1. 标准双作用直线气缸
标准气缸是指气缸的功能和规格是普遍使用的、结构容易制造的、制造厂通常作为通用产品供应市场的气缸。双作用气缸是指活塞的往复运动均由压缩空气来推动。图1-18 是标准双作用直线气缸的工作示意图。图中,气缸的两个端盖上都设有进、排气通口,从无杆侧端盖气口进气时,推动活塞向左运动;反之,从有杆侧端盖气口进气时,推动活塞向右运动。双作用气缸具有结构简单,输出力稳定,行程可根据需要选择的优点,但由于是利用压缩空气交替作用于活塞上实现活塞杆伸缩运动的,回缩时压缩空气的有效作用面积较小,所以产生的力要小于活塞杆伸出时产生的推力。
图1-18 双作用气缸工作示意图
为了使气缸的动作平稳可靠,应对气缸的运动速度加以控制,常用的方法是使用单向节流阀来实现。单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的流量控制阀,常用于控制气缸的运动速度,所以也被称为速度控制阀。
图1-19 给出了在双作用气缸装上两个单向节流阀的连接示意图,这种连接方式称为排气节流方式。即当从A 端进气,B 端排气时,单向节流阀A 的单向阀开启,向气缸无杆腔快速充气;由于单向节流阀B 的单向阀关闭,有杆腔只能经节流阀排气,调节节流阀B 的开度,便可改变活塞杆伸出时的运动速度。反之,调节节流阀A 的开度则可改变活塞杆缩回时的运动速度。这种控制方式的活塞运行稳定,是最常用的方式。
图1-19 节流阀连接和调整原理示意图
节流阀上有快速接头,合适外径的气管很容易连接到快速接头上,十分方便。图1-20 是安装了带快速接头的限出型气缸节流阀的气缸外观。
2. 单电控电磁换向阀、电磁阀组
如前所述,对于顶料或推料气缸,其活塞的运动是靠向气缸一端进气,并从另一端排气,来实现的。气体流动方向则由能改变气体流动方向或通断的控制阀(即方向控制阀)加以控制。在自动控制中,方向控制阀常采用电磁控制方式实现方向控制,称为电磁换向阀。电磁换向阀是利用其电磁线圈通电时,静铁心对动铁心产生的电磁吸力使阀芯切换,达到改变气流方向的目的。图1-21 所示是一个单电控二位三通电磁换向阀的工作原理示意。
图1-20 安装节流阀的气缸(www.xing528.com)
图1-21 单电控电磁换向阀的工作原理
所谓“位”指的是为了改变气体方向,阀芯相对于阀体所具有的不同的工作位置。“通”的含义则指换向阀与系统相连的通口,有几个通口即为几通。图1-21 中的电磁阀,只有两个工作位置,具有供气口P、工作口A 和排气口R,故为二位三通阀。图1-22 分别给出二位三通、二位四通和二位五通单控电磁换向阀的图形符号,图形中有几个方格就是几位,方格中的“┯”和“┷”符号表示各接口互不相通。
图1-22 部分单电控电磁换向阀的图形符号
YL-335B 型自动线所有工作单元的执行气缸都是双作用气缸,因此,控制它们工作的电磁阀需要有两个工作口、两个排气口以及一个供气口,故使用的电磁阀均为二位五通电磁阀。供料单元用了两个二位五通的单电控电磁阀。这两个电磁阀带有手动换向和加锁钮,有锁定(LOCK)和开启(PUSH)两个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在“LOCK”位置时,手控开关向下凹进去,不能进行手控操作;只有在“PUSH”位置,才可用工具向下按,信号为“1”,等同于该侧的电磁信号为“1”。常态时,手控开关的信号为“0”。在进行设备调试时,可以使用手控开关对阀进行控制,从而实现对相应气路的切换,以改变推料缸等执行机构的动作,达到调试的目的。
两个电磁阀集中安装在汇流板上。汇流板中两个排气口末端均安装了消声器,消声器的作用是减少压缩空气向大气排放时的噪声。这种将多个阀与消声器、汇流板等集中在一起构成的一组控制阀的集成称为阀组,而每个阀的功能是彼此独立的。阀组的结构如图1-23 所示。
图1-23 电磁阀组
3. 气动控制回路
气动控制回路是本工作单元的执行机构,该执行机构的逻辑控制功能是由PLC 实现的。气动控制回路的工作原理如图1-24 所示。图中,1A 和2A 分别为推料气缸和顶料气缸;1B1和1B2 为安装在推料气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关;2B1 和2B2 为安装在顶料气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关;1Y1 和2Y1 分别为控制推料气缸和顶料气缸的电磁阀的电磁控制端,通常,这两个气缸的初始位置均设定在缩回状态。
图1-24 供料单元气动控制回路工作原理
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