氣動驅(qū)動器可以作為液壓和電氣的替代品

伊利諾伊州帕克里奇- 幾十年來，工程師們已經(jīng)了解了氣動學的基本事實：這是一種開關(guān)技術(shù)。它以快速，簡單的操作而聞名 - 沒有中間行程定位，沒有加速度曲線，沒有超精確運動。這就是它作為“爆炸式”技術(shù)贏得綽號的方式。但是，現(xiàn)在可能正在發(fā)生變化。少數(shù)幾家公司已經(jīng)開始提供采用氣動技術(shù)超越砰砰聲的系統(tǒng)。突然之間，新系統(tǒng)在需要精確線性定位的應(yīng)用中挑戰(zhàn)電驅(qū)動和液壓。“十五年前，業(yè)內(nèi)沒有人認為使用空氣定位氣缸是可能的，”俄亥俄州布魯克維爾Mosier Industries公司營銷副總裁Douglas S. Kelly指出。“現(xiàn)在我們正以千分之三英寸的速度完成它。”自動化技術(shù)東部是東海岸領(lǐng)先的自動化/機器人貿(mào)易展，提供微軟，IBM洛克希德馬丁等數(shù)百種最新的組件，控制器和取放器。

通過提供這種精確的氣動驅(qū)動技術(shù)，新系統(tǒng)開辟了一系列潛在的應(yīng)用，這些應(yīng)用是當今傳統(tǒng)氣動裝置無法滿足的。這些包括：包裝，碼垛和轉(zhuǎn)換機械;輸送機;和許多其他系統(tǒng)。一些工程師建議新系統(tǒng)可用于組裝復(fù)雜的產(chǎn)品，如電動剃須刀，便攜式磁帶播放器和高度集成的PC板。位于肯塔基州列克星敦的力士樂氣動系統(tǒng)公司提供伺服氣動系統(tǒng)，用于在小型產(chǎn)品上打印圖像，

到目前為止，這種要求苛刻的應(yīng)用還不是氣動的標準。大多數(shù)人在夾緊，推動和制動的情況下都發(fā)現(xiàn)了它們的最大用途。

工程師說，為新型應(yīng)用開發(fā)氣動系統(tǒng)一直很艱難。制造商稱，更糟糕的是，潛在客戶，特別是美國的客戶，對這項技術(shù)持懷疑態(tài)度。

困難的根源在于基礎(chǔ)物理學。作為動力傳遞介質(zhì)，空氣難以精確控制。它比液壓油的壓縮性高出數(shù)百倍，其行為本質(zhì)上是非線性的。因此，工程師無法成功應(yīng)用比例積分微分(PID)技術(shù)來控制當今絕大多數(shù)的工業(yè)系統(tǒng)。原因是：PID技術(shù)基本上是線性的。

為了彌補這個問題，氣動工程師必須從頭開始設(shè)計自己的控制系統(tǒng)。在力士樂，工程師開發(fā)了一種數(shù)值控制器，在其算法中結(jié)合了氣動物理的非線性特性。他們還創(chuàng)造了自己的伺服氣動閥門技術(shù)。通過以微秒為單位調(diào)節(jié)閥門的變化，系統(tǒng)可精確控制負載的位置和速度。價值15,000美元的三軸系統(tǒng)可提供0.0004英寸的非凡定位分辨率，即使在每秒12英尺的最高速度下也是如此。

在紐約州Hauppauge的Festo公司，工程師們創(chuàng)造了一系列伺服氣動閥門，使用戶能夠以迄今為止無法實現(xiàn)的方式控制氣流。與傳統(tǒng)的氣動閥不同，該公司的伺服閥在通電時可以部分打開。它們與閉環(huán)控制一起使用，使用戶可以超越開關(guān)操作的范圍。因此，機器設(shè)計人員現(xiàn)在可以使用氣動裝置來控制諸如力或加速度之類的變量。它們可以實現(xiàn)低至0.004英寸的定位精度。

