1 

1. Wprowadzenie 

 

Pneumatyka jest dziedziną wiedzy obejmującą zagadnienia wykorzystania gazów lub par 

(przede  wszystkim  sprężonego  -  rzadziej  rozrzedzonego  -  powietrza)  do  wykonywania  pracy  a 
także do przetwarzania i przekazywania informacji. 

Łatwość  wykorzystania  sprężonego  powietrza  do  wykonywania  pracy  mechanicznej 

sprawiła, że pneumatyka, obok hydrauliki,  należy do najstarszych w dziejach ludzkości technik 
napędowych.  Maszyny  na  tzw.  gorące  powietrze,  maszyny  wiatrowe  i  parowe  wykorzystywane 
były już w starożytności. 

Już  w  XIX  wieku  wykorzystywano  sprężone  powietrze  lub  parę  w  maszynach 

kopalnianych, w budownictwie lądowym i podwodnym, znane były młoty parowo-powietrzne (od 
1849 r.) hamulce pneumatyczne (od 1867 r.). Już wtedy maszyny do składu czcionek drukarskich, 
tzw. monotypy, wykorzystywały wiele mechanizmów pneumatycznych. 

Warunki sprzyjające wykorzystaniu sprężonego powietrza na skalę przemysłową powstały 

dopiero  pod  koniec  xix  wieku.  Opanowanie  w  1886  r.  produkcji  sprężarek  o  dużej  wydajności 
umożliwiło  budowę  sieci  zasilających  sprężonym  powietrzem  całe  zakłady  przemysłowe. 
Przyśpieszyło  to  nie  tylko  rozwój  i  zakres  stosowania  znanych  już  w  tym  czasie  narzędzi 
pneumatycznych (wiertnice pneumatyczne napędzane powietrzem sprężanym za pomocą energii 
wodnej  zastosowano  do  budowy  tuneli  kolejowych  po  raz  pierwszy  już  w  1861  r.),  ale  przede 
wszystkim  wywołało  zainteresowanie  zastosowaniem  środków  pneumatyki  dla  technicznego 
usprawnienia  przemysłowych  procesów  wytwarzania.  Zastosowanie  pneumatyki  okazało  się 
korzystne lub niezbędne przy realizacji wielu procesów technologicznych takich jak wydobywanie 
wody  ze  znacznych  głębokości,  transport  cieczy,  transport  materiałów  sypkich,  transport 
przedmiotów (np. poczta pneumatyczna), napylanie, suszenie, chłodzenie i mieszanie. 
  

Wykorzystanie  w  końcu  ubiegłego  wieku  sprężonego  powietrza  do  pomiaru  otworów 

zapłonu w łuskach amunicji karabinowej zapoczątkowało powstanie nowej gałęzi pneumatyki  - 
pneumatycznych  metod  kontroli  wymiarów  i  pomiarów  długości.  Powietrze  okazało  się 
czynnikiem, za pomocą którego nie tylko można było wykonywać pracę mechaniczną, lecz także 
uzyskiwać,  przesyłać  i  przetwarzać  informacje,  co  stworzyło  perspektywy  zastosowania 
pneumatyki nie tylko do mechanizacji ale także do automatyzacji procesów przemysłowych. 
 

Od  początku  lat  dwudziestych  XX  wieku  obserwuje  się  ścisłą  współzależność  rozwoju 

metrologii,  automatyki  przemysłowej  i  pneumatyki.  Przez  długi  okres,  trwający  do  końca  lat 
sześćdziesiątych, kiedy to w automatyce rozpoczął się okres intensywnej elektronizacji, systemy 
pneumatyczne  stanowiły  dominujący  środek  mechanizacji  i  automatyzacji  procesów 
przemysłowych. 
 

Etap odkrywania, opracowywania i sprawdzania w praktyce przemysłowej zasad budowy 

podstawowych  urządzeń  pneumatycznych,  zarówno  napędowych  jaki  i  pomiarowo-sterujących 
zakończył się około roku 1930. Na początku lat trzydziestych pneumatykę zaczęto wykorzystywać 
już  nie  tylko  w  mechanizmach  napędowych  maszyn  produkcyjnych  i  narzędzi  ale  także  coraz 
częściej do budowy różnego rodzaju urządzeń mechanizacyjnych, bezpośrednio wspomagających 
pracę produkcyjną człowieka. Między innymi po raz pierwszy zastosowano  w produkcji masowej 
manipulatory z napędem i sterowaniem pneumatycznym. 
 

