拇指大小、有效截面積為0.2mm2的超小型電磁閥。能開發(fā)出外形尺寸小而流量較大的元件更為理想。為此，相同外形尺寸的閥，流量已提高2~3.3倍。有一種系列的小型電磁閥，其閥體寬僅10mm，有效面積可達5mm2;寬15mm,有效面積達10mm2等。

國外電磁閥的功耗已達0.5W，還將進一步降低，以適應與微電子相結合。

氣源處理組合件，國內(nèi)外大多采用了積木式的砌塊結構，不僅尺寸緊湊，而且結合、維修都很方便。

執(zhí)行元件的定位精度提高，剛度增加，活塞桿不回轉(zhuǎn)，使用更方便.為了提高氣缸的定位精度，附帶制動機構和伺服系統(tǒng)的氣缸應用越來越普遍。帶伺服系統(tǒng)的氣缸，即使供氣壓力和所負的載荷變化，仍可獲得±0.1mm的定位精度。

在國際展覽會上，各種異型截面缸筒和活塞桿的氣缸甚多，這類氣缸由于活塞桿不會回轉(zhuǎn)，應用在主機上時，無須附加導向裝置即可保持一定精度。此外還開發(fā)了不少帶各種導向機構的氣缸和氣缸滑動組件，例如具有兩根導向桿的氣缸、雙活塞桿雙缸筒氣缸等。

氣缸筒外形已不限于圓形、而是方形、米字形或其它形狀，在型材上開了導向槽、傳感器和開關的安裝槽等，讓用戶安裝使用更方便。

多功能化，復合化.為了方便用戶，適應市場的需要開發(fā)了各種由多只氣動元件組合并配有控制裝置的小型氣動系統(tǒng)。如用于移動小件物品的組件，是將帶導向器的兩只氣缸分別按X軸和Z軸組合而成。該組件可搬動3kg重物，配有電磁閥、程控器，結構緊湊，占有空間小，行程可調(diào)整。又如一種上、下料模塊，有七種不同功能的模塊形式，能完成精密裝配線上的上、下料作業(yè)，可按作業(yè)內(nèi)容將不同模塊任意組合。還有一種機械手是由外形小并能改變擺動角度的擺動氣缸與夾頭的組合件，夾頭部位有若干種夾頭可選配。

與電子技術結合，大量使用傳感器，氣動元件智能化.帶開關的氣缸國內(nèi)已普遍使用，開關體積將更小，性能更高，可嵌入氣缸缸體；有些還帶雙色顯示，可顯示出位置誤差，使系統(tǒng)更可靠。用傳感器代替流量計、壓力表、能自動控制壓縮空氣的流量、壓力，可以節(jié)能并保證使用裝置正常運行。氣動伺服定位系統(tǒng)已有產(chǎn)品進入市場。該系統(tǒng)采用三位五通氣動伺服閥，將預定的定位目標與位置傳感器的檢測數(shù)據(jù)進行比較，實施負反饋控制。氣缸最大速度達2m/s、行程300mm時，系統(tǒng)定位精度±0.1mm。日本試制成功一種新型智能電磁閥，這種閥配帶有傳感器的邏輯回路，是氣動元件與光電子技術結合的產(chǎn)物。它能直接接受傳感器的信號，當信號滿足指定條件時，不必通過外部控制器，即可自行完成動作，達到控制目的。它已經(jīng)應用在物體的傳送帶上，能識別搬運物體的大小，使大件直接下送，小件分流。

更高的安全性和可靠性.從氣動技術國際標準可知，標準不僅提出了互換性要求，并且強調(diào)了安全性。

氣動元件的許多使用場合，如軋鋼機、紡織流水線等，在工作時間內(nèi)不能因為氣動元件的質(zhì)量問題而中斷，否則會造成巨大損失，因此氣動元件的工作可靠性顯得非常重要。在航海輪船上，使用的氣動元件不少，但能打進這個領域的氣動元件廠不多，原因是其對氣動元件的可靠性要求特別高，必須通過有關國際機械的認證。

向高速、高頻、高響應、高壽命方向發(fā)展.為了提高生產(chǎn)設備的生產(chǎn)效率，提高執(zhí)行元件的工作速度勢在必行。我國的氣缸工作速度一般在0.5m/s以下。根據(jù)日本專家預測，五年以后大部分的氣缸工作速度將提高到1~2m/s，有的要求達5m/s。氣缸工作速度的提高，不僅要求氣缸的質(zhì)量提高，而且結構上也要相應改進，例如要配置油壓吸震器以增加緩沖效果等。電磁閥的響應時間將小于10ms，壽命提高到5000萬次以上。美國有一種間隙密封的閥，由于閥芯懸浮在閥體內(nèi)，相互不接觸，在無需潤滑下，壽命高達2億次。

普遍使用無油潤滑技術，滿足某些特殊要求.由于環(huán)境污染以及電子、醫(yī)療、食品等行業(yè)的要求，環(huán)境中不允許有油，因此無油潤滑是氣動元件的發(fā)展趨向，同時無油潤滑可使系統(tǒng)簡化。歐洲市場上油霧器已屬淘汰的產(chǎn)品，普遍做到了無油潤滑。此外，為了滿足某些

特殊要求，除臭、除菌和精密過濾器正在不斷開發(fā)，過濾精度已達0.1~0.3μm，過濾效率已達99.9999%。

以聚四氟乙烯為主體的復合材料制造的氣動密封件能耐熱（260℃），耐寒（-55℃）和耐磨，其使用場合越來越多。

為了提高質(zhì)量，真空壓鑄、氫氧爆炸去毛刺等新技術正在氣動元件制造中逐步推廣。

便于保養(yǎng)、維修和使用.國外正在研究使用傳感器實現(xiàn)氣動元件及系統(tǒng)具有故障預報和自診斷功能。

從上述的氣動技術發(fā)展方向可知，在氣動產(chǎn)品的開發(fā)上我們有許多工作可做。任何一個氣動元件廠，即使其規(guī)模不大，只要突破一個方面，并保持技術領先，就可以在市場上占一席之地，在激烈的競爭中獲得生存和發(fā)展。

救生拋投器　的主要部件就是一個內(nèi)置氣缸帶折疊槍托的發(fā)射槍體，是氣動產(chǎn)品的典型應用。在水上救生和陸用救援發(fā)揮了很大的作用。

氣動元件的市場走向　氣動元件發(fā)展方向：更高的安全性和可靠性。氣動技術國際標準可知，標準不僅提出了互換性要求，并且強調(diào)了安全性。管接頭、氣源處理外殼等耐壓試驗的壓力提高到使用壓力的4~5倍，耐壓時間增加到5~15min，還要在高、低溫度下進行試驗。如果貫徹這些國際標準，國內(nèi)的缸筒、端蓋、氣源處理鑄件和管接頭等都難達到標準要求。除耐壓試驗處，結構上也作了某些規(guī)定，如氣源處理的透明殼外部規(guī)定要加金屬防護罩。

●FESTO氣缸

●FESTO伺服氣動定位

●FESTO電驅(qū)動產(chǎn)品

●FESTO閥島

●FESTO真空技術

●FESTO閥

●FESTO機械手

●FESTO氣源處理單元

●FESTO氣動附件2100433B

它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機械的動力源，發(fā)電機在電路中用字母“G”表示FESTO電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。

在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的