然而，并非所有工程師都相信伺服氣動可以解決所有問題。在探索了伺服氣動之后，Mosier工程師采用了一種低成本技術(shù)，該技術(shù)采用制動器來輔助最終定位。它被稱為Pneuma-Drive系統(tǒng)，由單軸控制器和定制軟件，位置反饋編碼器，閥門組件和無桿氣缸組成。系統(tǒng)的制動器使用特殊的墊子牢固地夾住缸室的內(nèi)壁?？刂破?ldquo;知道”給定負載所需的停止距離，并將該距離納入定位過程。系統(tǒng)會自動調(diào)整摩擦力，載荷和外力的變化。使用內(nèi)徑為40 mm的氣缸，Mosier的Pneuma-Drive系統(tǒng)可將300磅的負載定位在0.003英寸范圍內(nèi)。

美國人不情愿。工程師說，到目前為止，歐洲對伺服氣動定位的接受程度要高于美國。“我的美國數(shù)據(jù)庫中有大約7,000個聯(lián)系人，可能有80%的人還沒有接受伺服氣動定位的想法，”一位不愿透露姓名的工程師聲稱。他說，他的公司已經(jīng)在歐洲安裝了數(shù)十個伺服氣動系統(tǒng)，但在美國只有大約15個

然而，將這項技術(shù)融入其機器設(shè)計的工程師現(xiàn)在仍然是信徒。“這是快速且極其可重復(fù)的，”紐約羅徹斯特ITT汽車公司的制造工程師Brian D. Smith指出。ITT采用力士樂的伺服氣動系統(tǒng)，用于直流電動機的銅換向器成型。“它一整天都在千分之一英寸內(nèi)，一周五天，一天三班，一年一百五十萬次。它很難被擊敗。”

如今，氣動定位技術(shù)成功的主要障礙是成本。線性定位系統(tǒng)目前的成本至少是傳統(tǒng)氣動裝置的三到四倍。在高端，這種系統(tǒng)可以運行的不僅僅是基于步進電機的技術(shù)，而是比大多數(shù)伺服電機方法更少。然而，為了獲得更高的成本，客戶獲得的精度水平可能是傳統(tǒng)氣動裝置的一千倍。

最終，工程師希望氣動定位系統(tǒng)能夠匹配最好的電氣技術(shù)。曾經(jīng)被認為不可能的大部分表現(xiàn)已經(jīng)實現(xiàn)。Festo公司銷售副總裁Joachim Scholz指出：“突然之間你會發(fā)現(xiàn)需要精確定位的非常復(fù)雜的應(yīng)用中的氣動裝置。我們談?wù)摰氖请S機定位，而不僅僅是內(nèi)外或開 - 關(guān)。我們重新添加伺服控制裝置，提供在行程中途提升，加速或減速的能力。這些是氣動裝置無法做到的事情。

競爭對手數(shù)字化平板電腦制造商聯(lián)手

這兩家公司宣布，德克薩斯州奧斯汀市--Summagraphics公司正在與競爭對手Kurta Corp.合作，共同開發(fā)數(shù)字化平板電腦產(chǎn)品和技術(shù)。

Summagraphics總裁兼首席執(zhí)行官Michael Bennett表示：“這是一種已經(jīng)在許多其他細分市場中得到應(yīng)用的戰(zhàn)略，我們顯然需要這種戰(zhàn)略。”“將兩家公司在工程和制造方面的優(yōu)勢結(jié)合起來，將為最終用戶提供最佳的整體應(yīng)用解決方案。”

“通過合作，我們有機會利用我們的協(xié)同效應(yīng)，融合兩者的優(yōu)勢，在數(shù)字化儀市場中創(chuàng)造新的力量，”Kurta首席執(zhí)行官Bruce Moeller補充道。這些公司希望在即將舉行的貿(mào)易展覽和行業(yè)會議上公布他們首次合作的細節(jié)。

Summagraphics以其SummaSketch數(shù)字化平板電腦以及繪圖儀和打印機而聞名。位于鳳凰城的Kurta生產(chǎn)桌面圖形平板電腦和大型數(shù)字化儀;它隸屬于日本的Mutoh Industries。

Summagraphics最近發(fā)布了兩款無線，壓力敏感的圖形輸入板，SummaFlex和Summa Expression。18 x 24英寸的SummaFlex，大約相當于標準桌面吸墨紙的尺寸，可以推出并留在原位，不僅可以作為平板電腦，還可以作為永久性桌面工作臺。Summa Expression是一個較小的(6x8英寸)版本，適用于工作空間有限的用戶。

