第6章 氣動(dòng)控制回路

6基本回路路、排出回路、單作用氣缸回路、雙作用氣缸回路等。圖6.1一次氣源處理回路

一、供給回路壓縮空氣中含有的水分、灰塵、油污等雜質(zhì)及輸出壓力的波動(dòng)，對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)的正常工作都將造成不良影響，因而必須對(duì)其進(jìn)行凈化及穩(wěn)壓處理。氣動(dòng)供給回路即氣源處理回路，它要保證氣動(dòng)系統(tǒng)具有高質(zhì)量的壓縮空氣和穩(wěn)定的工作壓力。6-1處理回路。由空氣壓縮機(jī)1產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)冷卻器2冷卻后，進(jìn)入氣罐。壓縮1-空氣壓縮機(jī)2-冷卻器氣罐4-溢流閥5-過(guò)濾器 空氣由于冷卻而分離出冷凝干燥器7-油霧分離器壓力繼電器9-自動(dòng)排水器 水冷凝水存積于氣罐底部，6-2a)詳細(xì)符號(hào)b96-2a)詳細(xì)符號(hào)b濾器除去壓縮空氣中的灰塵、水分等雜質(zhì)；減壓閥可使二次工作壓力穩(wěn)定；油霧器使?jié)櫥挽F化后注入空氣流中，對(duì)需要潤(rùn)滑的部件進(jìn)行潤(rùn)滑。這三個(gè)元件組合在一起通常稱(chēng)為氣動(dòng)調(diào)節(jié)裝置(氣動(dòng)三聯(lián)件)，其簡(jiǎn)化圖形符號(hào)如圖6-2b所示。近年來(lái)，不供油氣動(dòng)執(zhí)行元件和控制元件構(gòu)成的氣動(dòng)系統(tǒng)不斷增多，這類(lèi)系統(tǒng)的氣動(dòng)供給回路不需油霧器來(lái)進(jìn)行潤(rùn)滑。因此，在不同的情況下，過(guò)濾精度、潤(rùn)滑或免潤(rùn)滑應(yīng)該分別進(jìn)行考慮，以保證供給用氣設(shè)備符合要求的壓縮空氣。實(shí)踐證明，提供高質(zhì)量的壓縮空氣對(duì)提高氣動(dòng)元件的使用壽命及可靠性是至關(guān)重要的。圖6-2為二次氣源處理回路。圖6-3所示為穩(wěn)壓回路，用于供氣壓力變化大或氣動(dòng)系統(tǒng)瞬時(shí)耗氣量很大的場(chǎng)合。在過(guò)濾器和減壓閥的前面或后面設(shè)置氣罐，以穩(wěn)定工作壓力。二、排出回路圖6-4分散排氣消聲回路的霧化油分和噪聲對(duì)環(huán)境的污染，必須加以控制。圖6-4分散排氣消聲回路圖6-3穩(wěn)壓回路 a)氣罐前置 b)氣罐后氣動(dòng)回路產(chǎn)生噪聲的主要原因有壓縮機(jī)吸人側(cè)和氣動(dòng)元件的排氣噪聲6-46-5元件。以盡量減少排氣對(duì)產(chǎn)品的不良影響。三、單作用氣缸回路圖6-6a所示為采用二位三通電磁閥控制的單作用氣缸回路，電磁閥通電時(shí)圖6-5 集中排氣消聲回路 靠氣壓使活塞桿伸出，斷電時(shí)靠彈簧作用縮回。圖6-6b為采用兩個(gè)二位二通電磁閥的控制回路，此時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題是兩個(gè)電磁閥不能同時(shí)通電。圖6-6單作用氣缸回路3/2閥控制b)兩個(gè)2/2閥控四、雙作用氣缸回路

圖6-7雙作用氣缸回路圖單電控 雙電控雙作用氣缸回路是指通過(guò)控制氣缸兩腔的供氣和排氣來(lái)實(shí)現(xiàn)氣缸的伸出和縮回運(yùn)動(dòng)的6-7a6-7bl伸出的途中突然失電，緊機(jī)構(gòu)?？紤]到失電保護(hù)控制，則選用雙電控閥為好。五、差動(dòng)回路差動(dòng)回路是指氣缸的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向采用不同壓力供圖6-8差動(dòng)回路該回路可減少空氣的消耗量。但是在氣缸速度比較低的時(shí)候，容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。6-8a動(dòng)。為防止此現(xiàn)象的產(chǎn)生，可以設(shè)置氣罐。圖6-8b所示為采用減壓閥帶單向閥的差動(dòng)回路，電磁閥斷電后，氣缸以較低供氣壓力縮回。六、氣馬達(dá)回路6-9a6-9b6-9c三通閥和一個(gè)三位五通閥來(lái)控制氣馬達(dá)正反轉(zhuǎn)的回路。功能回路功能回路是控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力、速度、加力控制回路、轉(zhuǎn)矩控制回路和位置控制回路等。一、速度控制回路圖6-9氣馬達(dá)回路

