第6章 氣動控制回路

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，對氣動系統(tǒng)的正常工作都將造成不良影響，因而必須對其進(jìn)行凈化及穩(wěn)壓處理。氣動供給回路即氣源處理回路，它要保證氣動系統(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-自動排水器 水冷凝水存積于氣罐底部，6-2a)詳細(xì)符號b96-2a)詳細(xì)符號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，對需要潤滑的部件進(jìn)行潤滑。這三個元件組合在一起通常稱為氣動調(diào)節(jié)裝置(氣動三聯(lián)件)，其簡化圖形符號如圖6-2b所示。近年來，不供油氣動執(zhí)行元件和控制元件構(gòu)成的氣動系統(tǒng)不斷增多，這類系統(tǒng)的氣動供給回路不需油霧器來進(jìn)行潤滑。因此，在不同的情況下，過濾精度、潤滑或免潤滑應(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。實踐證明，提供高質(zhì)量的壓縮空氣對提高氣動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系統(tǒng)瞬時耗氣量很大的場合。在過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)氣罐后氣動回路產(chǎn)生噪聲的主要原因有壓縮機(jī)吸人側(cè)和氣動元件的排氣噪聲6-46-5元件。以盡量減少排氣對產(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，電磁閥通電時圖6-5 集中排氣消聲回路 靠氣壓使活塞桿伸出，斷電時靠彈簧作用縮回。圖6-6b為采用兩個二位二通電磁閥的控制回路，此時應(yīng)注意的問題是兩個電磁閥不能同時通電。圖6-6單作用氣缸回路3/2閥控制b)兩個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控制氣缸兩腔的供氣和排氣來實現(xiàn)氣缸的伸出和縮回運動的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、差動回路差動回路是指氣缸的兩個運動方向采用不同壓力供圖6-8差動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候，容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。6-8a動。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三通閥和一個三位五通閥來控制氣馬達(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)運動速度從節(jié)流閥的開度和速度的比例性初始加速度緩沖能力等特性來看雙作用氣缸一般采用排氣節(jié)流控制 。但是，對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，氣缸上升時可調(diào)速，下降時則通過快速排氣閥排氣，使氣缸快速返回。2、氣液轉(zhuǎn)換回路動難以實現(xiàn)低速控制的缺點。圖6-12a容積，氣、液問的密封要好，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，由于計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)與氣動技術(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擺動馬達(dá)轉(zhuǎn)矩控制回路 氣馬達(dá)是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的氣動執(zhí)行元件一般情況下對于已選定的氣馬達(dá)其轉(zhuǎn)矩是由6-15即可改變氣馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩。2、擺動馬達(dá)轉(zhuǎn)矩控制回路擺動馬達(dá)轉(zhuǎn)矩控制與氣馬達(dá)類似，通過調(diào)節(jié)供氣壓力來改變輸出轉(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。該回路簡單可靠，在定位狀態(tài)下驅(qū)動氣缸始終壓緊擋塊，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)械式制動器方法圖6.7.19為氣缸內(nèi)帶有制動機(jī)構(gòu)的位置控制回路。當(dāng)活塞到達(dá)期望位置時，制動機(jī)構(gòu)靠摩擦力強制活塞桿停止運動。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通電時，液壓缸活塞桿伸出。液壓缸運動到指定位置時，控制信號使二通電磁閥斷電，液壓缸有桿腔的液體被封閉，液壓缸停止運動。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、位移傳感器及計算機(jī)控制系統(tǒng)組成?；钊灰朴晌灰苽鞲衅鳙@得并送入計算機(jī)，計算機(jī)按一定算法求得伺服閥的控制信號的大小，從而控制活塞停留在期望的位置上。6高速開關(guān)閥方法高速開關(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的作用下，高速開關(guān)閥頻繁開閉實現(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，可分為PWMPCM6-22PWMPWM無桿腔的進(jìn)氣和排氣，進(jìn)而實現(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，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)動源積的原理，得到大于輸入壓力的增壓裝置。它可以通過內(nèi)置換向閥實現(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，使工作缸動作。當(dāng)活6.266.26沖壓回路沖擊回路是利用氣缸的高速運動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氣缸以相同的速度移動或在預(yù)定的位置同時停止的回路的方法是很難實現(xiàn)的。實現(xiàn)同步控制的可靠方法是采用氣動與機(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，但能可靠地實現(xiàn)同步控制。2、氣液轉(zhuǎn)換方法圖6-28(F≠F)的工作臺水平升降而使用兩個氣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，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)載移動劇烈的裝置中，有時也采用氣液轉(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，只要氣缸內(nèi)壓與負(fù)載稍有不同，就會發(fā)生移動，但實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氣壓自動平衡回路6-34緩沖基本回路使用安全閥的回路將此動能從某一位置開始逐漸減少，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)載逆時針越過0－0′3）氣壓自動平衡回路圖6-33最終使負(fù)載在指定位置平穩(wěn)停止的回路稱為緩沖回沖的方壓吸振器。緩沖基本回路6-34當(dāng)主動缸返回時，吸振缸也同時被供氣，活塞桿伸出。不足，發(fā)生撞擊或能量吸收過大發(fā)生反彈現(xiàn)象。使用安全閥的回路吸振缸在僅有節(jié)流閥時將會產(chǎn)生很大的壓力，以避免缸內(nèi)壓力過高，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高速運動或低速緩沖。當(dāng)三通電磁閥通電時，氣缸高速運動，當(dāng)氣缸接近行程終點時，行程開關(guān)發(fā)出的電信號使三通電磁閣斷電，氣缸由高速運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈退倬彌_狀態(tài)。七、節(jié)能回路從氣動回路的角度出發(fā)，降低空氣的消耗量可以采用如下幾種方式。一、 氣缸的兩個運動方向采用不同壓力供氣氣缸的兩個運動方向采用不同壓力供氣的回路，也就是差動回路。圖6-8所示的差動回路比一般的雙作用氣缸回路節(jié)省壓縮空氣消耗量。二、 一個氣動系統(tǒng)采用幾種不同的供氣壓力氣動系統(tǒng)中可根據(jù)各個氣缸具體的負(fù)載，采用不同的供氣壓力，此時對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、氣動控制信號和氣缸的供氣采用不同的工作壓力氣缸在往復(fù)運動中進(jìn)行排氣時，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)入氣缸的無桿腔，氣缸有氣缸無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)運動在氣動系統(tǒng)中應(yīng)用很多，一般通過行程閥或行程開關(guān)檢測氣缸是否到順序動作不進(jìn)行詳細(xì)敘述。圖6-38端和后退端無安裝行程閥位置的場合p，使換向閥11產(chǎn)生一定的時間延遲，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)生一定的時間延遲，控制壓力p6.39雙手操作安全回路1、2一手動換向閥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)。這樣氣缸便可實現(xiàn)自動往復(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及延遲一定時間后切換閥53中的壓縮空氣都將通過手動閥l5過載保護(hù)回路此回路是當(dāng)活塞桿伸出過程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 過載保護(hù)回路1一手動換向閥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)過載?；ユi回路6-41缸的活塞同時動作，保證只有一個活塞動作?；芈?/p>