設(shè)計新聞獎勵工程成就

芝加哥 -設(shè)計新聞工程獎頒獎典禮慶祝工程領(lǐng)域最優(yōu)秀，最聰明的人才，榮獲三位杰出的專業(yè)人士：發(fā)明家杰羅姆·勒梅爾森，被設(shè)計新聞讀者評選為1995年度“年度工程師”;Cray Research的Lester Davis接受了特別成就獎;和Bose Corp.的Amar Bose，他們獲得了質(zhì)量獎。

內(nèi)華達州的發(fā)明家Lemelson在其職業(yè)生涯中獲得了近500項美國專利。只有托馬斯愛迪生和埃德溫蘭德有更多。他的發(fā)明涉及機器人，材料處理，消費電子產(chǎn)品和醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。

“很難想象一種與Jerry Lemelson的發(fā)明之間沒有任何關(guān)系的產(chǎn)品，”設(shè)計新聞編輯部主任拉里馬洛尼指出，他是第八屆年度盛會的主持人之一。“該男子已經(jīng)平均每個月申請專利40年 - 而且71歲仍然很強勁。”

在接受該獎項時，Lemelson反對改變美國專利制度，以滿足貿(mào)易伙伴的需求。“我們必須為促進發(fā)明和保護知識產(chǎn)權(quán)的計劃投入資源，”他說。“這個國家的創(chuàng)始人比現(xiàn)在的國會更加致力于發(fā)明。”

Lester Davis最近退休，擔任Cray Research，Inc。的首席運營官，是超級計算機領(lǐng)域的主要推動者之一，也是今年的特別成就獎獲得者。

自公司成立以來，戴維斯在其所建立的每臺主要機器中都發(fā)揮了關(guān)鍵作用。他曾在1976年推出的廣泛成功的Cray-1上擔任首席工程師。然后，他指導Cray在一系列更成功的機器上的技術(shù)工作 - 從X-MP到最近推出的Triton。

戴維斯在接受他的獎項時回應(yīng)了Lemelson的一個主題：鼓勵年輕人選擇工程職業(yè)。

第三個獲獎?wù)逜mar Bose創(chuàng)立了Bose Corp.，該公司獲得了年度設(shè)計新聞質(zhì)量獎。Bose產(chǎn)品開發(fā)總監(jiān)Richard Paynting代表他接受了該獎項。設(shè)計和制造屢獲殊榮的音響系統(tǒng)，Bose Corp.繼續(xù)成為領(lǐng)先的聲學創(chuàng)新者。公司成功的背后是多層質(zhì)量計劃，其中包括廣泛使用全面質(zhì)量管理概念。

土星轎跑車提供實用的時尚

馬薩諸塞州牛頓- 一個單詞描述了新的土星SC2轎跑車：價格低廉。

'95 SC2起價為13,815美元。但即使在17,540美元，裝載版本的設(shè)計新聞測試表現(xiàn)得像一輛更昂貴的汽車。標準的雙安全氣囊和動力四輪盤式制動器與可選的ABS，牽引力控制，空調(diào)和巡航控制相匹配，幾乎沒有什么需要。便利設(shè)施包括電動鎖和窗戶以及帶自動關(guān)閉功能的后窗除霧器。

不僅僅是花里胡哨，這些選項使汽車完全符合要求。更重要的是，SC2處理得很好。SC2的重量為2,389磅(1,084千克)，在城市駕駛中靈活穩(wěn)定。焊接鋼框架和加強型前穩(wěn)定器有助于提高加工時的剛度。

雖然l.9領(lǐng)先，單頂置凸輪，四缸發(fā)動機不是動力，但新的多端口燃油噴射系統(tǒng)增加了15馬力的“95”，總輸出額定值為124.而發(fā)動機缺乏的是什么強度可以彌補燃油效率和低排放。

鋁塊，聚合物車身板，新型復(fù)合燃料導軌和調(diào)諧復(fù)合空氣感應(yīng)系統(tǒng)可將行駛里程提升至24英里/加侖，高速公路EPA等級為34英里/加侖。

同樣是'95的新型鑄鋁進氣歧管。該設(shè)計在寒冷天氣使用集成冷卻劑通道進行加熱，以提高排放性能。該車符合加州和聯(lián)邦一級排放法規(guī)。

為了參與包括Dodge Neon，F(xiàn)ord Escort和Nissan Sentra在內(nèi)的細分市場，土星工程師強調(diào)實用設(shè)計。重新設(shè)計的儀表板具有更少的部件以便于組裝，并且在面板后面具有可拆卸的鞋面到維修部件。土星的工程師聲稱這種設(shè)計也減少了吱吱聲。

