气动教材

气压传动与控制在电子专用设备上的应用
气压传动与控制已成为设备控制的一项不可缺少的内容，必须进行合理的气动系统设计及其控制，选择相应的气动元件以满足设备的功能要求。

气压传动与控制系统是指以压缩空气为工作介质，实现动力传递和工程控制的系统。

一个典型的气动系统是由方向控制阀、气动执行元件、各种气动辅助元件以及气源净化元件所组成.
1 气压传动的特点
通过对气压传动方式与其它传动方式的相互比较，可知气动易于集中控制、程序控制和实现工序自动化，气压传动具有以下特点：
1）气动元件结构简单、紧凑、易于制造、元件便于标准化、使用维修简单、寿命长。

工作介质是空气，来源方便，使用后可直接排至大气，不污染环境。

空气在管道内的流动损失小，可远距离输送，压缩空气便于贮存，故气动常被做为低成本自动化气动的最佳手段。

2）在易燃、易爆、粉尘大、强磁、潮湿、温度变化大、存在腐蚀性气体等恶劣场合，工作安全可靠，易于实现快速的直线往复运动、摆动和高速转动，输出力和运动速度的调节都很方便，安装和控制的自由度都很大，能实现过载自动保护，故气动具有非常广泛润滑性，因其含有水蒸汽等，排气噪声较大，故需供油润滑，排除冷凝水和消声。

3）工作适应性。

压缩空气工作压力一般在0．4～0．8MPa，故输出力和力矩不太大，传动效率较低；空气有压缩性，运动速度的稳定性较差，实现精密控制较难；信号传递速度比液压、电气小.
2 气动元件的分类
气动元件按功能分成以下几类：
⑴气压发生装置。

由空气压缩机（或真空泵）及其附件（后冷却器、油水分离器和气罐等）所组成，它将原动机供给的机械能转换成气体的压力能，作为传动和控制的动力源。

⑵气源处理元件。

清除压缩空气中的水分、灰尘和油污，以输出干燥洁净的空气供给后续元件使用，如各种过滤器和干燥器等。

⑶执行元件。

它把空气的压力能转化为机械能，以驱动执行机构作往复运动或旋转运动。

⑷控制元件。

是控制和调节压缩空气的压力、流量和流动方向，以保证气动执行元件按预定的程序正常地进行工作，如压力阀、流量阀、方向阀和比例阀等。

⑸辅助元件。

是解决元件内部润滑、排气噪声、元件间的连接以及信号转换、显示、放大、检测等所需要的各种气动元件，如油雾器、消声器、管接头及连接管、转换器等。

3 气动系统的构成
气压系统由空气压缩机和动力气缸组成，在这两部分之间根据设备工作循环运动的需要，通过管道按一定顺序连接各种控制阀及其它辅助装置（见图1），具体顺序如下：空气压缩机→清净元件（清除压缩空气中的水分、油分及杂质等，以得到清洁干燥的压缩空气）→气动辅助元件（空气过滤器是减少悬浮在压缩空气中的粒子，减压阀用于调节所需的压力，油雾器是将润滑油雾化，随压缩空气流至需要润滑的部位）→方向控制元件（供给气缸等的压缩空气流向由电磁阀来切换）→执行元件（切换方向控制阀，向执行元件导入压缩空气，以推动执行元件作直线、回转及夹持运动）。

4 气动系统中元件的选择
4．1 执行元件的选择
根据执行机构的运动是直线运动、摆动或转动，选用气缸、摆动气缸，其中气动系统中使用广泛的是气缸，它的选择程序包括：
⑴气缸类型的选择：根据气缸承担任务的要求、动作方式、使用条件和场合来确定气缸的类型，如双作用式和单作用式，如要求气缸到达行程终端减速且无冲击，应选用缓冲气缸。

