工业互联网预测性维护 课件 0303气动控制执行元件和控制元件

气动控制执行元件和控制元件重庆电子工程职业学院01执行元件03任务练习02控制元件040506一执行元件

将气体能转换成机械能以实现往复运动或回转运动的执行元件。实现直线往复运动的气动执行元件称为气缸；实现回转运动的称为摆动气缸或者气动马达，只是摆动气缸的回转角度小于360度。

气缸：是气压传动中的主要执行元件，在基本结构上分为单作用式和双作用式两种。前者的压缩空气从一端进入气缸，使活塞向前运动，靠另一端的弹簧力或自重等使活塞回到原来位置；后者气缸活塞的往复运动均由压缩空气推动。气缸由前端盖、后端盖、活塞、气缸筒、活塞杆等构成。气缸一般用0.2～0.7兆帕的压缩空气作为动力源,行程从数毫米到数百毫米,输出推力从数千克到数十吨。随着应用范围的扩大，还不断出现新结构的气缸，如带行程控制的气缸、气液进给缸、气液分阶进给缸、具有往复和回转90°两种运动方式的气缸等，它们在机械自动化和机械人等方面得到了广泛的应用。无给油气缸和小型轻量化气缸也在研制之中。

一、执行元件

下图所示为气缸的外形图，左图为迷你气缸，右图为薄型双轴气缸。一、执行元件

气爪：能实现各种抓取功能的气动执行元件，是气动机械手的关键部件，气爪分为平行气爪、摆动气爪、旋转气爪、三点气爪等。一、执行元件平行气爪

摆动气缸：是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的气动执行元件。用于阀门的开闭以及机器人的手臂动作等，其外形如下图所示。一、执行元件

磁性开关：为保障气缸动作的可靠性，通常在气缸上安装1至2个磁性开关，它同霍尔元件差不多，但原理性质不同，是利用磁场信号来控制的一种开关元件。无磁断开，用来检测电路或机械运动的状态。气动系统的磁性开关如下图所示。一、执行元件

磁性开关输出有2线、3线式，接线方式通传感器类似。其接线方法如下图所示。一、执行元件

真空元件：真空表示没有空气的空间。原则上，当气压水平低于大气压时，也指真空。由于当前不可能产生全部100％的真空，因此真空已细分为不同的压力范围。

真空元件主要包含真空吸盘和真空发生器。真空吸盘是真空设备执行器之一，真空吸盘又称真空吊具及真空吸嘴，吸盘材料一般采用丁腈橡胶或硅橡胶制造,丁腈橡胶具有耐油耐磨、耐老化性能，硅橡胶具有耐高低温，优秀的电气绝缘性和柔韧性回弹性及超强吸附能力。真空吸盘由吸盘和吸盘箍组成，如下图所示。一、执行元件真空吸盘

真空吸盘吸取物体时，需要吸盘内产生负气压，从而将待提升物吸牢,即可搬送待提升物。当待提升物搬送到目的地时,平稳地充气进真空吸盘内,使真空吸盘内由负气压变成零气压或稍为正的气压,真空吸盘就脱离待提升物,从而完成了提升搬送物体的工作。产生负压就需要真空设备，如真空发生器。

真空发生器就是利用正压气源产生负压的一种新型，高效，清洁，经济，小型的真空元器件，这使得在有压缩空气的地方获得负压变得十分容易和方便。真空发生器形式多样，比如下图所示为直线型的真空发生器，也有带真空发生器吸盘一体的。一、执行元件直线型真空发生器二控制元件

控制元件一般为阀门，包括压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等。阀门按照以下几种方式分类。

1)按照流体在管道的流动方向，如果只允许流体向一个方向流动，这样的阀叫做单向型控制阀，比如单向阀，梭阀等；可以改变流体流向的控制阀叫做换向阀，比如常用的两位三通，两位五通，三位五通等。

2)按照控制方式可分为电磁阀、机械阀、气控阀、人控阀。其中电磁阀又可以分为单和双电控阀两种；机械阀可分为球头阀，滚轮阀等多种；气控阀也可分为单气控和双气控阀；人控阀可以分为手动阀、脚踏阀两种。3)按工作原理可以分为直动阀和先导阀，直动阀就是靠人力或者电磁力，气动力直接实现换向要求的阀；先导阀是由先导头和阀主体两部分构成，有先导头活塞驱动阀主体里面的阀杆实现换向。二、控制元件

1.电磁阀

电磁阀（Electromagneticvalve）是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器。不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。下图为二位五通的电磁阀。二、控制元件二位五通电磁阀

2.气控阀

借助压缩空气驱动的阀门称为气控阀，通过气体来推动换向的，气控阀要配合机械阀来进行使用的。

除以上部件以外，涉及一部分辅助元件，比如调速阀、手阀等。二、控制元件辅助元件

3.控制器

从电气系统上可以看出，控制元件驱动执行元件。

从电磁阀的名称及原理可以得出，只需控制电磁阀的控制线圈，从而达到控制电磁阀，类似于继电器控制一般。电磁阀控制如下图所示。二、控制元件电磁阀控制图

电磁线圈通电，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开，压缩空气从1进入4，执行元件伸出；电磁线圈断电，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭，压缩空气从1进入2，执行元件缩回。

控制器采用西门子PLCS7-1215C，通过PLC去控制电磁阀，电磁阀驱