SC2并不完美。在安全性的名義下，小號喇叭按鈕在安全氣囊旁邊短暫存在。而且運動型材價格便宜 - 雖然有一個后排座椅，超過五英尺高的乘客在長途旅行中使用它是不明智的。但總體而言，這款時尚的小型車在路上就在家。

CATIA擴大了視野

-Sharon Machlis，資深編輯

北卡羅來納州夏洛特市 - 世界上最受歡迎的CAD / CAM軟件包之一 - 即將退出其僅限IBM的環(huán)境。

最新的CATIA版本現(xiàn)在在Hewlett-Packard HP 9000工作站上運行，這標志著CATIA首次在非IBM平臺上推出。該軟件的一個版本正在開始在Silicon Graphics工作站上運行。

“這是個大新聞，”馬薩諸塞州劍橋市研究和咨詢公司Daratech的布魯斯詹金斯說。“我們認為這將為他們帶來許多新的增長。”雖然今年的整體軟件收入預(yù)計將增長16.2%，但Daratech預(yù)計CATIA的增長率將飆升30%。

此舉是在一個市場中，用戶越來越要求靈活地運行不同品牌的硬件和軟件。“許多用戶告訴我們他們對多供應(yīng)商環(huán)境更加滿意，”詹金斯說。即使沒有計劃從IBM設(shè)備切換的客戶也會更有可能購買CATIA，因為它可以讓他們在未來進行更改。

CATIA第4版1.4提供了Dassault所稱的“單系統(tǒng)映像”，允許用戶在IBM和HP工作站之間傳遞數(shù)據(jù)而無需“翻譯”。它還支持新興的STEP(產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標準)協(xié)議，以便在不同類型的硬件和軟件之間更輕松地移動CAD圖紙。

此舉已經(jīng)贏得了新客戶。“對于像Silicon Graphics這樣的多廠商硬件平臺開放CATIA的承諾是我們決定將CATIA用于車身設(shè)計和汽車制造的一個主要先決條件，”大眾汽車公司的Trac Tang博士說。

法國達索系統(tǒng)公司是CATIA的開發(fā)商，是最后一家主要的CAD供應(yīng)商，它采用單平臺硬件戰(zhàn)略，通過IBM推廣該軟件包。

“值得注意的是，在Autodesk在單一硬件平臺上運行后，CATIA取得了第二大CAD收入來源的地位，”詹金斯說?，F(xiàn)在，他補充說，它的前景更加光明。

茶點滿足全國的要求

伊利諾伊州查爾斯頓 -每個人都在海灘，集市和其他活動中看到了那些非常熟悉的茶點。許多人開玩笑說擁有一個。但對于那些可能認真的人來說，Ice Deli(TM)茶點中心使啟動過程變得更加簡單。該公司生產(chǎn)現(xiàn)成的，可立即打開的茶點支架，提供“Snoballs” - 刨冰和調(diào)味混合物。

茶點架可以很容易地運輸并且是完全獨立的 - 所需的唯一設(shè)備是電氣連接和“灰色”排水口。這可能聽起來很簡單;但對于Ice Deli茶點中心來說，設(shè)計看臺并不容易。

該公司必須開發(fā)一個能夠滿足全國不同規(guī)范和要求的裝置，包括能夠承受佛羅里達州每小時120英里的颶風。國家電氣規(guī)范要求所有指定的負載中心都放置在建筑物的外部，因此公司需要一個可以放置在這個位置并仍然在惡劣環(huán)境條件下運行的外殼和斷路器。

解決方案：Cutler-Hammer的CH 100R負載中心位于NEMA 3R防風雨外殼中。Ice Deli設(shè)計顧問Doug Cochran表示：“我們與幾家公司進行了核實，發(fā)現(xiàn)只有Cutler-Hammer可以為我們提供我們想要的庫存，現(xiàn)成的產(chǎn)品。”

