塑料圓管熔接裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

無錫機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 王雪嬌

塑料圓管熔接裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

無錫機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 王雪嬌

【摘要】本文介紹了工業(yè)領(lǐng)域塑料圓管熔接裝置的結(jié)構(gòu)與功能，從氣動(dòng)和電氣控制兩方面，實(shí)現(xiàn)了該裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】熔接裝置；FESTO調(diào)壓閥；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能介紹

利用電熱熔接壓鐵將卷在金屬滾筒上的塑料板片高溫熔接成圓管。熔接壓鐵安裝在一個(gè)雙作用氣缸活塞桿的前端。為防止壓鐵損傷金屬滾筒，用帶有壓力表的調(diào)壓閥將最大氣缸壓力調(diào)至4bar。氣缸活塞桿在按下按鈕后伸出，完全伸出時(shí)壓鐵對(duì)塑料板片進(jìn)行熔接。氣缸活塞只有在壓鐵到達(dá)設(shè)定位置并且壓力達(dá)到3bar時(shí)才能回縮。

為保證熔接質(zhì)量，應(yīng)對(duì)氣缸活塞桿的伸出進(jìn)行節(jié)流控制。調(diào)節(jié)節(jié)流閥使得壓力在氣缸活塞桿完全伸出后3s才增至3bar，這時(shí)塑料板片在高溫和壓力的作用下熔接成了一個(gè)圓管。

為方便將熔接完成的塑料圓管取下，新的一次熔接過程必須在氣缸活塞完全縮回2s后才能開始。通過一個(gè)定位開關(guān)可將這個(gè)加工過程切換到連續(xù)自動(dòng)循環(huán)工作狀態(tài)。

圖1 塑料圓管熔接裝置

二、調(diào)壓閥

FESTO調(diào)壓閥基本可以說是減壓閥，減壓閥的工作原理如下：高壓介質(zhì)通過一個(gè)小孔充到一個(gè)相對(duì)較大的腔里實(shí)現(xiàn)減壓，實(shí)際上是靠節(jié)流減壓，膜片或活塞的兩面一面是出口腔，一面是人為給的壓力，并且控制小孔大小的閥桿和膜片（活塞）相連，這樣只要給一個(gè)固定的壓力，那么出口腔的壓力就會(huì)一直等于這個(gè)壓力，這個(gè)認(rèn)為給定的壓力可以有彈簧、氣源或液壓源來提供。

圖2 調(diào)壓閥

三、控制回路分析

在進(jìn)行回路設(shè)計(jì)時(shí)，我們可以把眾多的控制要求分割成若干個(gè)小部分進(jìn)行分析。

首先考慮氣缸活塞伸出的控制，其控制條件有三個(gè)：按下按鈕或定位開關(guān)以及氣缸完全縮回滿2秒。這里按鈕和定位開關(guān)分別用來控制氣缸實(shí)現(xiàn)單循環(huán)和連續(xù)循環(huán)動(dòng)作，它們都可以啟動(dòng)氣缸的動(dòng)作。因此它們的關(guān)系顯然是“或”的關(guān)系，可以通過梭閥來連接這兩個(gè)元件。梭閥的輸出，即為按鈕與定位開關(guān)這兩個(gè)條件“或”的結(jié)果。氣缸完全縮回2秒可以用延時(shí)閥和行程閥連接實(shí)現(xiàn)，它與梭閥的輸出這兩個(gè)條件應(yīng)在全部滿足后，氣缸才能伸出，所以這兩個(gè)條件又是“與”的關(guān)系，可以通過雙壓閥或串聯(lián)方式連接來實(shí)現(xiàn)。即假設(shè)按鈕信號(hào)為條件X，定位開關(guān)信號(hào)為條件Y，延時(shí)信號(hào)為條件Z，則控制氣缸活塞伸出的條件A=（X+Y）Z。

如果按下圖對(duì)伸出控制部分的元件進(jìn)行連接，啟動(dòng)后氣缸活塞動(dòng)作看似沒有什么不同，但它與課題中的要求不是完全相符的。仔細(xì)分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)，下圖中延時(shí)閥的延時(shí)啟動(dòng)不僅需要?dú)飧谆乜s到位后1S3發(fā)出的信號(hào)，還需要按鈕或定位開關(guān)發(fā)出的信號(hào)。即在用按鈕啟動(dòng)伸出時(shí)，要使延時(shí)閥產(chǎn)生輸出，按鈕就必須要持續(xù)按下滿2秒鐘，這顯然不符合課題的控制要求，也不能符合生產(chǎn)實(shí)際需要。

圖3 氣控設(shè)計(jì)方案一

圖4 氣控設(shè)計(jì)方案二

其次考慮氣缸活塞返回的控制，返回條件有兩個(gè)，一是活塞桿完全伸出，另一個(gè)是熔接壓力達(dá)到3bar，因此就需要一個(gè)檢測(cè)氣缸是否完全伸出的行程閥和一個(gè)檢測(cè)氣缸無桿腔壓力的壓力順序閥。這兩個(gè)閥的輸出之間是“與”的關(guān)系，可用雙壓閥或串聯(lián)連接實(shí)現(xiàn)。這與課題13中的返回控制條件是完全相同的。

圖5 電氣設(shè)計(jì)方案

要滿足課題要求中所說3秒后壓力上升至3bar，可通過調(diào)節(jié)安裝在氣缸的無桿腔側(cè)的單向節(jié)流閥的開度，降低無桿腔壓力上升速度來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)單向節(jié)流閥也應(yīng)和課題8中單向節(jié)流閥一樣對(duì)氣缸伸出進(jìn)行進(jìn)氣節(jié)流控制。課題中的3秒不能誤解為用延時(shí)閥來進(jìn)行3秒的延時(shí)。

此外在主控?fù)Q向閥1V2的氣源側(cè)應(yīng)裝設(shè)一個(gè)帶壓力表的調(diào)壓閥，來保證氣缸最高壓力為4bar。

四、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（見圖4、圖5）

五、結(jié)論

隨著氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛用于生產(chǎn)生活領(lǐng)域，本文論述了采用純氣控、電氣控兩種方式進(jìn)行熔接裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動(dòng)化，大大提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)

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