第15章

典型氣壓傳動系統第1節

閱讀氣壓傳動系統圖的一般步驟第2節

全氣動控制系統典型實例第3節

電氣控制系統典型實例第4節

氣動機械手氣壓傳動系統第5節

數控加工中心氣動換刀系統返回第1節

閱讀氣壓傳動系統圖的一般步驟①看懂圖中各氣動元件的圖形符號，了解其名稱及一般用途。②分析圖中的基本回路及功用。③了解系統的工作程序及程序轉換的發信元件。④按工作程序圖逐個分析其程序動作。⑤一般規定工作循環中的最后程序終了時的狀態作為氣動回路的初始位置(或靜止位置)。因此，回路原理圖中控制閥和行程閥的供氣及進出口的連接位置，應按回路初始位置狀態連接。⑥一般所介紹的回路原理圖，僅是整個氣動控制系統中的核心部分，一個完整的氣動系統還應有氣源裝置、氣源調節裝置及其他輔助元件等。

返回第2節

全氣動控制系統典型實例根據控制信號的種類以及所使用的控制元件，在工業生產領域應用的氣動順序控制系統可分為全氣動控制方式和電氣控制方式兩大類。全氣動控制方式是一種從控制到操作全部采用氣動元件來實現的一種控制方式。使用的氣動控制元件主要有啟動閥、梭閥、延時閥、氣壓控制換向閥、機械控制主換向閥等。該系統構成較復雜，但可用于防爆等特殊場合。一、工件夾緊氣壓傳動系統圖15一1所示為機械加工自動生產線、組臺機床中常用的工件夾緊氣壓傳動系統回路原理圖。下一頁返回第2節

全氣動控制系統典型實例1.工件夾緊氣壓傳動系統工作過程①當工件運行到指定位置后，垂直缸A的活塞桿首先伸出(向下)將工件定位鎖緊。②兩側的氣缸B和C的活塞桿同時伸出，對工件進行兩側夾緊。③進行機械加工，加工完后各缸活塞退回，將工件松開。2.工作原理(1)壓緊工件踏下腳踏換向閥1，使其置于左位，壓縮空氣經腳踏換向閥1左位，再經單向節流閥7中的單向閥進入到氣缸A的上腔，氣缸A下腔經單向節流閥8中的節流閥，再經腳踏換向閥1左位進行排氣，氣缸A下行實現對工件的夾緊。上一頁下一頁返回第2節

全氣動控制系統典型實例(2)兩側夾緊工件當氣缸A下移到預定位置時，壓下行程閥2，使其置于左位，控制氣體經行程閥2和單向節流閥6中的節流閥使換向閥4換向，置于右位，此時系統中的氣路走向是:壓縮空氣經換向閥4和換向閥3進入到氣缸B的左腔和氣缸C的右腔，氣缸B右腔和氣缸C左腔經換向閥3進行排氣，從而使氣缸B和氣缸C的活塞桿伸出，實現從兩側夾緊工件。(3)松開工件，退回原位在氣缸B和氣缸C伸出夾緊工件的同時，一部分壓縮空氣作控制氣體通過單向節流閥5到達換向閥3的右端，經一段時間后(由節流閥控制后)，機械加工完成，換向閥3換向，置于右位，從而使氣缸B和氣缸C退回，松開工件。上一頁下一頁返回第2節

全氣動控制系統典型實例在氣缸B和氣缸C松開工件的同時，壓縮空氣經換向閥3進入腳踏換向閥1的右端，成為腳踏換向閥1的控制氣體，使換向閥1換向，置于右位，從而使氣缸A退回，松開工件。在系統中，當調節單向節流閥6中的節流閥時，可以控制換向閥4的換向時間，確保氣缸A先壓緊;調節單向節流閥5中的節流閥時，可以控制換向閥3的換向時間，確保有足夠的機械加工時間;調節單向節流閥7,8中的節流閥時，可以調節氣缸A的上、下運動速度。二、氣液動力滑臺氣壓傳動系統氣液動力滑臺是采用氣一液阻尼缸作為執行元件，在它的上面可以安裝單軸頭、動力箱或工件等，由控制閥控制，在機床設備中實現進給運動。圖15-2所示為氣液動力滑臺的回路原理圖。上一頁下一頁返回第2節

全氣動控制系統典型實例1.氣液動力滑臺氣壓傳動系統的工作循環該回路由手動換向閥4控制，可以實現下面兩種工作循環:①快進一工進一快退一停止。②快進一工進一慢退一快退一停止。2.工作原理(1)快進一工進一快退一停止圖15-2中將手動換向閥4和3都置于右位，在壓縮空氣作用下，氣缸開始下行，液壓缸下腔的油液經行程閥6和單向閥7進入到液壓缸的上腔，實現快進;上一頁下一頁返回第2節