控制氣缸速度包括調(diào)速與穩(wěn)速兩部分。調(diào)速的1、進(jìn)氣節(jié)流、排氣節(jié)流回路6-10a于垂直安裝的氣缸支撐腔的供氣回。圖6-lOb圖6-1l單作用氣缸的速度控制回路圖6-10雙作用氣缸的節(jié)流調(diào)速回路圖6-1l單作用氣缸的速度控制回路a) 進(jìn)氣節(jié)流b）c)排氣節(jié)流d)快速排氣+排氣節(jié)流度即可調(diào)節(jié)氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度從節(jié)流閥的開(kāi)度和速度的比例性初始加速度緩沖能力等特性來(lái)看雙作用氣缸一般采用排氣節(jié)流控制 。但是，對(duì)于單作用氣缸和氣馬達(dá)等，根據(jù)用目的和條件，也采用進(jìn)氣節(jié)流控制。6-lOc生影響，此時(shí)不宜采用排氣節(jié)流閥控制。圖6-12氣液轉(zhuǎn)換速度控制回路 為了提高氣缸的速度，可以在氣缸出口安裝快速排氣閥，這樣氣缸內(nèi)氣體可通過(guò)快速排氣閥直接排放。圖6.10d為采用快速排氣閥構(gòu)成的氣缸快速返回回路。6-116-11a6-11b中，氣缸上升時(shí)可調(diào)速，下降時(shí)則通過(guò)快速排氣閥排氣，使氣缸快速返回。2、氣液轉(zhuǎn)換回路動(dòng)難以實(shí)現(xiàn)低速控制的缺點(diǎn)。圖6-12a容積，氣、液?jiǎn)柕拿芊庖?，避免氣體混入油中。6-12b二、壓力控制回路圖6-13所示為由兩個(gè)減壓閥和換向閥構(gòu)成的高低壓轉(zhuǎn)換回路，可控制氣缸輸出兩種大圖6-13高低壓力轉(zhuǎn)換回路 小不同的力。

圖6-14連續(xù)壓力控制回路近年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)與氣動(dòng)技術(shù)的結(jié)合，電氣比例控制技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛。圖6-14三、轉(zhuǎn)矩控制回路1、氣馬達(dá)轉(zhuǎn)矩控制回路 圖6-15氣馬達(dá)轉(zhuǎn)矩控制回路圖6-16擺動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩控制回路 氣馬達(dá)是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的氣動(dòng)執(zhí)行元件一般情況下對(duì)于已選定的氣馬達(dá)其轉(zhuǎn)矩是由6-15即可改變氣馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩。2、擺動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩控制回路擺動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩控制與氣馬達(dá)類(lèi)似，通過(guò)調(diào)節(jié)供氣壓力來(lái)改變輸出轉(zhuǎn)矩。圖6-16所示為路。四、位置控制回路換方式等。1、采用三位閥的方法6-17采用三位閥的位置控制回路圖6-17a圖6-18采用擋塊的位置控制回由于氣缸活塞圖6-18采用擋塊的位置控制回兩端作用面積不同6-17b。當(dāng)6-17c由于空氣的可壓縮性，采用純氣動(dòng)控制方式難以得到較高的控制精度。2、機(jī)械擋塊方法圖6-18所示為采用機(jī)械擋塊輔助定位的控制回路。該回路簡(jiǎn)單可靠，在定位狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)氣缸始終壓緊擋塊，不產(chǎn)生間隙，可以完全停止在確定位置上，其定位精度取決于擋塊的6-206-206-19換器位置控制3、機(jī)械式制動(dòng)器方法圖6.7.19為氣缸內(nèi)帶有制動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置控制回路。當(dāng)活塞到達(dá)期望位置時(shí)，制動(dòng)機(jī)構(gòu)靠摩擦力強(qiáng)制活塞桿停止運(yùn)動(dòng)。4、氣液轉(zhuǎn)換方法圖7-20所示為采用氣液轉(zhuǎn)換器的位置控制回路。當(dāng)五通電磁閥和二通電磁閥同時(shí)通電時(shí)，液壓缸活塞桿伸出。液壓缸運(yùn)動(dòng)到指定位置時(shí)，控制信號(hào)使二通電磁閥斷電，液壓缸有桿腔的液體被封閉，液壓缸停止運(yùn)動(dòng)。反之亦然。采用氣液轉(zhuǎn)換方法的目的是獲得高精度的位置控制。5、比例閥、伺服閥方法比例閥和伺服閥可連續(xù)控制壓力或流量的變化，不采用機(jī)械式輔助定位也可達(dá)到較高精度的位置控制。圖6-21所示為采用流量伺服閥的位置控制回路。該回路由氣缸、流量伺服閥、位移傳感器及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成?；钊灰朴晌灰苽鞲衅鳙@得并送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)按一定算法求得伺服閥的控制信號(hào)的大小，從而控制活塞停留在期望的位置上。6高速開(kāi)關(guān)閥方法高速開(kāi)關(guān)閥構(gòu)成的數(shù)字式位置控制系統(tǒng)，是指在一系列給定脈沖信號(hào)的作用下，高速開(kāi)關(guān)閥頻繁開(kāi)閉實(shí)現(xiàn)壓力

