2016液压传动与气动技术（劳动第二版）课件：9.2 半自动钻床控制回路设计

1、任务1 检测装置系统回路设计任务2 半自动钻床控制回路 设计 模块九 双缸控制回路设计任务3 汇集装置控制回路设计 教学目标1.了解磁感应开关的根本应用原理2.掌握磁感应开关的职能符号及具体应用 方法3.掌握多缸回路的设计方法任务2 半自动钻床控制回路 设计4.掌握利用XD图判别障碍信号的方法5.掌握消除障碍信号的根本方法半自动钻床切削加工示意图 半自动钻床钻床有两个气缸，一个用来驱动钻床主轴的轴向移动也就是切削进给，称之为切削缸；另一个用来夹紧工件，称为夹紧缸。在机床的切削过程中，要求两个气缸按一定的顺序要求先后动作，完成一个工作循环，即工作要求为：夹紧缸伸出夹紧工件切削缸切削进给切削缸退回

2、夹紧缸松开工件退回。 本任务要求设计符合该工作要求的半自动钻床的控制回路。 在一个循环中，有一个或多个气缸进行屡次往复运动的称为多缸往复行程控制回路。半自动钻床控制回路属于多缸单往复行程控制回路，也就是在一个循环程序中，所有的气缸都只做一次往复运动。 在多缸回路的设计中有一定的方法，一般都是用位移步骤图、行程程序图引导出信号动作图XD图，通过对信号动作图的分析，画出逻辑原理图，最终画出气动控制回路图。在设计多缸往复行程控制回路时，遇到的最大问题是信号的重叠，因此，合理、正确地解决信号重叠问题是设计这类回路的关键和根底。一、磁性开关控制 磁性开关 1. 磁性开关 磁性开关利用一种磁敏元件，当磁性

3、物体接近时利用内部电路状态的变化，进而控制开关的通断，这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 磁性开关一般是和磁性气缸配套使用，磁性气缸的活塞上都有一个永久性的磁环，把磁性开关安装在气缸的缸筒上，当活塞往复运动时永久性磁环一起运动，而磁性开关检测到永久磁环时就发出一个信号，使得开关“通或“断，它的具体的安装如下图。磁性开关控制系统图a)气动控制图 b)电气控制图 2. 磁性开关的控制方法 以下图为磁性开关控制的分料装置系统图，它是由磁性开关发出电信号以控制阀的电磁线圈，从而控制气缸的往复运动。一、磁性开关控制单向式行程阀a实物图 b活塞杆前伸 c活塞杆继续前伸 d活塞杆回退 注意：单向式行程阀

4、安装时，一定要将其安装在活塞杆未到达终端的一小段距离的位置上，以便活塞杆的撞块能够通过，否那么不能到达发出脉冲信号的作用。二、单向行程阀 根据钻床的工作要求做出位移步骤图。从图中可以看出两执行机构A缸和B缸的动作、步骤以及控制信号的位置及控制方向。当A缸把工件夹紧后，得到控制信号a1控制B缸开始切削进给，当切削结束后得到控制信号b1控制B缸退回，退回到位后得到控制信号b0以控制A缸退回松开工件。，一、绘制半自动钻床控制回路的位移步骤图半自动钻床的位移步骤图 从图中可以看出，当A缸活塞杆前伸压下行程阀a1后，B缸前伸，同时A保持夹紧状态；当B缸活塞杆压下行程阀b1后，其活塞杆回退；当B缸的活塞杆

5、回退压下b0行程阀后，使A缸活塞杆回退，直至终点压下行程阀a0。，二、绘制半自动钻床控制系统的行程程序图半自动钻床控制系统的行程程序图a)一般形式 b)简化形式 在设计回路之前需绘制控制系统的信号动作状态图，如下图为钻床的控制系统XD图，具体的绘制方法如下所示： 1.绘“XD图的方格图 2.绘出动作状态图 3.绘制信号状态线，三、绘制半自动钻床控制系统的信号动作状态图半自动钻床控制系统的XD状态图 1.利用XD图判别障碍信号 判断多缸单住复控制障碍信号的根本方法是：当主控阀控制信号某一端需输入时，而另一端的控制信号还存在，那么还存在的信号就是障碍信号，在X-D线图上用波浪线来表示。 在XD图上

6、障碍信号的具体表现为：在同一组中控制信号线细实线的长度大于所控制的动作状态线粗实线的长度，其超出长度即为障碍段。以下图中a1、b0的的控制信号线长度大于所控制动作的状态线长度，也就是当A缸活塞杆前伸发出a1信号使B缸的活塞前伸时，a1的信号在B缸的活塞杆前伸发出b1信号时还在保持，所以a1信号在第行程段内为障碍信号。同理b0信号在第行程段内也是障碍信号。，四、判断、消除障碍信号 障碍信号的判别 2.障碍信号的消除 1用单向行程阀消除障碍信号 用单向式行程阀消除障碍信号的方法就是使控制信号变为一个短暂的脉冲信号，从半自动钻床的XD图可以看出，a1、b0都有一段为障碍信号，为了消除这两段障碍信号可

