美國明尼蘇達州哈默爾- 當將物體從A點移動到B點時，由于空氣的廣泛可用性，低維護成本和低成本，沒有什么比氣動更好。然而，由于其可壓縮性，眾所周知，空氣難以管理。因此，控制載體的速度，減速度和位置可能是困難且昂貴的。當需要精確運動或中間行程定位時，過去設計工程師采用比例閥，使用內部閥芯位置反饋來設置與施加的控制電壓成比例的孔口尺寸。

Tol-O-Matic已經開發出了它所說的比傳統伺服氣動更簡單，成本更低的替代品。產品經理Tony Braga表示，由于該公司認為設計獨特，因此稱之為“精密空氣設備”，而不是伺服氣動設備。

工程師不是使用調節氣缸兩端氣壓的比例閥，而是通過比例制動器直接控制Tol-O-Matic托架的位置。當閥門在行程的任一端打開或關閉時，空氣進入活塞腔室，施加壓力，使活塞加速。連續可控的磁粉制動器提供平滑的阻力矩，當施加磁通量時，該扭矩可精確地控制載體的運動。

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獲得專利的控制系統可調節供給制動器的電流。閉環系統通過四個增益設置(比例，速度，積分和減速轉矩)控制制動電流，以控制載體的位置和速度。為了確保正確的位置可重復性和速度控制，可以針對特定的運動曲線和負載調整這四個參數。

根據內部測試結果，Tol-O-Matic的工程師表示，他們的技術可以在行程長度達16英尺的情況下控制載體的位置，重復性為正負0.01英寸。最大行程長度，與之相當的可重復性比例閥系統小于6英尺。“傳統比例伺服氣動的一個問題是難以預測載體的運動。這是因為氣缸摩擦，負載變化，氣缸定向和氣缸泄漏等眾多變量，這會影響載體/負載對進入活塞室的空氣量的反應，“產品開發總監Keith Hochhalter說。“通過我們的設計，我們只需將閥門打開或關閉位置，讓空氣充滿加壓活塞腔室，

在開發新設計的過程中，Tol-O-Matic工程師的目標是經濟有效地填補行程末端氣動系統和電動直線運動系統之間的性能差距。為了實現這一目標，工程團隊研究了比例閥制動技術的許多替代方案。“我們采用了幾種控制設備的概念。挑戰在于保持其對電力系統價格不斷下降的成本效益，”Hochhalter說。

起初，設計團隊嘗試使用電動電磁制動片系統，但他們無法獲得足夠的制動力來有效地在重載下停止載體。剎車片也沒有吸引力，因為它們磨損并需要更換。使用磁響應制動器的想法來自行業雜志中的廣告。“使用磁粉制動器，你可以在一個小包裝中獲得很大的扭矩”，Hochhalter回憶道。尺寸為3.5x3.5x1.74英寸時，制動器在2.5A時的最大扭矩為200英寸 - 磅。

最初，設計團隊將制動器結合到無桿電纜缸系統中，該系統包括將鋼纜連接到在行程的每個末端騎在滑輪上的托架上。然而，該設計不可靠，因為在高減速度和重載荷下，電纜會拉伸并且有時在滑輪上滑動，從而損害位置可重復性。

通過將制動器設計成無桿活塞缸配置，該團隊能夠優化性能。“皮帶通常與電動機一起使用，可重復定位到0.005英寸，它們在托架和旋轉編碼器之間提供可靠且經濟的連接，”Hochhalter說。“在這種設計中，皮帶的優勢在于，與電氣系統不同，它在加速，旋轉和減速的高速部分期間看到非常小的負載。控制系統轉換編碼器提供的旋轉速度數據線性速度，它又被整合在一起以給出載體的位置。“

使用旋轉編碼器還可以讓工程師大幅降低成本。在傳統的伺服氣動系統中，需要線性編碼器來??確定載體沿行程整個長度的位置。這種技術成本很高，特別是在長沖程時。

Tol-O-Matic的直線運動系統可用于水平和垂直定位，可為傳統的伺服氣動系統提供獨特而有效的替代方案。事實上，一家大型汽車制造商的工程師已對該技術進行了評估，并成功將其整合到焊接應用中。