換向閥處于左端工作位置時，活塞12345674A進(jìn)氣管路的氣體使梭閥356、9C的動作，必須把前動作缸的氣控閥復(fù)位。殘壓排出回路氣動系統(tǒng)工作停止后，在系統(tǒng)內(nèi)殘留有一定量的壓縮空氣，這對于系統(tǒng)的維護(hù)將造成很多不便，嚴(yán)重時可能發(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。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，三位五通閥處于中位。將節(jié)流閥打開，氣缸兩腔的壓縮空氣經(jīng)梭閥和節(jié)流閥排出。氣缸始動沖出防止回路在進(jìn)行氣動系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)充分考慮氣缸起動時的安全問題。壞圖6-43所示為采用復(fù)合速度控制閥的防止始動沖出回路。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)流口向氣缸無桿腔供氣，氣缸活塞桿低速伸出，當(dāng)氣缸無桿腔壓力達(dá)到一定值時，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，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)計時采用二位二通閥或氣控單向閥圖6-43氣缸始動沖出防止回路構(gòu)的氣缸。圖6-44a所示為采用兩個二位閥右端電磁鐵通電后，氣缸向上運保持在原位置。

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，氣缸向下運動。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A十、真空回路真空吸盤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)到吊運物體、移動物體、組裝產(chǎn)品的目的。圖6-