课题三 压装装置的系统设计
一、任务引入
如图10-20所示为全自动包装机中压装装置的工作示意图，它的工作要求为：当按下启动按钮后，气缸对物品进行压装，当压实后，停留一段时间后再收回，进行第二次压装，一直
知识点： ◎ 流量控制阀的的种类及工作原理。 ◎ 节流回路的特点及选用。 ◎ 梭阀的工作原理。 ◎ 延时阀的工作原理及应用。 技能点： ◎ 位移－时间－步骤图的画法。 ◎ 节流阀、梭阀、延时阀的正确选用及连接 图10-20 压装装置的工作示意图
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如此循环，直到按下停止按钮，气缸才停止动作。另外在工作位置上没有物品时，压装到a1位置后，气缸也要收回及气缸下压的速度可以调节控制。试根据上述工作要求完成对压装装置控制回路的设计。 二、任务分析
从压装装置的工作要求中可以看出，要完成此装置的回路设计，须解决好时间控制、速度控制、压力和位置控制的关系以及按下启动按钮后气缸连续控制的方法，而这些控制方法可以借助延时阀、节流阀、梭阀等元器件而达到控制要求，因而须对这些阀的工作原理、特点、职能符号等有较全面的掌握。 三、相关知识 （一）单向节流阀
在压装装置的执行元件压装速度可以用单向节流阀来加以控制，如图10-21所示为单向节流阀的工作原理。单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的组合式流量控制阀，它一般安
图10-21 单向节流阀工作原理
装在主控阀和执行元件之间进行速度控制。如图10-21a所示，当压缩空气从接口1流向接口2时，单向阀关闭，压缩空气经节流阀节流通过，节流口的开口大小可以通进调节手柄进行调节；当压缩空气反向流通时，如图10-21b所示，单向阀打开，不经节流快速从接口1排出。图10-21c为单向节流阀的职能符号。 （二）延时阀
不同控制类型的元件可以组合成一个整体的具有多重特性、多重结构的组合式阀门，称之为组合阀。延时阀是由3/2阀、单向节流阀和贮气室组合而成，如图10-22a所示，为延时阀的工作原理。当控制口12有压缩空气进入，经节流阀进入贮气室，单位时间内流入贮气室
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空气流量的大小有节流阀调节，当贮气室充满压缩空气，建立起能克服弹簧的压力时，3/2阀的阀芯移动，使得工作口2有压缩空气输出。图10-22b为延时阀的职能符号。
有的延时阀不设有贮气室，那延时时间较短，一般只有0～30秒，有了贮气室延时时间较长。在时间控制上，若空气洁净，而且压力相对稳定，可以保证准确的切换时间。
图10-22 延时阀的工作原理
（三）梭阀
梭阀相当于两个单向阀组合的阀，有两个输入口，一个输出口。如图10-23a所示为梭阀的工作原理。不管压缩空气从那一个进气口进入时，阀芯将另一面的进气口封闭，使得工作
图10-23 梭阀的工作原理
口2有压缩空气输出。若两端进气口的压力不等，则高压口的，通道打开，低压口则被封闭，高压的进气口与工作口相连，工作口2输出高压的压缩空气。
梭阀具有一定的逻辑功能，即任何一端有信号输入，就有信号输出，所以它也被称为“或”阀，多用于一个执行元件或控制阀需要从两个或更多的位置来驱动的场合。 （四）自锁控制的方法
在对压装装控制的要求中，需要按下启动按钮，气缸一直工作，直到按下停止按钮。这种控制方法也就是要在控制回路中要求按下启动按钮后，控制口需要有信号保持，也就是一
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注意：梭阀的逻辑功能也可以用两个3/2阀并联来实现。 直要的压缩空气输出。
如图10-24所示的回路图中所示的控制方法，能达到这种控制要求。用一个3/2常通型阀作为启动按钮，用一个3/2常断型阀作为停止按钮。
如图10-24所示，当按下启动按钮后，压缩空气经梭阀、停止阀的右位使得阀1.4左位接通，A口有压缩空气输出；由于梭阀的一个进气口与A口相连，当松开启动按钮后，梭阀的工作口仍有压缩空气输出，使得阀1.4保持左位接通，阀1.4保持有压缩空气输出。
当按下停止按钮时，阀1.4在弹簧力的作用下，右位接通，工作口A没有信号输出，同时，梭阀的两进气口都没有压缩空气进入，工作口也没有压缩空气输出，所以当松开停止按钮后，阀1.4仍保持右位接通。
这种控制原理类似于电气控制中的继电器自锁控制，所以把这种控制方法称为自锁控制，在实际应用中，可以把它当作一固定的模块来使用。 四、任务实施
一般在设计系统回路图中都要画出执行元件的功能图，在压装装置中由于有时间控制，所以在功能图中选择用时间－位移－步骤图来表示执行元件运动状态，并为了表示控制关系，把控制信号也了图中。
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图10-24 自锁控制的方法
1.压装装置时间－位移－步骤图的设计
如图10-25所示为带有控制信号的时间－位移－步骤图。从图中可以看出，执行元件的运动状态，在2.5s多的时间内伸出，保持不到2s的压力时间，在1.8s左右的时间内回到初始位置，或者伸出后马上就收回。
图10-25 压装装置时间－位移－步骤图
从控制信号上讲，执行元件伸出在①的位置处有控制信号，使得执行气缸收回，从题意中可以得知，在①的位图处应是行程阀a1；在位置②处使得执行气缸保持一定的压力；在位置③处使得执行气缸保持压力的时间达天设定时间后，快速退回到初始位置，那么在这个两 个位置处要分别设置压力控制阀和延时控制阀来加以控制。
2.系统回路图的设计
（1）执行元件与主控阀的确定
图10-26 执行元件及主控阀的确定
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