氣動平衡器是利用氣體動力學原理，實現物體的無重力狀態的機器，氣動平衡器具有平衡物料重力的功能。氣動控制系統在氣源正常給氣的情況下，氣控換向閥處于接通狀態。當空載起重時，氣體依次經過氣源、過濾器、匯流板到達空載平衡減壓閥、梭動閥，最后到達執行氣缸。執行氣缸內的氣體壓力通過空載平衡減壓閥控制。與此同時，氣壓到達微型儲氣罐、彈簧復位式換向閥、單向節流閥。

　　氣動平衡器控制原理

　　氣動控制系統在氣源正常給氣的情況下，氣控換向閥處于接通狀態。當空載起重時，氣體依次經過氣源、過濾器、匯流板到達空載平衡減壓閥、梭動閥，最后到達執行氣缸。執行氣缸內的氣體壓力通過空載平衡減壓閥控制。與此同時，氣壓到達微型儲氣罐、彈簧復位式換向閥、單向節流閥。單向節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，并準確停留在任意位置。

　　當負載起重時，按住按鈕，彈簧復位式換向閥處于開啟狀態，則氣體依次通過氣源、過濾器、匯流板、彈簧復位式換向閥、精密減壓閥、單向節流閥，最后到達微型儲氣罐和執行氣缸。此時微型儲氣罐與氣缸內的壓力是呈線性上升的，同時氣體經過單向節流閥后作用于先導式大流量精密減壓閥的先導閥，將先導式大流量精密減壓閥的輸出壓力設置成與先導閥的控制壓力相等，先導閥的控制壓力由儲氣罐決定。當物體上升時松開按鈕，彈簧復位換向閥關閉，此時儲氣罐與執行氣缸內的壓力值與負載相平衡。儲氣罐具有一定的保壓功能，當移動負載時，儲氣罐可以感知執行氣缸內的壓力變化，并及時地反饋給先導式大流量精密減壓閥的先導閥，通過控制先導閥的壓力間接控制先導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現物體全程的上下搬運工作。

　　當卸載負載時，按下彈簧式復位換向閥的按鈕，此時，執行氣缸和微型儲氣罐內的高壓氣體會通過換向閥與排氣節流閥排到大氣中去。排氣節流閥起到一定的緩沖作用，避免快速放氣造成機械臂的快速下落。

　　為確保工作人員安全，安裝氣控換向閥，當氣源發生意外突然中斷或送氣不足造成氣壓急劇下降時，氣控換向閥會及時關閉。微型儲氣罐內的保壓氣體會支持機械臂的緩慢下落，以保護操作人員的人身安全 [2]  。

　　關鍵問題及解決方法

　　全氣控負載控制器，其主要目的是為了減輕操作人員體力和在嚴格無電的場合下使用。壓力檢測是一個關鍵問題，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行搬運，給操作帶來了極大的不便，不能有效地利用時間。設計的平衡控制系統主要實現了對不同物體的重量檢測功能，并根據檢測的結果對先導型大流量精密減壓閥進行實時操控，從而對提升的負載進行無級氣體壓力輸出，進而實現負載壓力的平衡。

　　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，通過力的計算得出氣缸內應該具有的壓力值，并設置空載平衡減壓閥的輸出壓力。本設計直接采用空載平衡減壓閥進行壓力控制，以確保執行氣缸內的壓力為恒定值，從而實現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，首先是對搬運物體的重量進行測量。為了實現這個功能，在氣源與執行氣缸之間設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行氣缸與微型儲氣罐內的氣壓線性上升。當物體上升并停留在空中時，松開按鈕，此時執行氣缸與微型儲氣罐內的氣體壓力相等。這時，該氣體壓力值達到了與搬運物體相平衡的狀態。然后通過微型儲氣罐的氣體氣壓繼續控制先導型大流量精密減壓閥的工作，進而實現所搬運物體的懸浮搬運。

　　為了確保操作人員的安全，安裝了氣控換向閥，當遇到突然斷氣或氣壓不足的情況時，氣控換向閥會及時關閉并處于截止狀態，機械臂會緩慢下降，從而保證生產安全與操作人員的安全。