机器人常用气动元件与控制回路简介资料

1,机器人常用气动元件与控制回路简介,2,机器人常用气动元件与控制回路简介,第1章机器人常用的气动元件第2章四自由度机器手气动回路图,机器人常用气动元件与控制回路简介,第1章机器人常用的气动元件第2章四自由度机器手气动回路图,4,第1章机器人常用的气动元件,机器人或机器手所使用的气动控制系统是以压缩空气为工作介质，在控制元件的控制和辅助元件的配合下，通过气动执行元件把空气的压缩能转换为机械能，从而完成机器人或机器手的直线或回转运动并对外做功。,5,第1章机器人常用的气动元件,一、气动控制系统的组成一般气动控制系统主要由气动执行元件、气动控制元件、空气压缩机和系统控制器等器件所组成。,气动执行元件（气缸）,气动控制元件,空气压缩机,系统控制器,气动二联件,6,第1章机器人常用的气动元件,一、气动控制系统的组成一般气动控制系统主要由气动执行元件、气动控制元件、空气压缩机和系统控制器等器件所组成。,气动执行元件（气缸）,气动控制元件,空气压缩机,系统控制器,气动二联件,7,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件在气动控制系统中，气动执行元件是一种将压缩空气的能量转化为机械能，实现直线、摆动或者回转运动的传动装置。在气动系统中常用的执行元件是气缸和气马达。气缸用于实现直线往复运动；气马达则是实现连续回转运动的动作。,8,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件在气动控制系统中，气动执行元件是一种将压缩空气的能量转化为机械能，实现直线、摆动或者回转运动的传动装置。在气动系统中常用的执行元件是气缸和气马达。气缸用于实现直线往复运动；气马达则是实现连续回转运动的动作。,9,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件1.气缸的工作原理带有快速接头的限出型气缸节流阀的气缸外观如图11所示。其中，节流阀的作用是调节气缸的动作速度，节流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管路连接好了，使用十分方便。气缸缩回限位和气缸伸出限位安装了磁感应接近传感器，用于气缸伸出、缩回的位置限定。,图11外观图,10,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件1.气缸的工作原理带有快速接头的限出型气缸节流阀的气缸外观如图11所示。其中，节流阀的作用是调节气缸的动作速度，节流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管路连接好了，使用十分方便。气缸缩回限位和气缸伸出限位安装了磁感应接近传感器，用于气缸伸出、缩回的位置限定。,图11外观图,11,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件1.气缸的工作原理图12所示为气缸的工作原理，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。,图11外观图,图12气缸的工作原理,12,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件1.气缸的工作原理图12所示为气缸的工作原理，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。,图11外观图,图12气缸的工作原理,13,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件1.气缸的工作原理当压缩空气从A端进气、从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，有杆腔的气体只能经节流阀排气，调节节流阀B的开度，便可改变气缸伸出时的运动速度。反之，调节节流阀A的开度则可改变气缸缩回时的运动速度。这种控制方式，活塞运行稳定，是最常用的方式。,图12气缸的工作原理,14,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件1.气缸的工作原理当压缩空气从A端进气、从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，有杆腔的气体只能经节流阀排气，调节节流阀B的开度，便可改变气缸伸出时的运动速度。反之，调节节流阀A的开度则可改变气缸缩回时的运动速度。这种控制方式，活塞运行稳定，是最常用的方式。,图12气缸的工作原理,15,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件几种常见的气动执行元件实物图如下所示,薄型气缸,气动手爪,16,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件几种常见的气动执行元件实物图如下所示,薄型气缸,气动手爪,17,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件几种常见的气动执行元件实物图如下所示,笔型普通气缸,无杆气缸,无杆气缸是指只有活塞而没有活塞杆的气缸，外部负载与活塞相连，通过气压的大小来控制活塞的位移。,18,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件几种常见的气动执行元件实物图如下所示,笔型普通气缸,无杆气缸,无杆气缸是指只有活塞而没有活塞杆的气缸，外部负载与活塞相连，通过气压的大小来控制活塞的位移。