張兵

【摘要】氣動回路設(shè)計是全國職業(yè)院校技能大賽液壓與氣動系統(tǒng)裝調(diào)與維護競賽項目中的重點考核模塊之一。判斷及消除障礙信號是氣動回路設(shè)計的核心及難點，本文通過研究串級法設(shè)計氣動回路的策略及方法，并以打標機的氣動回路設(shè)計過程為例，體現(xiàn)串級法的優(yōu)點，為競賽選手在極短的時間內(nèi)設(shè)計出成功率高的純氣動回路提供參考。

【關(guān)鍵詞】技能大賽? 氣動回路設(shè)計? 障礙信號

引言

氣動回路設(shè)計是全國職業(yè)院校技能大賽液壓與氣動系統(tǒng)裝調(diào)與維護競賽項目中的重點考核模塊之一，判斷和消除障礙信號是整個氣動回路設(shè)計的核心及難點。本文通過研究串級法設(shè)計純氣動回路的策略及方法，并以打標機的氣動回路設(shè)計為例，分析串級法設(shè)計回路的優(yōu)勢，可供技能大賽選手參考運用。

1、串級法消除障礙信號的思想與方法

串級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)的控制信號不同時出現(xiàn)。

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

2、氣動打標機動作分析

氣動打標機的控制系統(tǒng)主要是由工件夾緊裝置、打標裝置和退料裝置組成。其動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，接著打標缸B打印標志，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、氣動打標機回路設(shè)計

根據(jù)打標機的動作順序A+B+B-A-C+C-，依據(jù)最簡分組原則，且同一組內(nèi)每個英文字母只能出現(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，兩組輸出信號不會同時出現(xiàn)，消除了障礙信號，兩條管路只需要一個主控閥，用x1、x2分別表示管路主控閥兩側(cè)的氣壓信號。氣缸主控閥兩側(cè)的控制信號通過活塞桿驅(qū)動壓下行程閥產(chǎn)生。涉及的輔助狀況，必須在單一循環(huán)氣動回路設(shè)計完成后再一一加入，所以，先設(shè)計單一循環(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，氣動回路的第一個動作是C-，但分析打標機的動作過程，實際上第一個動作應(yīng)該是A+，通過啟動按鈕S1控制單一循環(huán)的A+動作，將其安裝在第Ⅰ條管路與A+控制線之間，且為了獲得啟動在連續(xù)循環(huán)中達到互鎖，必須將啟動按鈕S1與行程閥c0串聯(lián)。

要實現(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)計一個“或”閥在A+控制線上，分別連接單一循環(huán)與連續(xù)循環(huán)的啟動按鈕，停止切斷循環(huán)應(yīng)能隨時切斷連續(xù)循環(huán)模式的氣信號。

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

緊急停止功能是要實現(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送到所有氣缸主控閥的退回控制口，同時保證切斷氣缸主控閥的伸出控制口的信號。而且，必須將管路主控閥復(fù)位，以實現(xiàn)急停解除后的重新啟動。同時設(shè)置一個急停按鈕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。

綜上分析，設(shè)計的滿足輔助狀況的完整打標機氣動控制回路，如圖1所示。

4、結(jié)語

氣動回路設(shè)計的核心及難點是判斷及消除障礙信號，本文通過分析串級法設(shè)計氣動回路的策略與方法，并以打標機的氣動回路設(shè)計為例，體現(xiàn)出該設(shè)計方法的簡單明了、思路清晰、回路明確、成功率高等優(yōu)點，非常適用于技能大賽選手在極短的時間內(nèi)設(shè)計出成功率高的純氣動控制回路。

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