6-21的連續(xù)位置控制回路圖6-22采用PWM方法的連續(xù)位置根據(jù)給定的脈沖信號(hào)，可分為PWMPCM6-22PWMPWM無(wú)桿腔的進(jìn)氣和排氣，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣缸位置的控制。圖6-22采用PWM方法的連續(xù)位置7.2應(yīng)用回路應(yīng)用回路是指在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常用到的回路，它一般由基本回路和功能回路組合或變形而成，如增壓回路、同步回路、緩沖回路、平衡回路和安全回路等。6-236-23采用氣體增壓器的增壓回路當(dāng)壓縮空氣的壓力較低，或氣缸設(shè)置在狹窄的空間里，不能使用較大面積的氣缸，而又要求很大的輸出力時(shí)，可采用增壓回路。增壓一般使用增壓器，增壓器可轉(zhuǎn)換。1、使用氣體增壓器的增壓回路氣體增壓器的輸入氣體壓力為驅(qū)動(dòng)源積的原理，得到大于輸入壓力的增壓裝置。它可以通過(guò)內(nèi)置換向閥實(shí)現(xiàn)連續(xù)供給。圖6-232、增壓夾緊回路圖7-246-246-24夾緊回路1

圖6-25 沖壓回路如圖6-25所示，電磁換向閥通電后，壓縮空氣進(jìn)入氣液轉(zhuǎn)換器，使工作缸動(dòng)作。當(dāng)活6.266.26沖壓回路沖擊回路是利用氣缸的高速運(yùn)動(dòng)給工件以沖擊的回路，如圖7-26所示。此回路由壓縮空氣的儲(chǔ)氣罐、快速排氣閥及間的距離。6-296-29張力控制回路同步控制回路是指控制多個(gè)氣缸以相同的速度移動(dòng)或在預(yù)定的位置同時(shí)停止的回路的方法是很難實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)同步控制的可靠方法是采用氣動(dòng)與機(jī)械并用的方法或氣液轉(zhuǎn)換方6-276-27使用剛性連接的同步控制回路1、氣動(dòng)與機(jī)械機(jī)構(gòu)并用方法圖6-27塞桿上齒條而達(dá)到氣缸同步位移的機(jī)構(gòu)。雖然存在一定的機(jī)械誤差，但能可靠地實(shí)現(xiàn)同步控制。2、氣液轉(zhuǎn)換方法圖6-28(F≠F)的工作臺(tái)水平升降而使用兩個(gè)氣1 2缸與液壓缸串聯(lián)而成的氣液缸的同步控制6-28使工作臺(tái)水平升降的同步控制回路1）換向閥）油箱3、4）二通閥5、）放氣塞6-28使工作臺(tái)水平升降的同步控制回路1）換向閥）油箱3、4）二通閥5、）放氣塞8）氣液缸 ）梭閥78B256。四、張力控制回路7-29圖6-30平衡基本回路時(shí)，根據(jù)控制要求，使電磁鐵AB圖6-30平衡基本回路五、平衡回路平衡回路是指保持外負(fù)載與氣缸壓力所產(chǎn)生的力相平衡，控制氣缸速度或位置的回路。氣動(dòng)平衡回路不同于液壓回路，由于空氣的壓縮性，在負(fù)載移動(dòng)劇烈的裝置中，有時(shí)也采用氣液轉(zhuǎn)換回路或氣液阻尼缸。1、平衡基本回路如果氣缸承受的負(fù)載與減壓閥設(shè)定壓力所產(chǎn)生的推力相平衡，負(fù)載可以停止在任意位置上。從理論上說(shuō)，只要?dú)飧變?nèi)壓與負(fù)載稍有不同，就會(huì)發(fā)生移動(dòng)，但實(shí)際上因活塞的摩擦阻力，氣缸可以在較大負(fù)載高速圖6-35圖6-33氣壓自動(dòng)平衡回路6-34緩沖基本回路使用安全閥的回路將此動(dòng)能從某一位置開(kāi)始逐漸減少，2、 應(yīng)用回路1）任意位置停止回路圖6-316-316-31任意位置停止回路6-32變負(fù)載平衡回路圖6-32所示為使用氣液轉(zhuǎn)換器的變負(fù)載平衡回路。在這種機(jī)械中，當(dāng)負(fù)載逆時(shí)針越過(guò)0－0′3）氣壓自動(dòng)平衡回路圖6-33最終使負(fù)載在指定位置平穩(wěn)停止的回路稱(chēng)為緩沖回沖的方壓吸振器。