气动系统典型实例教材

第九章气压系统典型实例

第一节工件夹紧气压传动系统

工件夹紧气压传动系统是机械加工自动线和组合机床中常用的夹紧装置的驱动系统。图9-1为机床夹具的气动夹紧系统，其动作循环是：当工件运动到指定位置后，气缸A活塞杆伸出，将工件定位后两侧的气缸B和C的活塞杆同时伸出，从两侧面对工件夹紧，然后再进行切削加工，加工完后各夹紧缸退回，将工件松开。

图9-1机床夹具气动夹紧系统

1—脚踏阀2—行程阀3、5—单向节流阀4、6—换向阀

具体工作原理如下：用脚踏下阀1，压缩空气进入缸A的上腔。使活塞下降定位工件；当压下行程阀2时，压缩空气经单向节流阀5使二位三通气控换向阀6换向（调节节流阀开口可以控制阀6的延时接通时间），压缩空气通过阀4进入两侧气缸B和C的无杆腔，使活塞杆前进而夹紧工件。然后钻头开始钻孔，同时流过换向阀4的一部分压缩空气经过单向节流阀3进入换向阀4右端，经过一段时间（由节流阀控制）后换向阀4右位接通，两侧气缸后退到原来位置。同时，一部分压缩空气作为信号进入脚踏阀1的右端，使阀1右位接通，压缩空气进入缸A的下腔，使活塞杆退回原位。活塞杆上升的同时使机动行程阀2复位，气控换向阀6也复位（此时主阀3右位接通），由于气缸B、C的无杆腔通过阀6、阀4排气，换向阀6自动复位到左位，完成一个工作循环。该回路只有再踏下脚踏阀1才能开始下一个工作循环。

第二节数控加工中心气动系统

图9-2所示为某数控加工中心气动系统原理图，该系统主要实现加工中心的自动换刀功能，在换刀过程中实现主轴定位、主轴松刀、拔刀、向主轴锥孔吹气排屑和插刀动作。

图9-2 数控加工中心气动系统原理图

具体工作原理如下：当数控系统发出换刀指令时，主轴停止旋转，同时4YA通电，压缩空气经气动三联件1、换向阀4、单向节流阀5进入主轴定位缸A的右腔，缸A的活塞左移，使主轴自动定位。定位后压下开关，使6Y A通电，压缩空气经换向阀6、快速排气阀8进入气液增压器B的上腔，增压腔的高压油使活塞伸出，实现主轴松刀，同时使8YA通电，压缩空气经换向阀9、单向节流阀11进入缸C的上腔，缸C下腔排气，活塞下移实现拔刀。由回转刀库交换刀具，同时1Y A通电，压缩空气经换向阀2、单向节流阀3向主轴锥孔吹气。稍后1YA断电、2YA通电，停止吹气，8YA断电、7YA通电，压缩空气经换向阀9、单向节流阀10进入缸C的下腔，活塞上移，实现插刀动作。6Y A断电、5Y A通电，压缩空气经阀6进入气液增压器B的下腔，使活塞退回，主轴的机械机构使刀具夹紧。4YA断电、3Y A通电，缸A的活塞在弹簧力的作用下复位，回复到开始状态，换刀结束。

第三节气动机械手气压传动系统

气动机械手是机械手的一种，它具有结构简单，重量轻，动作迅速，平稳可靠，不污染工作环境等优点。在要求工作环境洁净、工作负载较小、自动生产的设备和生产线上应用广泛，它能按照预定的控制程序动作。图9-3为一种简单的可移动式气动机械手的结构示意图。它由A、B、C、D四个气缸组成，能实现手指夹持、手臂伸缩、立柱升降、回转四个

动作。

图9-3 气动机械手的结构示意图

图9-4为一种通用机械手的气动系统工作原理图（手指部分为真空吸头，即无A气缸部分），要求其工作循环为：立柱上升→伸臂→立柱顺时针转→真空吸头取工件→立柱逆时针转→缩臂→立柱下降。

图9-4 通用机械手气动系统工作原理图

三个气缸均有三位四通双电控换向阀1、2、7和单向节流阀3、4、5、6组成换向、调速回路。各气缸的行程位置均有电气行程开关进行控制。表9-1为该机械手在工作循环中各电磁铁的动作顺序表。

表9-1 电磁铁动作顺序表

下面结合表9-1来分析它的工作循环：

按下它的启动按钮，4Y A通电，阀7处于上位，压缩空气进入垂直气缸C下腔，活塞杆上升。

当缸C活塞上的挡块碰到电气行程开关a1时，4Y A断电，5Y A通电，阀2处于左位，水平气缸B活塞杆伸出，带动真空吸头进入工作点并吸取工件。

当缸B活塞上的挡块碰到电气开关b1时，5Y A断电，1YA通电，阀1处于左位，回转缸D顺时针方向回转，使真空吸头进入下料点下料。

当回转缸D活塞杆上的挡块压下电器行程开关c1时，1YA断电，2YA通电，阀1处于右位，回转缸b复位。

回转缸复位时，其上挡块碰到电气程开关c0时，6Y A通电，2Y A断电，阀2处于右位，水平缸B活塞杆退回。

水平缸退回时，挡块碰到b0，6YA断电，3Y A通电，阀7处于下位，垂直缸活塞杆下降，到原位时，碰上电气行程开关a0，3Y A断电，至此完成一个工作循环，如再给启动信号。可进行同样的工作循环。

根据需要只要改变电气行程开关的位置，调节单向节流阀的开度，即可改变各气缸的运动速度和行程。

第四节拉门自动开闭系统

该装置通过连杆机构将气缸活塞杆的直线运动转换成拉门商场、宾馆等公共场所使用的开闭运动，利用超低压气动阀来检测行人的踏板动作。在拉门内、外装踏板6和11，踏板下方装有完全封闭的橡胶管，管的一端与超低压气动阀7和12的控制口连接。当人站在踏板上时，橡胶管里压力上升，超低压气动阀动作。其气动回路如图9-5所示。

图9-5 拉门自动开闭气压传动系统

首先使手动阀1上位接入工作状态，空气通过气动换向阀2、单向节流阀3进入气缸4的无杆腔，将活塞杆推出（门关闭）。当人站在踏板6上后，气动控制阀7动作，空气通过梭阀8、单节流阀9和气罐10使气动换向阀2换向，压缩空气进入气缸4的有杆腔，活塞杆退回（门打开）。

当行人经过门后踏上踏板11时，气动控制阀12动作，使梭阀8上面的通口关闭，下面的通口接通（此时由于人已离开踏板6，阀7复位）。气罐10中的空气经单向节流阀9、梭阀8和阀12放气（人离开踏板11后，阀12已复位），经过延时（由节流阀控制）后阀2复位，气缸4的无杆腔进气，活塞杆伸出（关闭拉门）。

该回路利用逻辑“或”的功能，回路比较简单，很少产生误动作。行人从门的哪一边进出均可。减压阀13可使关门的力自由调节，十分便利。如将手动阀复位，则可变为手动门。

思考题及习题

9-1在图9-1所示的工件夹紧气压传动系统中，工件夹紧的时间是怎样调节的？

9-2简述加工中心气动系统工作原理？

9-3在图9-3中，要求该机械手的工作循环是：立柱下降→伸臂→立柱逆时针转→（真空吸头取工件）→立柱顺时针转→缩臂→立柱上升。试画出电磁铁动作顺序表，分析它的工作循环。

9-4在自动拉门气压传动系统中利用了哪个元件的什么逻辑功能？