包装用气动阀门技术的新发展

气动在许多包装机械中被广泛用于驱动运动和驱动机器序列。它是一种清洁，可靠，紧凑，轻量化的技术，提供具有成本效益的控制和驱动，帮助包装机设计师创造创新的系统，同时保持竞争力。

歧管阀技术在气动系统的性能和有效性方面起着核心作用。该技术的最新发展提高了气动的灵活性、模块化以及与领先包装机原始设备制造商(oem)和最终用户首选的先进通信总线架构集成和控制的能力，增强了重视气动技术供应的应用。

气动驱动包装应用

气动对于组合或包括高速点对点运动的机器运动特别有效，这些类型的产品具有通常在包装机中发现的重量和尺寸尺寸。这包括索引、排序和取放函数。它也用于吸盘或非接触式转移装置。

例如，在装盒机上，气动可以驱动多种功能:将空白纸箱的进料引到生产线上，驱动有助于形成折叠的机器组件，然后关闭纸箱折叠，以及移动胶枪或其他密封设备。在表单填充和封口机中，通常有气动驱动的夹紧装置和热封口机，以及辊上的张力控制器，排出形成封口袋的塑料薄膜。

四个因素继续使气动广泛吸引包装行业的机器制造商。

1.拥有成本:大多数气动元件成本相对较低，系统相对容易维护和维修，无需专门培训或外部专家，这可能会增加运营成本。

2.高速度:气动驱动系统在机器序列中高速移动产品——典型系统支持高达5米/秒(16英尺/秒)的运动序列，高端气缸支持11米/秒(36英尺/秒);这些速率满足在许多包装机应用中发现的吞吐量的显著百分比，如拾取和放置系统。

3.容易集成:气动技术很容易集成到更大的机器设计中，高度模块化，重量轻，足够紧凑，可以安装在移动的机器元件上，如线性模块。

4.可靠性:气动驱动系统提供了当今自动化技术所期望的持久可靠性。例如，一家气动供应商的阀门系列已经过测试，在1.4亿次占空比中，没有设备故障。

歧管阀:控制流量

所有的气动系统工作在相同的基本原理上:一个气源提供不同组件所需的所有空气压力，阀门系统控制空气的分布和顺序，以驱动各个执行器。

标准阀门系统通常提供方向流量控制;空气通过一个阀门供应，以驱动气缸，并驱动机器设备上的运动循环，空气通过歧管按照不同的路径释放。大多数包装机使用12-15工位阀汇，但更先进的设计，支持多达64工位阀。

另一种常见的阀门结构被称为3/2阀，其中三通阀向执行器提供空气，然后允许执行器排气，从而执行器缩回。这种类型的阀门配置可以是一个更紧凑的设计，因为一些制造商允许两个3/2阀门配对在一个阀门片，以更大的灵活性控制运动序列。

阀门设计注意事项

在选择阀门系统时，使用的主要标准是阀门的流量，与机器设计相适应的重量和空间限制，以及阀门的功能。

重大的设计进步使阀门更加紧凑和模块化。这包括扩大使用高级聚合物以减轻阀门重量。轻量化结构使阀门尽可能靠近它所控制的执行器。

最小化阀门与组件之间的距离有助于降低安装和连接成本。更重要的是，它提高了整体气动能源效率。在许多行动中，空气被认为是一种昂贵的商品;通过在气缸附近(甚至在末端执行器上)安装一个紧凑、轻便的歧管，更轻的重量使机器设计师能够使用更小的执行器来移动末端执行器。更轻的重量加上更小的气缸加起来，提供空气的能量更少。

其他创新也使气动阀门更加紧凑，易于在拥挤的机器空间或控制柜中定位。一种设计使用对角线“楔形”形状，将先导部分置于阀门的上方和一侧，而空气输出位于另一侧。这种方法比其他设计更紧凑45%，比类似设计的阀门提供更多的气流。