全氣動控制系統典型實例當快進到氣缸上的擋鐵B壓下行程閥6后，油液只能經節流閥5進行回油，調節節流閥的開度，可以調節回油油量的大小，從而控制氣液阻尼缸的運動速度，實現工進;當氣缸工進到行程閥2的位置時，擋鐵C壓下行程閥2，使行程閥2處于左位，行程閥2輸出氣信號使手動換向閥3換向置于左位，這時，氣缸開始上行，液壓缸上腔油液經行程閥8的左位和手動換向閥4的右位進入液壓缸的下腔，實現快退;當快退到擋鐵A壓下行程閥8時，使油液的回油通道被切斷，氣缸就停止運動，改變擋鐵A的位置，就可以改變氣缸停止的位置。上一頁下一頁返回第2節

全氣動控制系統典型實例(2)快進一工進一慢退一快退一停止圖15-2中將手動換向閥4置于左位后，其動作循環中的快進一工進過程的工作原理與上述相同。當工進至擋鐵C壓下行程閥2，氣缸開始上行時，液壓缸上腔油液經行程閥8的左位和節流閥5進入液壓缸的下腔，實現慢退;當慢退到擋鐵B離開行程閥6時，行程閥6在復位彈簧作用下復位(置于左位)，液壓缸上腔油液經行程閥8的左位和行程閥6的左位進入液壓缸的下腔，實現快退;當快退到擋鐵A壓下行程閥8時，使油液的回油通道被切斷，氣缸就停止運動。上一頁返回第3節

電氣控制系統典型實例電氣控制方式是目前采用較多的控制器方式，其中又以繼電器控制和可編程控制器應用最為普及。本節主要介紹繼電器控制氣動系統的應用實例。一、繼電器控制氣動系統的設計應用繼電器控制系統是用繼電器、行程開關、轉換開關等有觸點低壓電器構成的電器控制系統。繼電器控制系統的特點是動作狀態比較清楚，但系統線路比較復雜，變更控制過程以及擴展比較困難，靈活性和通用性較差，主要適用于小規模的氣動順序控制系統。下一頁返回第3節

電氣控制系統典型實例1.繼電器梯形圖梯形圖是利用電器元件符號進行順序控制系統設計的最常用的一種方法。其特點是與電/氣操作原理圖相呼應，比較直觀。如圖15-3所示為梯形圖的一個示例，梯形圖的設計規則及特點如下:①一個梯形圖網絡由多個梯級組成，每個輸出元素(繼電器線圈等)可構成一個梯級。②每個梯級可由多個支路組成，每個支路最右邊的元素通常是輸出元素。③梯形圖從上至下按行繪制，兩側的豎線類似電器控制圖的電源線，稱作母線。上一頁下一頁返回第3節

電氣控制系統典型實例④每一行從左至右，左側總是安排輸入觸點，并且把并聯觸點多的支路靠近左端。⑤各元件均用圖形符號表示，并按動作順序畫出。⑥各元件的圖形符號均表示未操作時的狀態。⑦在元件的圖形符號旁要注上字母符號。⑧沒有必要將接線端子和接線關系真實地表示出來。2.常用繼電器控制電路在氣動順序控制系統中，利用各種電器元件構成的控制電路是多種多樣的，但不管系統多么復雜，其電路都是由一些基本的控制電路組成的。上一頁下一頁返回第3節

電氣控制系統典型實例(1)串聯電路如圖15-4所示的是串聯電路，它由兩個啟動按鈕S，和S2串聯后，控制繼電器K動作，此串聯電路實際上屬于邏輯“與”電路。它可用于安全操作系統，例如一臺設備為了防止誤操作，保證生產安全，就可以安裝兩個啟動按鈕，讓操作者必須同時按下兩個啟動按鈕時，設備才能開始運行。(2)并聯電路圖15-5所示的并聯電路也稱為邏輯“或”電路。一般用于要求在一條自動化生產線上的多個操作點可以進行作業的場合，操作時只需按下啟動按鈕S,,S:和S3中的任一個，繼電器K均可實現動作。上一頁下一頁返回第3節

電氣控制系統典型實例(3)自保持電路自保持電路也稱為記憶電路，圖15-6中列舉了兩種自保持電路。(4)延時電路隨著自動化設備的功能和工序越來越復雜，各工序之間需要按一定的時間緊密配合，各工序時間要求可在一定范圍內調節，這需要利用延時電路來實現。延時控制分為延時閉合和延時斷開兩種。圖15一7(a)為延時閉合電路。當按下啟動開關S,后，時間繼電器KT開始計時，經過設定的時間后，時間繼電器觸點接通，電燈H亮。放開S,，時間繼電器觸點KT立刻斷開，電燈H熄滅。上一頁下一頁返回第3節

電氣控制系統典型實例圖15-7(b)為延時斷開電路。當按下啟動按鈕S，時，時間繼電器觸點KT也同時接通，電燈H點亮。當放開S;時，時間繼電器開始計時，到規定時間后，時間繼電器觸點KT才斷開，電燈H熄滅。(5)聯鎖電路當設備中存在相互矛盾的動作，如電動機的正轉與反轉，氣缸的伸出與縮回。為了防止同時輸入相互矛盾的動作信號，使電路短路或線圈燒壞，控制電路應具有聯鎖的功能。即電動機正轉時不能使反轉接觸器動作，氣缸伸出時不能使控制氣缸縮回的電磁鐵通電。上一頁下一頁返回第3節