Ze względu na brak funkcjonalnie i ekonomicznie konkurencyjnych technik realizacyjnych, 

a także ze względu na potrzebę technicznej racjonalizacji produkcji przemysłowej, powodowaną 
koniecznością obniżania kosztów wytwarzania w warunkach szybko wzrastającego kosztu pracy 

 

2 

ludzkiej, w drugiej połowie XX wieku technika pneumatyczna staje się podstawowym środkiem 
racjonalizacji technicznej przemysłowych procesów produkcyjnych. 
 

W warunkach krajów przemysłowo rozwiniętych, koszt pracy urządzeń pneumatycznych 

jest od 40 do 50 razy mniejszy od kosztu pracy ręcznej. Jest on, wliczając nakłady inwestycyjne i 
koszty  eksploatacyjne,  niższy  od  kosztu  pracy  analogicznych  urządzeń  hydraulicznych  i 
elektrycznych  (pomimo  znacznie  wyższego  kosztu  energii  sprężonego  powietrza  niż  energii  
elektrycznej).  Korzystny  ekonomicznie  aspekt  wykorzystania  urządzeń  pneumatycznych  w 
porównaniu  z  innymi  technikami  realizacyjnymi  (elektryczną  i  hydrauliczną)  wynika  przede 
wszystkim z: 
  prostoty konstrukcji urządzeń pneumatycznych i ich niskiej ceny, 
  zasad funkcjonowania zrozumiałych nawet dla użytkowników i służb obsługowo-naprawczych 

o niskich kwalifikacjach, 

  prostoty konserwacji i obsługi, a często  braku potrzeby konserwacji w trakcie całego okresu 

eksploatacyjnego, 

  bardzo dużej trwałości urządzeń pneumatycznych (do 15 lat), 
  odporności  na  trudne  warunki  pracy  i  wpływy  środowiska  takich  jak  wilgotność,  zmiany 

temperatury, pola elektryczne, magnetyczne, promieniowania, zapylenia itp., 

  prostoty instalacji - tzw. instalacja jednoprzewodowa - zużyty czynnik roboczy odprowadzany 

jest do atmosfery, brak problemu zanieczyszczenia medium roboczego, 

  powszechnej dostępności czynnika roboczego, łatwości jego przygotowania i magazynowania. 
 

Często  o  wyborze  pneumatycznej  techniki  realizacji  decyduje  konieczność  eliminacji 

zagrożeń  wybuchem  lub  porażeniem  elektrycznym  -  usunięcie  tych  zagrożeń  w  przypadku 
urządzeń elektrycznych jest trudno osiągalne i kosztowne. 
 

Poza wymienionymi walorami, o znaczeniu techniki pneumatycznej decydują możliwości i 

parametry techniczne urządzeń pneumatycznych, spośród których jako najbardziej istotne należy 
wymienić niezwykle cenne właściwości pneumatycznych elementów wykonawczych, takie jak: 
  wysoki stosunek oddawanej mocy do masy oraz stosunek mocy do objętości elementu - pod tym 

względem napędy pneumatyczne ustępują jedynie napędom hydraulicznym, 

  bardzo dobre właściwości dynamiczne - możliwość uzyskania przyspieszeń i prędkości ruchu 

kilkakrotnie wyższych niż w przypadku napędowych urządzeń hydraulicznych i elektrycznych, 

  odporność  na  przeciążenia  i  awaryjną  blokadę  ruchu,  co  wymaga  w  przypadku  napędów 

elektrycznych dodatkowych urządzeń zabezpieczających, 

  szczególną  łatwość  realizacji  liniowych  ruchów  posuwisto-zwrotnych,  niezbędnych  w 

urządzeniach  automatyzacji  i  robotyzacji  procesów  produkcyjnych,  porównywalną  tylko  z 
hydrauliczną techniką napędową. 