,19,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件几种常见的气动执行元件实物图如下所示,气马达,转动气缸,20,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件几种常见的气动执行元件实物图如下所示,气马达,转动气缸,21,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件2、几种常见的执行元件图形符号,22,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件2、几种常见的执行元件图形符号,23,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件3、几种常见的执行元件应用特点单作用气缸单作用气缸结构简单，耗气量少，缸体内安装了弹簧，缩短了气缸的有效行程，活塞杆的输出力随运动行程的增大而减小，弹簧具有吸收动能的能力，可减小行程终端的撞击作用；一般用于行程短，对输出力和运动速度要求不高的场合。,24,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件3、几种常见的执行元件应用特点双作用气缸通过双腔的交替进气和排气驱动活塞杆伸出与缩回，气缸实现往复直线运动，活塞前进或后退都能输出力（推力或拉力）；活塞行程可以根据需要选定，双向作用的力和速度可根据需要调节。,25,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件3、几种常见的执行元件应用特点无杆气缸节省空间，行程缸径比可达50至200，定位精度高，活塞两侧受压面积相等,具有同样的推力，有利于提高定位精度，长行程制作可能。结构简单、占用空间小，适合小缸径、长行程的场合，但限位器使负载停止时，活塞与移动体有脱开的可能。,26,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件3、几种常见的执行元件应用特点气动手爪气动手爪的开闭一般是通过由气缸活塞产生的往复直线运动带动与手爪相连的曲柄连杆、滚轮或齿轮等机构，驱动各个手爪同步做开、闭运动；主要是针对机械手的用途而设计的，用来抓取工件，实现机械手的各种动作。,27,第1章机器人常用的气动元件,二、气动执行元件3、几种常见的执行元件应用特点摆动气缸利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运动，其摆动角度可在一定范围内调节，常用的固定角度有90、180、270；用于物体的转位、翻转、分类、夹紧、阀门的开闭以及机器人的手臂动作等。,28,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件在气动控制系统中，控制元件是控制和调节压缩空气的压力、流量和流动方向，以保证执行元件具有一定的输出力和速度并按设计的程序正常工作。气动控制元件主要有气动压力控制阀、方向控制阀和流量控制阀。1、气动压力控制阀气动压力控制阀用来控制气动控制系统中压缩空气的压力，以满足各种压力需求或节能，将压力减到每台装置所需的压力，并使压力稳定保持在所需的压力值上。,29,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件在气动控制系统中，控制元件是控制和调节压缩空气的压力、流量和流动方向，以保证执行元件具有一定的输出力和速度并按设计的程序正常工作。气动控制元件主要有气动压力控制阀、方向控制阀和流量控制阀。1、气动压力控制阀气动压力控制阀用来控制气动控制系统中压缩空气的压力，以满足各种压力需求或节能，将压力减到每台装置所需的压力，并使压力稳定保持在所需的压力值上。,30,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件1、气动压力控制阀气动压力控制阀主要有安全阀、顺序阀和减压阀三种。,安全阀,顺序阀,31,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件1、气动压力控制阀气动压力控制阀主要有安全阀、顺序阀和减压阀三种。,气动三联件,减压阀,将分水滤气器、减压阀和油雾组合在一起使用的器件俗称气动三联件。,32,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件1、气动压力控制阀气动压力控制阀主要有安全阀、顺序阀和减压阀三种。,气动三联件,减压阀,将分水滤气器、减压阀和油雾组合在一起使用的器件俗称气动三联件。,33,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件2、流量控制阀流量控制阀在气动系统中通过改变阀的流通截面积来实现流量控制，以达到控制气缸运动速度或者控制换向阀的切换时间和气动信号的传递速度。流量控制阀包括调速阀、单向节流阀和带消声器的排气节流阀等三种。,34,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件2、流量控制阀流量控制阀在气动系统中通过改变阀的流通截面积来实现流量控制，以达到控制气缸运动速度或者控制换向阀的切换时间和气动信号的传递速度。流量控制阀包括调速阀、单向节流阀和带消声器的排气节流阀等三种。