電氣控制系統典型實例二、繼電器控制氣動系統舉例下面以圖15-9所示的零件壓入裝置為例，來介紹控制回路的分析方法。1.壓力裝置的工作過程①將工件放在運送臺上。②按下按鈕開關后，運送氣缸1.0伸出。③運送臺到達行程末端時，壓下氣缸2.0下降，將零件壓入。④在零件壓入狀態保持T秒。⑤壓入結束后，壓下氣缸2.0上升。上一頁下一頁返回第3節

電氣控制系統典型實例⑥壓下氣缸到達最高處后，運送氣缸1.0后退。2.繪制位移步驟圖將兩個氣缸的順序動作用位移步驟圖表示，如圖15一10所示。從圖中可知，該程序共有5個順序動作:氣缸1.0伸出→氣缸2.0伸出→延時T→氣缸2.0縮回→氣缸1.0縮回。3.氣動回路圖圖15一11所示為零件壓入裝置的氣動回路圖，其中運送氣缸采用雙電控閥控制，壓下氣缸采用單電控閥控制。上一頁下一頁返回第3節

電氣控制系統典型實例4.繪制繼電器控制電路梯形圖圖15一12所示為零件壓入裝置中的繼電器控制回路。該回路采用了停止優先自保持電路，用啟動按鈕q和停止按鈕t來控制全程繼電器Ko;三個電磁閥線圈YV1,YV2,YV3分別由三個繼電器K1、K2、K3控制;時間繼電器KT延時T秒后，使延時閉合開關(KT)閉合;繼電器KA控制常開、常閉觸點，常閉觸點(KA)控制繼電器KT,K1和K3;磁電式接近開關1C1、1C2、2C1、2C2用以控制相應的繼電器。上一頁返回第4節

氣動機械手氣壓傳動系統一、概述氣動機械手是機械手的一種，它具有結構簡單、質量輕、動作迅速、平穩可靠、不污染工作環境等優點。在要求工作環境潔凈、工作負載較小、自動生產的設備和生產線上應用廣泛，它能按照預定的控制程序動作。圖15一13為一種簡單的可移動式氣動機械手的結構示意圖。它由A,B,C,D四個氣缸組成，能實現手指夾持、手臂伸縮、立柱升降、回轉4個動作。下一頁返回第4節

氣動機械手氣壓傳動系統二、工作原理圖15一14為一種通用機械手的氣動系統工作原理圖(手指部分為真空吸頭，即無A氣缸部分)，要求其工作循環為:立柱上升、伸臂、立柱順時針轉、真空吸頭取工件、立柱逆時針轉、縮臂一立柱下降。三個氣缸均有三位四通雙電控換向閥1,2,7和單向節流閥3,4,5,6組成換向、調速回路。各氣缸的行程位置均有電氣行程開關進行控制。表15一1為該機械手在工作循環中各電磁鐵的動作順序表。下面結合表來分析它的工作循環:按下它的啟動按鈕，4YA通電，三位四通雙電控換向閥7處于上位，壓縮空氣進入垂直氣缸C下腔，活塞桿上升。上一頁下一頁返回第4節

氣動機械手氣壓傳動系統當氣缸C活塞上的擋塊碰到電氣行程開關a{時，4YA斷電，SYA通電，三位四通雙電控換向閥2處于左位，水平氣缸B活塞桿伸出，帶動真空吸頭進入工作點并吸取工件。當氣缸B活塞上的擋塊碰到電氣開關b{時，SYA斷電，lYA通電，三位四通雙電控換向閥1處于左位，回轉氣缸D順時針方向回轉，使真空吸頭進入下料點下料。當回轉氣缸D活塞桿上的擋塊壓下電氣行程開關c1時，lYA斷電，2YA通電，三位四通雙電控換向閥1處于右位，回轉氣缸D復位。上一頁下一頁返回第4節

氣動機械手氣壓傳動系統回轉氣缸復位時，其上擋塊碰到電氣行程開關C0、時，6YA通電，2YA斷電，三位四通雙電控換向閥2處于右位，水平氣缸B活塞桿退回。水平氣缸退回時，擋塊碰到b},6YA斷電，3YA通電，三位四通雙電控換向閥7處于下位，垂直氣缸活塞桿下降，到原位時，碰上電氣行程開關a0,3YA斷電，至此完成一個工作循環，如再給啟動信號，可進行同樣的工作循環。根據需要只要改變電氣行程開關的位置，調節單向節流閥的開度，即可改變各氣缸的運動速度和行程。上一頁返回第5節

數控加工中心氣動換刀系統圖15一15所示為某數控加工中心氣動換刀系統原理圖，該系統在換刀過程中實現主軸定位、主軸松刀、拔刀、向主軸錐孔吹氣和插刀動作。動作過程是:當數控系統發出換刀指令時，主軸停止旋轉，同時4YA通電，壓縮空氣經氣動三聯件1、換向閥4、單向節流閥5進入主軸定位