 

Wymienione  pozytywne  cechy  urządzeń  pneumatycznych  stanowią  o  trwałej  i  nie 

malejącej  pozycji  urządzeń  pneumatycznych  w  technice,  pomimo  konkurencji  urządzeń 
elektrycznych i hydraulicznych. Pozycji tej nie osłabiają wady techniki pneumatycznej, do których 
należy zaliczyć: 
  wspomniany już wysoki koszt sprężania czynnika roboczego, 
  ograniczony zasięg i małą prędkość przesyłania sygnałów pneumatycznych, 
  hałaśliwość pracujących urządzeń - stosunkowo łatwą do usunięcia małym kosztem, 
  mniejszą niż w przypadku analogicznych urządzeń elektrycznych i hydraulicznych sprawność 

urządzeń wykonawczych, 

 

3 

  mniejsze  niż  w  przypadku  analogicznych  urządzeń  hydraulicznych  siły  napędzające,  co 

ogranicza  możliwości  stosowania  urządzeń  pneumatycznych  do  napędu  ciężkich  maszyn 
roboczych, 

  zanieczyszczanie  środowiska  olejem  wydostającym  się  z  urządzeń  pneumatycznych  wraz  ze 

zużytym  powietrzem  -  w  przypadku  stosowania  jako  czynnika  roboczego  powietrza  z 
domieszką mgły olejowej (coraz szerzej wprowadza się urządzenia pneumatyczne  pracujące z 
czynnikiem bezolejowym). 

 

Współcześnie stosowane urządzenia pneumatyczne podzielić można na dwie klasy: 

  urządzenia  wyspecjalizowane  -  przeznaczone  do  wykonywania  ściśle  określonego  zadania, 

opracowywane i rozwijane niezależnie od siebie dla wielu specyficznych zastosowań, 

  urządzenia uniwersalne - wykorzystywane do budowy wielu różnorodnych maszyn, urządzeń, 

instalacji. 

 

Wyspecjalizowanymi urządzeniami pneumatycznymi są na przykład: 

  urządzenia do transportu materiałów sypkich (ziarna, mąki, cementu, siana itp.) 
  urządzenia wentylacyjne, klimatyzacyjne, suszarnie, 
  pneumatyczne urządzenia stosowane w ochronie środowiska, np. w oczyszczalniach ścieków, 

do rekultywacji wód, 

  urządzenia techniki próżniowej, 
  urządzenia stosowane w gazownictwie, 
  urządzenia budownictwa podwodnego, 
  urządzenia do spawania gazowego, 
  urządzenia do malowania, napylania, rozpylania, piaskowania, kulowania itp., 
  pneumatyczne  układy  hamulcowe,  wspomagające,  sterujące,  amortyzujące,  ogumienie 

pneumatyczne i urządzenia związane z jego wykorzystaniem w tzw. pneumatyce transportowej, 

  pneumatyczne urządzenia pomiarowe, 
  specyficzne  urządzenia  wykorzystywane  w  przemyśle  włókienniczym,  tekstylnym, 

poligraficznym, spożywczym, hutnictwie i wielu innych, 

  pneumatyczne narzędzia i maszyny wykorzystywane w rolnictwie. 
 

Specyficznym  obszarem  zastosowań  pneumatyki  stała  się  aparatura  medyczna 

diagnostyczna, rehabilitacyjna, protetyczna, stomatologiczna. Stosowane są pneumatyczne aparaty 
do badania układu krążenia, układu oddechowego, urządzenia do wspomagania leczenia, protezy 
kończyn. Pierwsze sztuczne serca są także aparatami pneumatycznymi. 
 

Najnowszym  obszarem  zastosowań  pneumatyki  są  tzw.  mikro-  i  nanotechnika  -  działy 

techniki  zajmujące  się  tworzeniem  superminiaturowych  maszyn  roboczych,  urządzeń 
transportowych, robotów. 
 

Pomimo  tak  licznych  zastosowań  wyspecjalizowanych  urządzeń  pneumatycznych  i  ich 

bezspornego  znaczenia  gospodarczego,  znacznie  większy  wpływ  na  rozwój  gospodarki,  jej 
racjonalizację  i  przyrost  mocy  wytwórczych  ma  wykorzystanie  uniwersalnych  urządzeń 
pneumatycznych.  Należy  podkreślić,  że  stan  rozwoju  uniwersalnych  urządzeń  pneumatycznych 
zdecydowanie 

rzutuje 

na 

możliwości 

wprowadzania 

pneumatycznych 

urządzeń 

wyspecjalizowanych,  ponieważ  decyduje  o  dostępności  odpowiednich  materiałów,  elementów  i 
podzespołów niezbędnych do tworzenia specjalizowanych urządzeń pneumatycznych, a  także  o 
wiedzy i doświadczeniu kadry naukowej i technicznej związanej z dziedziną pneumatyki. 

W grupie uniwersalnych urządzeń pneumatycznych istnieje wyraźny podział na dwie klasy: 

  urządzenia pneumatyki analogowej, 

 

4 

  urządzenia pneumatyki dyskretnej (napędowo-sterujące). 
 

