基于串級(jí)法的純氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)研究

張兵

【摘要】氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)是全國(guó)職業(yè)院校技能大賽液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)裝調(diào)與維護(hù)競(jìng)賽項(xiàng)目中的重點(diǎn)考核模塊之一。判斷及消除障礙信號(hào)是氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)的核心及難點(diǎn)，本文通過研究串級(jí)法設(shè)計(jì)氣動(dòng)回路的策略及方法，并以打標(biāo)機(jī)的氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)過程為例，體現(xiàn)串級(jí)法的優(yōu)點(diǎn)，為競(jìng)賽選手在極短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出成功率高的純氣動(dòng)回路提供參考。

【關(guān)鍵詞】技能大賽? 氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)? 障礙信號(hào)

引言

氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)是全國(guó)職業(yè)院校技能大賽液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)裝調(diào)與維護(hù)競(jìng)賽項(xiàng)目中的重點(diǎn)考核模塊之一，判斷和消除障礙信號(hào)是整個(gè)氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)的核心及難點(diǎn)。本文通過研究串級(jí)法設(shè)計(jì)純氣動(dòng)回路的策略及方法，并以打標(biāo)機(jī)的氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)為例，分析串級(jí)法設(shè)計(jì)回路的優(yōu)勢(shì)，可供技能大賽選手參考運(yùn)用。

1、串級(jí)法消除障礙信號(hào)的思想與方法

串級(jí)法是一種控制回路的隔離法，主要是利用記憶元件作為信號(hào)的轉(zhuǎn)接作用，即利用5/2雙氣控閥以階梯方式順序連接，以改變各條管路的輸出氣壓，從而保證在任一時(shí)間，只有一條管路有氣源輸出，其他管路都處于排氣狀態(tài)，使主控閥兩側(cè)的控制信號(hào)不同時(shí)出現(xiàn)。

采用此種排列，可以簡(jiǎn)單、明了、快速的消除障礙信號(hào)，而且是建立在回路圖的實(shí)際操作程序中，是一種有規(guī)則可循的氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)方法。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要多少輸出管路和記憶元件，要按動(dòng)作順序的分組而定。分組的原則為越少越好，設(shè)計(jì)也會(huì)簡(jiǎn)潔明了。

2、氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)動(dòng)作分析

氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)的控制系統(tǒng)主要是由工件夾緊裝置、打標(biāo)裝置和退料裝置組成。其動(dòng)作過程為工件在料倉中靠重力落下，由夾緊缸A將工件推向定位塊并夾緊，接著打標(biāo)缸B打印標(biāo)志，然后B缸及A缸依次退回，最后由C缸將打印完的工件推出，再退回到初始位置，完成一次循環(huán)過程。其動(dòng)作順序可以表示為A+B+B-A-C+C-（+表示伸出，-表示退回）。

3、氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)回路設(shè)計(jì)

根據(jù)打標(biāo)機(jī)的動(dòng)作順序A+B+B-A-C+C-，依據(jù)最簡(jiǎn)分組原則，且同一組內(nèi)每個(gè)英文字母只能出現(xiàn)一次，將其分為2組：A+B+C-為一組，由第Ⅰ條管路供氣，B-A-C+為另一組，由第Ⅱ條管路供氣，兩組輸出信號(hào)不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，消除了障礙信號(hào)，兩條管路只需要一個(gè)主控閥，用x1、x2分別表示管路主控閥兩側(cè)的氣壓信號(hào)。氣缸主控閥兩側(cè)的控制信號(hào)通過活塞桿驅(qū)動(dòng)壓下行程閥產(chǎn)生。涉及的輔助狀況，必須在單一循環(huán)氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)完成后再一一加入，所以，先設(shè)計(jì)單一循環(huán)回路。

①a1接在B+控制線上，供氣口連接在第Ⅰ條管路上;

②b1與x2控制線相連，供氣口仍連接在第Ⅰ條管路上;

③將B-控制線直接接到第Ⅱ條輸出管路上;

④b0接在A-控制線上，供氣口連接在第Ⅱ條管路上;

⑤a0接在C+控制線上，供氣口連接在第Ⅱ條管路上;

⑥c1與x1控制線相連，c1的供氣口仍連接在第Ⅱ條管路上;

⑦將C-控制線直接連接到第Ⅰ條輸出管路上;

⑧c0接在A+控制線上，c0的供氣口連接在第Ⅰ條管路上。

就分組而言，氣動(dòng)回路的第一個(gè)動(dòng)作是C-，但分析打標(biāo)機(jī)的動(dòng)作過程，實(shí)際上第一個(gè)動(dòng)作應(yīng)該是A+，通過啟動(dòng)按鈕S1控制單一循環(huán)的A+動(dòng)作，將其安裝在第Ⅰ條管路與A+控制線之間，且為了獲得啟動(dòng)在連續(xù)循環(huán)中達(dá)到互鎖，必須將啟動(dòng)按鈕S1與行程閥c0串聯(lián)。

要實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)模式，關(guān)鍵在于單一循環(huán)結(jié)束后，氣缸C退回到初始位置，壓下行程閥c0，輸出的信號(hào)控制A缸再次伸出，而且單一循環(huán)模式與連續(xù)循環(huán)模式可任意切換。通過設(shè)計(jì)一個(gè)“或”閥在A+控制線上，分別連接單一循環(huán)與連續(xù)循環(huán)的啟動(dòng)按鈕，停止切斷循環(huán)應(yīng)能隨時(shí)切斷連續(xù)循環(huán)模式的氣信號(hào)。

料倉監(jiān)測(cè)功能需實(shí)現(xiàn)當(dāng)料倉中沒有工件，氣缸不可以伸出，系統(tǒng)必須停在起始位置，可用一個(gè)“雙壓”閥連接單一循環(huán)、連續(xù)循環(huán)的啟動(dòng)按鈕與料倉監(jiān)測(cè)的行程開關(guān)，以達(dá)到系統(tǒng)“互鎖”作用。

緊急停止功能是要實(shí)現(xiàn)按下急停按鈕，所有氣缸無論在什么位置，均立即退回到初始位置，需要將供氣回路信號(hào)送到所有氣缸主控閥的退回控制口，同時(shí)保證切斷氣缸主控閥的伸出控制口的信號(hào)。而且，必須將管路主控閥復(fù)位，以實(shí)現(xiàn)急停解除后的重新啟動(dòng)。同時(shí)設(shè)置一個(gè)急停按鈕EM與急停解除按鈕REM，以控制系統(tǒng)的緊急停止與重新啟動(dòng)。

綜上分析，設(shè)計(jì)的滿足輔助狀況的完整打標(biāo)機(jī)氣動(dòng)控制回路，如圖1所示。

4、結(jié)語

氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)的核心及難點(diǎn)是判斷及消除障礙信號(hào)，本文通過分析串級(jí)法設(shè)計(jì)氣動(dòng)回路的策略與方法，并以打標(biāo)機(jī)的氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)為例，體現(xiàn)出該設(shè)計(jì)方法的簡(jiǎn)單明了、思路清晰、回路明確、成功率高等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于技能大賽選手在極短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出成功率高的純氣動(dòng)控制回路。

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