氣動平衡器是利用氣體動力學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)物體的無重力狀態(tài)的機(jī)器，氣動平衡器具有平衡物料重力的功能。氣動控制系統(tǒng)在氣源正常給氣的情況下，氣控?fù)Q向閥處于接通狀態(tài)。當(dāng)空載起重時，氣體依次經(jīng)過氣源、過濾器、匯流板到達(dá)空載平衡減壓閥、梭動閥，最后到達(dá)執(zhí)行氣缸。執(zhí)行氣缸內(nèi)的氣體壓力通過空載平衡減壓閥控制。與此同時，氣壓到達(dá)微型儲氣罐、彈簧復(fù)位式換向閥、單向節(jié)流閥。
國內(nèi)在提升設(shè)備、機(jī)械生產(chǎn)裝配場合主要使用行車、電動葫蘆等，該類提升設(shè)備雖提升載荷大，但體積較大，工作效率低，且電動設(shè)備故障率較高。在機(jī)械生產(chǎn)和裝配行業(yè)，特別是要求提升定位精度高的場合，電動設(shè)備一般滿足不了要求。國內(nèi)的氣動控制技術(shù)發(fā)展迅速，氣動平衡器的應(yīng)用也越來越廣泛，實(shí)現(xiàn)了恒定物料的全程懸浮功能，為我國裝配行業(yè)提供了便利條件。市場的氣動平衡器有兩種：一種是在平衡控制方面采用空載平衡和負(fù)載平衡分開的控制方式，重載平衡控制方式只針對恒定對象進(jìn)行全程懸浮平衡起重，此類氣動平衡器無法實(shí)現(xiàn)不同重量物體的全程懸浮提升；另一種是可實(shí)現(xiàn)對不同重量物體進(jìn)行搬運(yùn)吊裝的氣動平衡系統(tǒng)，但是無法實(shí)現(xiàn)對不同重量物體的全程懸浮效果 。
氣動控制系統(tǒng)在氣源正常給氣的情況下，氣控?fù)Q向閥處于接通狀態(tài)。當(dāng)空載起重時，氣體依次經(jīng)過氣源、過濾器、匯流板到達(dá)空載平衡減壓閥、梭動閥，最后到達(dá)執(zhí)行氣缸。執(zhí)行氣缸內(nèi)的氣體壓力通過空載平衡減壓閥控制。與此同時，氣壓到達(dá)微型儲氣罐、彈簧復(fù)位式換向閥、單向節(jié)流閥。單向節(jié)流閥具有一定的背壓作用。此時，工作人員可全程上下拖動夾具或者吸盤，并準(zhǔn)確停留在任意位置。
當(dāng)負(fù)載起重時，按住按鈕，彈簧復(fù)位式換向閥處于開啟狀態(tài)，則氣體依次通過氣源、過濾器、匯流板、彈簧復(fù)位式換向閥、精密減壓閥、單向節(jié)流閥，最后到達(dá)微型儲氣罐和執(zhí)行氣缸。此時微型儲氣罐與氣缸內(nèi)的壓力是呈線性上升的，同時氣體經(jīng)過單向節(jié)流閥后作用于先導(dǎo)式大流量精密減壓閥的先導(dǎo)閥，將先導(dǎo)式大流量精密減壓閥的輸出壓力設(shè)置成與先導(dǎo)閥的控制壓力相等，先導(dǎo)閥的控制壓力由儲氣罐決定。當(dāng)物體上升時松開按鈕，彈簧復(fù)位換向閥關(guān)閉，此時儲氣罐與執(zhí)行氣缸內(nèi)的壓力值與負(fù)載相平衡。儲氣罐具有一定的保壓功能，當(dāng)移動負(fù)載時，儲氣罐可以感知執(zhí)行氣缸內(nèi)的壓力變化，并及時地反饋給先導(dǎo)式大流量精密減壓閥的先導(dǎo)閥，通過控制先導(dǎo)閥的壓力間接控制先導(dǎo)式大流量精密減壓閥的輸出壓力。此時操作人員可以用微操作力實(shí)現(xiàn)物體全程的上下搬運(yùn)工作。
當(dāng)卸載負(fù)載時，按下彈簧式復(fù)位換向閥的按鈕，此時，執(zhí)行氣缸和微型儲氣罐內(nèi)的高壓氣體會通過換向閥與排氣節(jié)流閥排到大氣中去。排氣節(jié)流閥起到一定的緩沖作用，避免快速放氣造成機(jī)械臂的快速下落。
為確保工作人員安全，安裝氣控?fù)Q向閥，當(dāng)氣源發(fā)生意外突然中斷或送氣不足造成氣壓急劇下降時，氣控?fù)Q向閥會及時關(guān)閉。微型儲氣罐內(nèi)的保壓氣體會支持機(jī)械臂的緩慢下落，以保護(hù)操作人員的人身安全
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全氣控負(fù)載控制器，其主要目的是為了減輕操作人員體力和在嚴(yán)格無電的場合下使用。壓力檢測是一個關(guān)鍵問題，在過去的一段時間里，全氣控氣體壓力輸送、平衡控制方面一般都需要配幾個減壓閥和換向閥來控制氣體壓力的輸出。氣體輸出壓力的單一造成了只能對單一恒定物重的物體進(jìn)行搬運(yùn)，給操作帶來了極大的不便，不能有效地利用時間。設(shè)計(jì)的平衡控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了對不同物體的重量檢測功能，并根據(jù)檢測的結(jié)果對先導(dǎo)型大流量精密減壓閥進(jìn)行實(shí)時操控，從而對提升的負(fù)載進(jìn)行無級氣體壓力輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)負(fù)載壓力的平衡。
空載起重時，吸盤、夾具、吊鉤等為氣動平衡器的主要負(fù)載，其重量是恒定的，而空載平衡主要是針對恒定物體，通過力的計(jì)算得出氣缸內(nèi)應(yīng)該具有的壓力值，并設(shè)置空載平衡減壓閥的輸出壓力。本設(shè)計(jì)直接采用空載平衡減壓閥進(jìn)行壓力控制，以確保執(zhí)行氣缸內(nèi)的壓力為恒定值，從而實(shí)現(xiàn)空載時操作人員使用微操作力就可以懸浮移動夾具或吸盤。
重載起重時，首先是對搬運(yùn)物體的重量進(jìn)行測量。為了實(shí)現(xiàn)這個功能，在氣源與執(zhí)行氣缸之間設(shè)置了換向閥和精密減壓閥。通過換向閥的接通，精密減壓閥工作使執(zhí)行氣缸與微型儲氣罐內(nèi)的氣壓線性上升。當(dāng)物體上升并停留在空中時，松開按鈕，此時執(zhí)行氣缸與微型儲氣罐內(nèi)的氣體壓力相等。這時，該氣體壓力值達(dá)到了與搬運(yùn)物體相平衡的狀態(tài)。然后通過微型儲氣罐的氣體氣壓繼續(xù)控制先導(dǎo)型大流量精密減壓閥的工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所搬運(yùn)物體的懸浮搬運(yùn)。
為了確保操作人員的安全，安裝了氣控?fù)Q向閥，當(dāng)遇到突然斷氣或氣壓不足的情況時，氣控?fù)Q向閥會及時關(guān)閉并處于截止?fàn)顟B(tài)，機(jī)械臂會緩慢下降，從而保證生產(chǎn)安全與操作人員的安全 。