⑵气缸缸径的确定：根据气缸的负载状况、气源供气条件、气缸的平均运动速度、气缸动作方向确定气缸缸径，并符合国标规定的缸筒内径尺寸系列。

⑶气缸行程的确定：根据气缸的操作距离及传动机构的行程比来确定，为便于安装调试，对于计算出的行程要加一些行程余量，如10～20 mm，并要确定气缸的额定行程值。

⑷选定气缸系列：将使用目的及需要的缸径及行程作为条件，选出完全适合的系列。

⑸安装形式的选择：不同系列的气缸有不同的安装形式，而各种系列也有多种安装形式可供选择，应根据气缸的不同用途来选择安装形式，一般情况下采用固定式气缸。

另外还要根据用途和机械设计的需要选择缓冲形式、磁
性开关及其活塞杆端的配件。

4．2 控制元件的选择
合理选择各种控制元件是设计气动控制系统的重要环节，它能保证气动系统准确、可靠、成本低、耗气量少、便于维修。

应根据配套不同的执行元件或应用而选定合适的电磁阀，控制双作用气缸选择4通或5通电磁阀，控制单作用气缸选择3通电磁阀，控制各类流体选择2通电磁阀。

选择控制元件主要考虑以下几点：（1）阀的机能应符合工作要求；（2）阀的控制应符合工作要求；（3）根据使用条件和使用要求选择阀的结构形式；（4）能使执行元件的运动达到设计要求；（5）阀的工作条件和性能应符合工作要求；（6）对集中控制的气动系统，各种电磁阀可配备在相应的汇流板上，安装调试非常方便，还可预留电磁阀位置；（7）要提高三化水平，尽量减少阀的品种和规格。

4．3 气源系统及气源处理系统的选择
不同的气动设备，对空气质量的要求不同，在气动系统设计中应了解其不同的应用场合及其对空气质量的要求，选择必要的气源处理系统，电子专用设备中压缩空气一般要清除水分、油分和粉尘。

要按照空气质量要求及其气动系统的工作需求选择该系统的元件。

4．4 辅助元件的选择
压缩空气在送入气动工作机械和仪表之前，一般需要进行除水和过滤，并需控制其压力、流速和流向，有时还要注入润滑剂和消除排气噪音等，以达到延长气动机械和仪表的寿命、降低设备修理费用、提高设备利用率的目的。

因此，气压传动还需完成这些功能的辅助元件，这些附件的选择需根据用途、性能、维护要求及价格等来考虑决定。

5 气压传动与控制在设备上的应用
现在，随着自动控制技术的发展和计算机的广泛应用以及气动技术和电子技术的结合，气压传动与控制在设备上已得到越来越广泛的应用，如送料、夹紧、定位、翻转、进给、装配、清洗、冲压、扶正、夹持、限位、升降、截停、线性及回转动作、真空吸附及其它需要压缩空气的地方。

当今气动元件已电／气一体化，组成了PC机—接口—小型阀—气缸的气动系统，各种小型化、轻量化、多功能复合化和集成化的元件相继出现，无油化元件大量问世，从而使气动系统的可靠性大大提高，并且减少了配管、节省空间、简化装拆、提高效率、系统简单、维护方便、润滑性能稳定、成本低、寿命长，因此各种气动元件在电子专用设备上已得到大量采用，这些气动元件在满足设备工作性能要求，提高设备自动化方面有着举足轻重的作用。

现在国内外已有好些气动元件生产厂家生产各种相互配套的标准化、通用化、系列化气动元件可供我们选择，只要需按照设备机构的工作要求，设计出正确的气动系统，根据正常的工作条件，考虑质量、成本、可靠性、使用要求等因素，选择适当的气动元件，就一定能取得良好的效果，满足设备要求。

图2是电子专用设备中用于自动上料的一种旋转取料装置，用来实现芯片等片式元件的上料，并把它们送到相应的加工、装配或测试分类工位上去的自动执行机构。

工作时人工定时地将大批片料任意倒进盘旋料斗，振动料斗便自动地将片料按规定的方向和位置排列到料斗上部的取料位置，然后摆动气缸带动旋转臂上的单动气缸摆动，单动气缸带动真空吸头按照一定的生产节拍从料斗上吸取片料后再返回到
加工工位放料，完成取料动作，取放料由真空通断完成，如此循环往复便完成了自动供料，该结构简单紧凑、操作可靠，使用非常广泛，其气动原理如图3所示。

该气动系统中将所需的电磁阀统一安装在汇流板上，统一给气、排气消声，然后通过节流阀送到各个气缸，真空发生器另走一路，经过电磁阀到真空吸头。

压缩空气经过手动阀后进入气动三联件进行处理后，经过配套的快速接头和气管连成一个整体。