将一个物体从A点移至B点时,没有什么比采用气动更合适,这是由于空气的广泛适应性、低成本和维修简单。但是由于空气的可压缩性,所以很难控制。采用一般的方法控制气动滑块(或拖板)的速度、加速度及位置既困难又昂贵。如果在行程中间需要精确定位,设计工程师在过去需采用比例阀及位置的反馈机构,以便控制阀口的尺寸,使其与所供电压成比例。
工程师们取消采用控制气虹活塞两端压力差的传统伺服阀,采用比例式制云贵器直接控制Tol-O-Matic无活塞杆气虹的滑块。当阀门打或关闭时,压缩空气进入到气缸的某一腔,气体压力使活塞加速。此时一个连续的被控制的磁粉制动器提供一个平滑的反作用力矩,该力矩则可由磁通量控制,并且控制着滑块运动的状态。
一项专利的控制系统可调节供给制动器的电流。该闭环系统控制着制动器的电流带有四种增益配置,包括比例式、速度式、积分式和减速式力矩,以调节滑块的速度和位置。为了保证正确位置的重复性和速度的控制,上述四种配置参数可以进行调整,以满足特殊的运动轨迹和负载。
根据内部的试验结果,Tol-O-Matic的工程师们指出在行程为16寸范围内,该项技术能够重复控制滑块定位精度为±0.01寸。而与比例阀的系统相比,后者提供同样的重复精度行程则少于6尺。
Tol-O-Matic公司产品发展部经济Keith Hochhalter指出:[传统的比例伺服系统还有一个问题,就是很难预料滑块的运动。这是由于存在一系列的变量,如气虹的磨擦力、负载变化、气缸泄漏等,所有都会影响到滑块和负载对进入到气缸腔中的空气如何反应。而Tol-O-Matic的设计利用阀的开头状态,让压缩空气充满气缸腔,并以制动器去控制滑块的速度和位置。