支架設(shè)計中的另一個問題是外殼中不斷暴露在陽光下會產(chǎn)生的熱量以及鹽水可能產(chǎn)生的腐蝕。為了避免斷路器不斷跳閘導致的故障，該公司選擇了Cutler-Hammer的磁性熱跳閘斷路器。“這些是唯一能夠經(jīng)受住這種懲罰的破壞者，”科克倫聲稱。在屋頂安裝的空調(diào)機組上也使用了Cutler-Hammer斷路開關(guān)。

聚合物有助于安靜輸送機

美國密歇根州大急流城- Rapistan Demag公司的工程師使用高性能聚合物和纖維改進了他們的輥式輸送機技術(shù)。根據(jù)制造商的說法，新皮帶由皮帶驅(qū)動，比同等堆積輸送機運行速度快，只有噪音的一半。

氣動執(zhí)行器控制橡膠傳動帶和滾子之間的接觸。該機構(gòu)具有由DuPont的Delrin縮醛樹脂注塑成型的八個組件。

Rapistan Demag的工程經(jīng)理Riccardo Schiesser表示，“這些部件的操作比同等金屬部件更安靜。”“始終如一地緊密模塑公差可防止發(fā)出嘎嘎聲。”

為了使傳送帶抵靠輥子，加壓空氣通過歧管流到致動器，使致動器隔膜向上擴展到鞋子上。帶有卡帶導向裝置的滑靴將推動移動的皮帶向上推動以驅(qū)動它們。

“對于鞋子組件來說，聚合物的低摩擦和耐磨性是特別重要的特性，因為移動帶騎在它上面，”Schiesser補充道。

為了獲得最佳兼容性，皮帶采用Kevlar(R)芳綸纖維增強，具有高強度和最小拉伸性能。皮帶內(nèi)部是光??滑的，因此它可以滑過Delrin組成的接觸皮鞋，而外面有一個高摩擦表面來驅(qū)動輸送輥。

該公司指出，執(zhí)行器部件的設(shè)計便于裝配和拆卸。空氣致動器和歧管卡扣配合到支架中，并且支架通過模制彈簧鉤保持在輸送機側(cè)軌的開口中。

因此，根據(jù)Schiesser的說法，輸送機不僅安靜，而且使用最少的零件提供靈活的安裝。

Rapistan Demag對1278型輸送機進行評級，用于處理重量為0.5磅至200磅的運輸紙箱或包裝，速度為50至250英尺/分鐘。

傳感器確保安全，降低成本

在潛在爆炸性環(huán)境中傳感和組裝氣溶膠罐可能是困難且極其昂貴的。在氣溶膠裝置中，氣溶膠推進劑存在的每個生產(chǎn)階段必須是本質(zhì)安全的。傳統(tǒng)上，這意味著將傳感器和控制裝置放置在大而笨重的防爆外殼中，以容納任何可能的爆炸。但明尼蘇達州明尼阿波利斯的Banner Engineering現(xiàn)在有另一種選擇。

該公司的NAMUR傳感器本質(zhì)安全，可以在裝配線上執(zhí)行幾乎所有傳感功能，無需使用笨重的外殼。大多數(shù)電纜密封和防爆導管也可以省去，節(jié)省了大量的時間和費用。

在典型的氣溶膠罐應(yīng)用中，指向?qū)к壷g的廣角漫射傳感器可以記錄通過的罐，代替可能由金屬導軌錯誤觸發(fā)的接近傳感器。可以使用漫射模式分叉玻璃光纖傳感器檢測噴管，從頂部向下看罐頭。

NAMUR對射式光纖傳感器可以監(jiān)控噴管到裝配區(qū)域的輸送，并在供應(yīng)用完時關(guān)閉裝配輸送機。相同類型的傳感器可以檢測噴嘴的存在以及它是否正確就位。對射式光纖傳感器還可以檢查是否存在帽;而會聚傳感器可以監(jiān)控電容供應(yīng)。

Banner聲稱其NAMUR技術(shù)可以為公司節(jié)省數(shù)千美元的購買產(chǎn)品成本，以及數(shù)百小時的工程，安裝和維護時間。

Quickdraw 3D為Mac提供工作站圖形

加州庫比蒂諾 -麥金托什電腦長期以來一直受到圖形專業(yè)人士的歡迎。隨著Quickdraw(TM)3D的推出，Apple Computer(Cupertino，CA)也打算讓Mac在3D 3D領(lǐng)域成