一种工业机械手的气动回路分析

2018-03-05李香利

机电信息 2018年6期

李香利

（许昌技术经济学校，河南许昌461500）

0 引言

气动技术（Pneumatics）是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一[1]。随着现代气动技术和计算机技术的发展，气动技术因其节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单及防火、防爆、抗电磁干扰、抗辐射等优点[2-3]，在机电一体化装置中的应用越来越普遍和广泛，其中气动机械手在功能实现中的调速问题是一个重点和难点。

笔者在教学和实际应用过程中发现，很多学生对气动机械手中的气动调速这一部分知识不能很好地应用，因此，本文旨在对气动回路中机械手的调速问题作一统筹分析。

1 气动机械手结构及动作分析

机械手是自动生产设备和生产线上的重要装置之一[4]，本案气动机械手用于生产流水线上一种物料分拣装置中，如图1所示。双作用气缸A、B、C通过三个两位五通电磁阀来控制其伸出和缩回，整个气动回路有一个总气动开关阀——两位三通电磁阀。整个气动回路要实现如下功能要求：当传感器a感应到物料为白色时，气缸A实现缩回动作，使白色物料分拣到物料仓1中；如果物料为非白色，则继续在传送带上往后输送，当传感器b感应到输送的物料为黑色时，气缸B动作并进行缩回，使物料被分拣到物料仓2中；除却黑、白色的物料继续随着传送带向后输送，传感器c感应到物料后，气缸C动作，把其他物料分拣到物料仓3中。在整个物料分拣过程中，双作用气缸的初始状态为伸出，当传感器感应到相应的物料后，要求气缸迅速缩回以实现该种物料的分拣，然后气缸伸出并恢复至初始状态，并且缩回速度比伸出速度快。

图1 物料分拣装置

2 气动回路调速问题介绍

在上述物料分拣过程中，气缸的调速问题是整个功能实现中最难控制的一个环节，在教学实践中，学生在画气动回路和进行操作调试时，有两个问题不容易理解：（1）什么是进气节流，什么是排气节流？（2）调速是如何实现的，如何控制气缸的伸出和缩回速度？

谈起节流，不得不说到单向节流阀，单向节流阀是一种控制气路中气流大小的阀，由节流阀和单向阀两个部分组成，如图2所示，左侧为节流阀，右侧为单向阀。节流阀作用是调节气路中气流量的大小。单向阀顾名思义就是起到使气流单向流通的作用，如图2中，气体从A向B流动时，单向阀是不通的，因此此时可以通过调节左侧节流阀来控制气体流量的大小；而当气体从B流向A时，单向阀不能起到单向的作用，此时不能通过节流阀来调节气体的流量大小。

图2 单向节流阀示意图

2.1 进气节流及调速问题

单向节流阀接在双作用气缸的工作口处，当气体从气源流向气缸时单向阀起作用的话，就说是进气节流，如图3（a）所示，气体从气源出来，经过两位五通电磁阀来控制双作用气缸的伸出与缩回。当电磁阀工作口2向气缸有杆腔输入气体时，单向节流阀N中的单向阀不通（起到了单向的作用），气体只能通过节流阀进入有杆腔，从而使气缸缩回；当两位五通电磁阀切换到左侧腔，气体输入到无杆腔中，此时单向节流阀M中的单向阀不通，气体从节流阀进入无杆腔，使气缸伸出。

这种情况下，可以通过调节节流阀的松紧来控制流经节流阀气流量的大小，从而起到对气缸伸缩的调速作用。

由于气体从节流阀进入气缸时，单向节流阀起到了调速节流的作用，因此说这种节流方式为进气节流。