气动系统实例分析：气缸控制与工作循环分析

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：现对该系统的工作原理进行分析。图4-138 气液动力滑台气动系统快进→慢进→慢退→快退→停止若将手动阀4处于左位，即可实现上述双向进给工作循环。该系统共有四个气缸，可在三个坐标内工作。图4-139 气动机械手机构示意图图4-140 机械手手动作程序图图4-141 机械手气动控制回路原理图该系统的工作循环分析如下。

1.气动钻床传动系统

气动钻床是一种利用气动钻削头完成主体运动（主轴的旋转），再由气动滑台实现进给的自动钻床。根据实际要求，机床上还可以安装由摆动气缸驱动的回转工作台，实现在一个工位上加工的同时，在另一个工位上装卸工件，使辅助时间和切削加工时间重合，达到提高生产效率的目的。

这里介绍的是一台专用立式气动钻床。它利用气压来实现进给运动和送料、夹紧等辅助动作。它共有三个气缸，即送料缸A、夹紧缸B和钻削缸C。

该气动钻床要求的动作顺序为：

图4-137所示为气动钻床气动系统的工作原理图。现对该系统的工作原理进行分析。若送料为A₁、送料夹头后退为A₀、夹紧为B₁、松卡为B₀、钻孔为C₁、钻头后退为C₀，可写成工作程序图为

图4-137 气动钻床气动系统图

1）按下起动按钮q后，二位四通换向阀左位（qb₀）接入系统，送料A₁把工作推入加工工位。

2）当缸A活塞杆上的挡铁压下行程阀a₁时，压缩空气使阀处于左位，并进入夹紧缸B的左腔，推动活塞杆实现夹紧B₁。

3）当缸B活塞杆上的挡铁压下行程阀b₁时，压缩空气使阀左位（a₁、b₁）接入系统，使钻削缸C动作，在钻孔（C₁）的同时送料夹头后退（A₀），尽管A₀与C₁同时动作，但A₀动作对下一程序没有影响，故不必设置联锁信号。

4）当缸C活塞杆上的挡铁压下行程阀c₁时，钻头退回，而此时A₀运动尚未结束，但由于控制A₀运动的主控阀具有记忆功能，A₀仍可继续动作，并且A缸活塞杆缩回结束时不发信号。

5）要使钻床停止工作，只需断开起动阀，钻床完成工作循环中的最后一个动作B₀，夹紧缸B松开工件后，就停止工作。

2.气液动力滑台气动系统

如图4-138所示，气液动力滑台用气液阻尼缸作为执行元件，在机床设备中用来实现进给运动。这种动力滑台可以完成两种工作循环。

（1）快进→慢进（工进）→快退→停止当手动阀4处于图示状态时，就可实现动作循环，其动作原理为：手动阀3切换到右位时，发出进刀信号，在气压作用下气缸中活塞开始向下运动，同时液压缸中活塞下腔的油液经图示行程阀6的左位和单向阀7进入液压缸活塞上腔，实现快进。当活塞杆上的挡铁B切换行程阀6后，油液只能经节流阀5进入活塞上腔，调节节流阀的开度，可以改变气液阻尼缸的运动速度，这时开始慢速工进。当工进到挡铁C压下行程阀2时，压缩空气使阀3切换到左位并进入气缸活塞下腔，这时气缸活塞开始向上运动，液压缸活塞上腔的油液经行程阀8的左位和手动阀4中的单向阀进入液压缸下腔，实现了快退。当快退到挡铁A压下行程阀8时，使油液通道被切断，活塞停止运动。

图4-138 气液动力滑台气动系统

（2）快进→慢进→慢退→快退→停止若将手动阀4处于左位，即可实现上述双向进给工作循环。快进工进的动作原理同上。当慢进至挡铁C后下行程阀2，压缩空气使换向阀3切换至左位，气缸活塞开始向上移动，这时液压缸活塞上腔的油液经行程阀8的左位和节流阀5进入活塞下腔，实现了慢退（或反向进给）。慢退到挡铁B松开行程阀6后，油液经行程阀6左位而进入活塞下腔，开始了快退。快退到挡铁A切换行程阀8而使油液通路被切断时，活塞就停止运动。

图中带定位机构的手动阀1、行程阀2和手动阀3组成一个组合阀块；阀4、5和6可组成另一组合阀块。补油箱10用来补偿系统中的漏油，一般可用油杯取代。

3.气动机械手

机械手可按生产工艺的要求，实现预定的控制程序，例如实现自动取料、上料、卸料和自动换刀等功能，是自动生产设备和自动生产线上重要装置之一。气动机械手是机械手的一种，具有重量轻、动作迅速、平衡可靠、不污染工作环境等优点。

图4-139所示为用于某专用设备上的气动机械手结构示意图。该系统共有四个气缸，可在三个坐标内工作。其中A缸为抓取机构的松紧缸，其活塞杆退回时夹紧工件，活塞杆伸出时松开工件。B缸为长臂伸缩缸，可以实现伸出和缩回动作。C缸为机械手升降缸。D缸为立柱回转缸，该气缸为齿轮齿条缸，把活塞的直线运动改变为立柱的旋转运动，从而实现立柱的回转。

对机械手的控制要求：手动阀起动后，程序控制从第一个节拍连续运动到最后一个节拍，把机械手右下方的工件搬到左下方的位置上。机械手动作程序如图4-140所示。图中m为起动信号。

图4-141所示为机械手气动控制回路原理图。原始信号c₀、b₀是无源元件，不能直接与气源相连。原始信号b₀、c₀只有分别通过a₀与a₁才能与气源相连。