,35,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件2、流量控制阀流量控制阀包括调速阀、单向节流阀和带消声器的排气节流阀等三种。,调速阀,单向节流阀,带消声器的排气节流阀,36,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件2、流量控制阀流量控制阀包括调速阀、单向节流阀和带消声器的排气节流阀等三种。,调速阀,单向节流阀,带消声器的排气节流阀,37,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件3、方向控制阀方向控制阀是气动系统中通过改变压缩空气的流动方向和气流通断，来控制执行元件启动、停止及运动方向的气动元件。由于通常用电磁控制换向阀，所以简称电磁阀。电磁阀是气动控制中最主要的元件，它是利用电磁线圈通电时，静铁心对动铁心产生电磁吸引力使阀切换以改变气流方向的阀，根据阀心复位控制方式，又可以分为单电控和双电控两种。电磁阀的实物图如下图所示。,38,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件3、方向控制阀方向控制阀是气动系统中通过改变压缩空气的流动方向和气流通断，来控制执行元件启动、停止及运动方向的气动元件。由于通常用电磁控制换向阀，所以简称电磁阀。电磁阀是气动控制中最主要的元件，它是利用电磁线圈通电时，静铁心对动铁心产生电磁吸引力使阀切换以改变气流方向的阀，根据阀心复位控制方式，又可以分为单电控和双电控两种。电磁阀的实物图如下图所示。,39,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件3、方向控制阀电磁阀的实物图如下图所示。,单电控,40,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件3、方向控制阀电磁阀的实物图如下图所示。,双电控,41,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件3、方向控制阀电磁控制换向阀易于实现电气联合控制，能实现远距离操作，在气动控制广泛使用。注意的是，两侧的电磁铁不能同时得电，否则将会使电磁阀线圈烧坏。为此，在电气控制回路上，通常设有防止同时得电的联锁回路。,42,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件3、方向控制阀如图1-3所示为单控直动式电磁换向阀的工作原理。靠电磁铁和弹簧的相互作用使阀芯换位实现换向。图13所示为电磁铁断电状态，弹簧的作用导通A、T通道，封闭P口通道；当电磁铁通电时，压缩弹簧导通P、A通道，封闭T口通道。,图13单控直动式电磁阀的工作原理,43,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件3、方向控制阀“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”：指的是换向阀与系统相连的通口，有几个通口即为几通。图1-3中只有两个工作位置，具有供气口P、工作口A和排气口T，故为二位三通阀。,图13单控直动式电磁阀的工作原理,44,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件3、方向控制阀图14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14电磁阀的图形符号,45,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件3、方向控制阀,46,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件3、方向控制阀,47,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件3、方向控制阀,48,第1章机器人常用的气动元件,三、气动控制元件3、方向控制阀,49,第2章四自由度机器手气动回路图,工程上气动系统回路图是以气动元件图形符号组合而成，故应在气动系统原理图读图之前对气动元件的功能、符号与特性熟悉和了解。除此之外，还需要对气动系统原理图、气动元件以及管路的表示方法有所了解。一、气动系统原理图的表示法以气动符号所绘制的回路图可分为定位和不定位两种表示法。定位回路图以系统中元件实际的安装位置绘制，这种方法便于工程技术人员看出阀的安装位置，便于维修和保养；,50,第2章四自由度机器手气动回路图,工程上气动系统回路图是以气动元件图形符号组合而成，故应在气动系统原理图读图之前对气动元件的功能、符号与特性熟悉和了解。除此之外，还需要对气动系统原理图、气动元件以及管路的表示方法有所了解。一、气动系统原理图的表示法以气动符号所绘制的回路图可分为定位和不定位两种表示法。定位回路图以系统中元件实际的安装位置绘制，这种方法便于工程技术人员看出阀的安装位置，便于维修和保养；,51,第2章四自由度机器手气动回路图,一、气动系统原理图的表示法不定位回路图不按元件的实际位置绘制，气动回路图根据信号流动方向，从下向上绘制，各元件按其功能分类排列，依次顺序为气源系统、信号输入元件、信号处理元件、控制元件、执行元件，如图21所示。,图21四自由度机器手气动回路原理图,52,第2章四自由度机器手气动回路图,一、气动系统原理图的表示法,图中气源系统提供能源；向上有四个电磁换向阀，其中两个单控电磁阀分别控制举升气缸和手爪伸出气缸；,图21四自由度机器手气动回路原理图,53,第2章四自由度机器手气动回路图,一、气动系统原理图的表示法,两个双控电