緩沖基本回路6-34當(dāng)主動(dòng)缸返回時(shí)，吸振缸也同時(shí)被供氣，活塞桿伸出。不足，發(fā)生撞擊或能量吸收過(guò)大發(fā)生反彈現(xiàn)象。使用安全閥的回路吸振缸在僅有節(jié)流閥時(shí)將會(huì)產(chǎn)生很大的壓力，以避免缸內(nèi)壓力過(guò)高，可以采用圖6-35液壓吸振器的回程側(cè)多用彈簧，而且多用能調(diào)節(jié)油流量的可變節(jié)流口來(lái)調(diào)節(jié)所能吸收的油量。采用并聯(lián)節(jié)統(tǒng)閥的緩沖回路除氣壓緩沖器或液壓緩沖器外，采用兩個(gè)節(jié)流閥并聯(lián)使用的方法也可達(dá)到緩沖目的。如圖6-36高速運(yùn)動(dòng)或低速緩沖。當(dāng)三通電磁閥通電時(shí)，氣缸高速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)氣缸接近行程終點(diǎn)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)發(fā)出的電信號(hào)使三通電磁閣斷電，氣缸由高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈退倬彌_狀態(tài)。七、節(jié)能回路從氣動(dòng)回路的角度出發(fā)，降低空氣的消耗量可以采用如下幾種方式。一、 氣缸的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向采用不同壓力供氣氣缸的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向采用不同壓力供氣的回路，也就是差動(dòng)回路。圖6-8所示的差動(dòng)回路比一般的雙作用氣缸回路節(jié)省壓縮空氣消耗量。二、 一個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)采用幾種不同的供氣壓力氣動(dòng)系統(tǒng)中可根據(jù)各個(gè)氣缸具體的負(fù)載，采用不同的供氣壓力，此時(shí)對(duì)于低壓供氣的回路也就節(jié)圖6-37節(jié)能回路 圖6-38 振蕩回路

圖6-36采用并聯(lián)節(jié)流閥的緩沖回路省了空氣消耗量。三、氣動(dòng)控制信號(hào)和氣缸的供氣采用不同的工作壓力氣缸在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行排氣時(shí)，將排氣部分地回收，也能減少壓縮空氣消耗量。如圖6-37所示，減壓閥被調(diào)定為較低的壓力，氣缸無(wú)桿腔不排放壓縮空氣，由氣罐引出的氣體，經(jīng)減壓閥減壓引入氣缸有桿腔。電磁閥通電，氣缸上升，壓縮空氣進(jìn)入氣缸的無(wú)桿腔，氣缸有氣缸無(wú)桿腔的壓縮空氣被壓回氣罐。由此將回路耗氣量減至最小。八、往復(fù)（振蕩）回路氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)在氣動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用很多，一般通過(guò)行程閥或行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)氣缸是否到順序動(dòng)作不進(jìn)行詳細(xì)敘述。圖6-38端和后退端無(wú)安裝行程閥位置的場(chǎng)合p，使換向閥11產(chǎn)生一定的時(shí)間延遲，控制壓力p3

2p2

使閥1換向，氣缸后退。同樣，節(jié)流閥和氣罐產(chǎn)生一定的時(shí)間延遲，控制壓力p6.39雙手操作安全回路1、2一手動(dòng)換向閥3一氣罐4一節(jié)流閥5一換向閥46.39雙手操作安全回路1、2一手動(dòng)換向閥3一氣罐4一節(jié)流閥5一換向閥落，所以此回路并不十分安全。