Pneumatyka  analogowa  znalazła  powszechne  zastosowanie  w  automatyzacji  procesów 

ciągłych,  występujących  między  innymi  w  przemyśle  chemicznym,  petrochemicznym, 
cukrowniczym,  energetycznym,  spożywczym  i  pokrewnych.  Rozwój  pneumatyki  analogowej,  a 
ogólnie  automatyki  analogowej,  stymulowały  potrzeby  automatyzacji  wielkich  instalacji 
występujących w tych przemysłach. Natomiast urządzenia pneumatyki dyskretnej są przeznaczone 
do  mechanizacji  a  następnie  automatyzacji  i  robotyzacji  różnorodnych  elementarnych,  na  ogół 
monotonnych  i  wymagających  znacznego  wysiłku,  czynności  produkcyjnych  występujących  w 
przemyśle  maszynowym,  elektromaszynowym,  przemyśle  środków  transportu,  drzewnym, 
spożywczym, hutnictwie, górnictwie, przetwórstwie, serwisie a także w rolnictwie. Do czynności 
tych należą: przemieszczanie (manipulacja) narzędzi i przedmiotu obróbki w przestrzeni roboczej 
maszyny technologicznej i stanowiska produkcyjnego, transportowanie materiałów, podzespołów i 
odpadów produkcyjnych, sterowanie i obsługa maszyn oraz urządzeń technologicznych, czynności 
związane ze składowaniem i magazynowaniem, pakowaniem wyrobów, przygotowaniem narzędzi 
i  osprzętu  technologicznego,  kontrolą  prawidłowości  wykonania  poszczególnych  operacji 
technologicznych  itp.  Realizacja  tego  typu  procesów,  zwanych  nieciągłymi  lub  dyskretnymi,  w 
porównaniu z procesami ciągłymi, wymaga znacznie większego bezpośredniego udziału człowieka 
- 

wykorzystania  jego  zdolności  manualnych  (ruchowo-energetycznych),  sensualnych 

(spostrzegania) i intelektualnych. 
Pracochłonność  dyskretnych  procesów  produkcyjnych  oraz  wzrastający  koszt  pracy  ludzkiej, 
szczególnie w krajach o rozwijającym się przemyśle, stwarzał już na początku XX wieku potrzebę 
mechanizacji i automatyzacji tych procesów. Odpowiednim na tę potrzebę środkiem technicznym 
okazał  się  posuwisto-zwrotny  siłownik  tłokowy,  napędzany  sprężonym  powietrzem, 
doprowadzanym do jego komór przez tzw. zawór rozdzielający. Siłownik taki mógł  realizować 
typowe  dla  procesów  dyskretnych  cyklicznie  powtarzające  się  czynności  manualne 
(ruchowo-energetyczne). 
W  zależności  od  sposobu  sterowania  zaworem  rozdzielającym  siłownika  pneumatycznego 
manualna czynność ruchowo-energetyczna zostaje: 
  zmechanizowana - jeżeli zaworem steruje bezpośrednio obsługujący maszynę lub urządzenie 

technologiczne robotnik, 

  zautomatyzowana  -  jeżeli  zaworem  steruje  stałoprogramowy  lub  programowalny  układ 

sterujący, zapewniający realizację założonego cyklu ruchów siłownika, a jedynie inicjacja cyklu 
pracy  należy  do  operatora  stanowiska  technologicznego  (lub  do  nadrzędnego  układu 
sterowania), 

  zrobotyzowana  -  jeżeli  siłownik  z  zaworem  stanowi  napęd  elementarnego  zespołu  ruchu 

maszyny  manipulacyjnej,  realizującej  cykl  ruchów  manipulacyjnych,  niezbędnych  do 
wykonania określonej operacji technologicznej.  

O powszechności stosowania pneumatyki napędowo-sterującej do mechanizacji, automatyzacji i 
robotyzacji dyskretnych procesów produkcyjnych zdecydowały brak funkcjonalnie i ekonomicznie 
konkurencyjnych  środków  technicznych  do  realizacji  dyskretnych  procesów  produkcyjnych  o 
dużej  przewadze  przemieszczania,  orientowania  w  przestrzeni,  mocowania  przedmiotów  i 
narzędzi  o  małych  i  średnich  masach  (do  25  kg)  oraz  niezawodność  podstawowego  elementu 
napędu pneumatycznego - siłownika tłokowego.  
Niniejsze opracowanie dotyczy wyłącznie pneumatyki dyskretnej.