7、以把a1、b0两个行程阀更换成单相行程阀，使长信号变成短暂的脉冲信号，这样就得到以下图所示的XD图。，用单向行程阀消除障碍信号的XD图四、判断、消除障碍信号 消除了障碍信号，这样控制回路就相对简单，就可以再根据XD图设计出以下图所示的控制回路图。四、判断、消除障碍信号用单向行程阀消障的控制回路 2.障碍信号的消除 2用换向阀消除障碍信号 1直接消障法 直接消障法就是指控制信号“x是利用系统中现有的原始信号或主控阀输出信号来进行消障的方法。它的计算公式、逻辑表达式及控制回路如图a、b所示。 直接消障法在选择x信号时，应让x信号的开始点在障碍信号m开始之前或同时开始包括m障碍段之后，x的终止点应选

8、在障碍信号m的无障段。，直接消障法四、判断、消除障碍信号 2.障碍信号的消除 2用换向阀消除障碍信号 2间接消障法 间接消障法就是在系统中没有能直接用做制约信号x的原始信号，故必须在系统中另加一个辅助阀以得到制约信号x。这个辅助阀一般为具有记忆功能的双气控换向阀。， 间接消障法四、判断、消除障碍信号 2.障碍信号的消除 2用换向阀消除障碍信号 3XD线图法设计中制约信号的选择 为了能得到可靠的“执行信号，关键在于制约信号的选择。在选择制约信号的时，从“XD图上看必须满足两个条件：1.制约信号x必须与障碍信号m的执行段重合，使执行信号“m*中保存信号执行段。2.执行信号x必须与m的障碍段不重合，

9、以使m*中不再有障碍段。 在具体选择制约信号x时，通常借助于XD图，从图中寻找以下几种信号作为制约信号 ：其他原始信号。其他原始信号的“非信号。其他主控阀的输出记忆信号。用中间记忆元件的输出信号。组合信号。，半自动钻床控制系统XD图四、判断、消除障碍信号 2.障碍信号的消除 2用换向阀消除障碍信号 4半自动钻床控制系统的换向阀消障方法 为了便于分析及选择制约信号，把半自动钻床控制系统所产生的原始信号进行选择，选出制约信号或辅助元件双气控3/2阀的“通“断控制信号。半自动钻床系统的原始信号除a1、b0两障碍信号外，只有a0、b1两个可选择的原始信号，而这两个信号直接与障碍信号进行逻辑与运算，得不

10、到所需的执行信号，因而选择间接消障的方法。 在用间接消障法时，分别选择a0、b1为两个双气控3/2阀的两个控制信号，换向阀与a1信号进行逻辑与的运算，a0控制的“通以得到执行信号“a1*，而b1控制的“断以消除障碍信号段；同理b1控制换向阀的“通以得到执行信号“b0*，a0控制阀的“断以消除障碍信号段。，四、判断、消除障碍信号 根据XD图，按照各元件之间的逻辑关系绘制出控制系统逻辑原理图。 逻辑原理图是从信号动作状态图到绘制控制回路图的中间桥梁，它表示出整个气动控制的逻辑控制局部，是控制回路的核心局部。 ，半自动钻床控制系统的逻辑原理图五、绘制逻辑原理图 1.纯气动控制回路的设计半自动钻床纯气

11、动控制回路图六、绘制控制回路图半自动钻床电气综合控制回路图2.电气综合控制回路的设计六、绘制控制回路图3.气动系统回路的简化完善六、绘制控制回路图 在实际的应用中，纯气动控制和电气控制的电路图还不够完善，需要在此根底上加以简化完善。 可以将纯气动控制中的两个3/2双气控阀合并成一个5/2阀加以控制，简化回路降低本钱，提高控制的可靠性。在完善回路时一般从执行元件的速度控制，临时的手动操作回路，起动、复位、紧急停车及连锁保护，气源压力调节、分配、净化处理等几个方面考虑，以提高设计回路实用性、平安性、适应性等。 一、气动系统设计的内容与步骤 工作要求主要是指系统的工作环境、动作要求、速度要求、精度要求等；控制回路设计主要是指对控制方案进行比较，选择较合理的气控回路；元器件的选择主要是指针对工作要求及回路设计方案选择执行元件、各种阀、各种辅助元件以及确定空压机的类型；确定管道直径是指根据执行元件的耗气量，估算出管径；最后绘制出气动控制回路图、管道安装图和元件布置图等。气动系统设计过程二、气动行程程序控制回路设计的方法 气动行程程序控制回路设计方法可归纳为两大类：直观组合法与逻辑设计法。直观组合法就是利用气动的根本回路与常用回路，考虑启动、急停、复位、延时等要求，适当组合而成为符合某一要求的程控回路。这种设计方法适用于较简单的回路设计，并且必须对设计的回路进行检验