使閥2換向到初始狀態(tài)。這樣氣缸便可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)振蕩。九、安全回路雙手操作安全回路鍛壓、沖壓設(shè)備中必須設(shè)置安全保護(hù)回路，以保證操作者雙手的安全。6-39a12l6-39b3及延遲一定時(shí)間后切換閥53中的壓縮空氣都將通過(guò)手動(dòng)閥l5過(guò)載保護(hù)回路此回路是當(dāng)活塞桿伸出過(guò)程6-4016-41互鎖回路1、2、3一梭閥4、5、6、7、8、9一換向閥圖6-40 過(guò)載保護(hù)回路1一手動(dòng)換向閥26-41互鎖回路1、2、3一梭閥4、5、6、7、8、9一換向閥控閥3一順序閥4一梭閥 5一手動(dòng)換向閥342(圖示位置)，使活塞縮回，氣缸左腔的壓力經(jīng)閥2排掉，防止系統(tǒng)過(guò)載?；ユi回路6-41缸的活塞同時(shí)動(dòng)作，保證只有一個(gè)活塞動(dòng)作?；芈?/p>

換向閥處于左端工作位置時(shí)，活塞12345674A進(jìn)氣管路的氣體使梭閥356、9C的動(dòng)作，必須把前動(dòng)作缸的氣控閥復(fù)位。殘壓排出回路氣動(dòng)系統(tǒng)工作停止后，在系統(tǒng)內(nèi)殘留有一定量的壓縮空氣，這對(duì)于系統(tǒng)的維護(hù)將造成很多不便，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生傷亡事故。圖6-42a)所示為采用三通殘壓排放圖6-42殘壓排出回路 氣缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)三通閥排出，氣缸在外力的作用下可以任意移動(dòng)。圖6-42b)所示為采用節(jié)流排放閥的回路。當(dāng)系統(tǒng)不工作時(shí)，三位五通閥處于中位。將節(jié)流閥打開(kāi)，氣缸兩腔的壓縮空氣經(jīng)梭閥和節(jié)流閥排出。氣缸始動(dòng)沖出防止回路在進(jìn)行氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮氣缸起動(dòng)時(shí)的安全問(wèn)題。壞圖6-43所示為采用復(fù)合速度控制閥的防止始動(dòng)沖出回路。當(dāng)三位五通電磁閥左端電磁鐵通電后，復(fù)合速度控制閥中的二通閥處于位置1，壓縮空氣經(jīng)固定節(jié)流口向氣缸無(wú)桿腔供氣，氣缸活塞桿低速伸出，當(dāng)氣缸無(wú)桿腔壓力達(dá)到一定值時(shí)，二通閥切換到位置2，變?yōu)檎５某隹诠?jié)流速度控制。防止下落回路氣缸用于起吊重物時(shí)，如果突然停電或停氣，氣缸將在負(fù)載重力的作用下伸出，因此需采取安全措施防止氣缸下落，使氣缸能夠保持在原位置。防止氣缸下落可以在回路設(shè)計(jì)時(shí)采用二位二通閥或氣控單向閥圖6-43氣缸始動(dòng)沖出防止回路構(gòu)的氣缸。圖6-44a所示為采用兩個(gè)二位閥右端電磁鐵通電后，氣缸向上運(yùn)保持在原位置。

封閉氣缸兩腔的壓縮空氣，或者采用內(nèi)部帶有鎖定機(jī)圖6.44 防止下落回路6-44b缸保持在原位置。6-46多段氣缸的控制回路6-46多段氣缸的控制回路圖6-45所示為行程末端帶鎖定機(jī)構(gòu)的氣缸的防止下落回路，氣控單向閥能夠使氣缸停定機(jī)構(gòu)將活塞桿鎖定。當(dāng)電磁閥右端電磁鐵通電后，利用氣壓將鎖打開(kāi)，氣缸向下運(yùn)動(dòng)。多段氣缸控制回路6-461ABA2氣缸繼續(xù)前進(jìn)達(dá)到其全行程。氣缸回21缸的活塞推動(dòng)A十、真空回路真空吸盤(pán)是利用真空泵或真空發(fā)生器產(chǎn)生真空以吸附物體，從而達(dá)到吊運(yùn)物體、移動(dòng)物體、組裝產(chǎn)品的目的。圖6-