另一个需要评估的阀门特性是阀芯设计;阀芯是阀门内调节气流的运动装置。有些阀门使用金属阀芯，设计成适合于珩磨壳体;其他使用更轻的聚合物外壳与金属阀芯和o形环密封阀体的阀芯，或阀芯外壳，以提供密封和防止泄漏。每种设计都有其优点:密封可能会磨损，需要更换，但它们确实可以减少泄漏，提供更好的气流。

提高阀门智能

在包装自动化中，对气动技术的需求有所增加，以提供更复杂的控制，并将数字智能和通信能力集成到其架构中。

在考虑包装系统的气动平台时，确定系统所需的控制复杂程度是至关重要的，这将有助于机器设计师和最终用户选择最佳配置。领先的气动供应商正在设计高通量多协议总线接口模块，使阀门歧管集成到可编程逻辑控制器(PLC)系统更加容易。

机器制造商可以从支持包装行业中使用的大多数主要通信协议的模块中进行选择，包括Profibus DP(由PI北美公司生产)，以及DeviceNet和EtherNet/IP(来自ODVA)。一个网络连接取代了旧的、更昂贵、更耗时的方法，要求歧管上的每个阀门与机器控制器有一个独立的通信链路。

还有一种趋势是将输入/输出(I/O)连接集成到总线模块中，以节省额外的成本:许多气动驱动执行器还具有通过I/O链路从气缸捕获运动数据的传感器。通过将多个I/O端口集成到阀门通信总线模块中，机器制造商可以消除对单独I/O总线模块的需求。

诊断，压力控制，安全

阀门设计人员正在投资开发新的功能，利用先进的数字总线模块提供的功能，这些模块被添加到多种阀门系统中。例如，许多机械设计人员希望能够使用类似于电动驱动系统的反馈回路对阀门组件进行状态监测和诊断。

它很快将有可能监测实际位置的阀芯内的每个阀上的歧管。通过监测阀芯位置，机器可以准确跟踪每个阀门在运动周期中的表现，阀门从哪里开始，是否完全移位或仅部分移位，以及最终位置。这些数据有助于机器制造商和最终用户操作员隔离和纠正可能影响整体包装质量和完整性的问题。

压力控制是气动阀提供的一种较新的能力。通常，歧管为所有执行器提供相同的压力。某些包装应用，如抓取和握住产品的夹具，可能需要更小的压力来正确处理敏感物品并且不损坏它。使用数字总线接口，机器控制器可以调整驱动执行器的单个阀门或系列阀门的压力;这允许使用一个歧管，而不是多个具有不同压力额定值的阀门。

内置安全功能是另一个新兴功能，阀门制造商正在考虑在歧管中增加3类和4类排气阀。在机器紧急停机的情况下，它可以选择性地完成，而不是从阀门控制的所有执行器中排气:如果某些执行器在机器停止时保持负载，这些执行器保持压力，而其他机器轴则安全排气。

气动阀门技术，价值

气动阀门系统不断得到改进，投资于技术，使其更加通用和智能，以应对包装机市场不断变化的需求。许多歧管阀选项是可用的。通过考虑那些旨在提供紧凑、轻量化设计和数字电子产品的使用，以便轻松集成到自动化控制平台，包装机制造商和最终用户可以确保解决方案提供最大的商业价值。

- Erl Campbell是Aventics食品和饮料行业部门经理。由CFE Media内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程，mhoske@cfemedia.com．

关键概念

• 拥有成本、高速、易于集成和可靠性使气动对机器制造商具有吸引力。
• 新的气动阀门设计帮助包装机制造商。
• 诊断，压力控制和安全能力将有助于扩展气动应用。

考虑一下这个

在考虑新的机器设计时，您是否会考虑新的包装自动化技术，包括气动?

在线额外

www.aventics.com/en/homepage

www.odva.com

www.profibus.com

公司简介

Aventics曾是博世力士乐的气动部门，于2014年4月成为一家独立公司。该公司在5个国家设有生产办事处，并在40多个国家设有代表处。点击这里了解更多．

-请参阅下面有关气动节能、拣放气动以及何时应用气动驱动的文章。

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。