無錫機電高等職業(yè)技術學校 王雪嬌

塑料圓管熔接裝置的控制系統(tǒng)設計

無錫機電高等職業(yè)技術學校 王雪嬌

【摘要】本文介紹了工業(yè)領域塑料圓管熔接裝置的結構與功能，從氣動和電氣控制兩方面，實現(xiàn)了該裝置的系統(tǒng)設計。

【關鍵詞】熔接裝置；FESTO調壓閥；控制系統(tǒng)設計

一、系統(tǒng)結構和功能介紹

利用電熱熔接壓鐵將卷在金屬滾筒上的塑料板片高溫熔接成圓管。熔接壓鐵安裝在一個雙作用氣缸活塞桿的前端。為防止壓鐵損傷金屬滾筒，用帶有壓力表的調壓閥將最大氣缸壓力調至4bar。氣缸活塞桿在按下按鈕后伸出，完全伸出時壓鐵對塑料板片進行熔接。氣缸活塞只有在壓鐵到達設定位置并且壓力達到3bar時才能回縮。

為保證熔接質量，應對氣缸活塞桿的伸出進行節(jié)流控制。調節(jié)節(jié)流閥使得壓力在氣缸活塞桿完全伸出后3s才增至3bar，這時塑料板片在高溫和壓力的作用下熔接成了一個圓管。

為方便將熔接完成的塑料圓管取下，新的一次熔接過程必須在氣缸活塞完全縮回2s后才能開始。通過一個定位開關可將這個加工過程切換到連續(xù)自動循環(huán)工作狀態(tài)。

圖1 塑料圓管熔接裝置

二、調壓閥

FESTO調壓閥基本可以說是減壓閥，減壓閥的工作原理如下：高壓介質通過一個小孔充到一個相對較大的腔里實現(xiàn)減壓，實際上是靠節(jié)流減壓，膜片或活塞的兩面一面是出口腔，一面是人為給的壓力，并且控制小孔大小的閥桿和膜片（活塞）相連，這樣只要給一個固定的壓力，那么出口腔的壓力就會一直等于這個壓力，這個認為給定的壓力可以有彈簧、氣源或液壓源來提供。

圖2 調壓閥

三、控制回路分析

在進行回路設計時，我們可以把眾多的控制要求分割成若干個小部分進行分析。

首先考慮氣缸活塞伸出的控制，其控制條件有三個：按下按鈕或定位開關以及氣缸完全縮回滿2秒。這里按鈕和定位開關分別用來控制氣缸實現(xiàn)單循環(huán)和連續(xù)循環(huán)動作，它們都可以啟動氣缸的動作。因此它們的關系顯然是“或”的關系，可以通過梭閥來連接這兩個元件。梭閥的輸出，即為按鈕與定位開關這兩個條件“或”的結果。氣缸完全縮回2秒可以用延時閥和行程閥連接實現(xiàn)，它與梭閥的輸出這兩個條件應在全部滿足后，氣缸才能伸出，所以這兩個條件又是“與”的關系，可以通過雙壓閥或串聯(lián)方式連接來實現(xiàn)。即假設按鈕信號為條件X，定位開關信號為條件Y，延時信號為條件Z，則控制氣缸活塞伸出的條件A=（X+Y）Z。

如果按下圖對伸出控制部分的元件進行連接，啟動后氣缸活塞動作看似沒有什么不同，但它與課題中的要求不是完全相符的。仔細分析就會發(fā)現(xiàn)，下圖中延時閥的延時啟動不僅需要氣缸回縮到位后1S3發(fā)出的信號，還需要按鈕或定位開關發(fā)出的信號。即在用按鈕啟動伸出時，要使延時閥產生輸出，按鈕就必須要持續(xù)按下滿2秒鐘，這顯然不符合課題的控制要求，也不能符合生產實際需要。

圖3 氣控設計方案一

圖4 氣控設計方案二

其次考慮氣缸活塞返回的控制，返回條件有兩個，一是活塞桿完全伸出，另一個是熔接壓力達到3bar，因此就需要一個檢測氣缸是否完全伸出的行程閥和一個檢測氣缸無桿腔壓力的壓力順序閥。這兩個閥的輸出之間是“與”的關系，可用雙壓閥或串聯(lián)連接實現(xiàn)。這與課題13中的返回控制條件是完全相同的。

圖5 電氣設計方案

要滿足課題要求中所說3秒后壓力上升至3bar，可通過調節(jié)安裝在氣缸的無桿腔側的單向節(jié)流閥的開度，降低無桿腔壓力上升速度來實現(xiàn)。這個單向節(jié)流閥也應和課題8中單向節(jié)流閥一樣對氣缸伸出進行進氣節(jié)流控制。課題中的3秒不能誤解為用延時閥來進行3秒的延時。

此外在主控換向閥1V2的氣源側應裝設一個帶壓力表的調壓閥，來保證氣缸最高壓力為4bar。

四、控制系統(tǒng)設計（見圖4、圖5）

五、結論

隨著氣動技術的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛用于生產生活領域，本文論述了采用純氣控、電氣控兩種方式進行熔接裝置的控制系統(tǒng)設計，實現(xiàn)了生產自動化，大大提高了工作效率。

參考文獻

［1］胡海清.氣壓與液壓傳動控制技術［M］.北京理工大學出版社，2015（12）.

［2］何昌傳.注塑件熔接痕強度的局部控制工藝研究［D］.廣東工業(yè)大學，2015.

［3］羅語溪.高壓氣動真實氣體效應與減壓系統(tǒng)基礎理論及實驗研究［D］.浙江大學，2011.

［4］李德新，鄭春祿，吳立波.液壓與氣動技術［M］.北京航空航天大學出版社，2013（8）.