气压传动系统
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q0
a0
b0
A1
1 0
a1 b1
R1 R
A0
0 B1
B0
气控冲孔机逻辑原理图
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例 四、绘制逻辑原理图和气动回路原理图
下图绘出的是引入中间记忆元件消障的气动回路原理图。
A a0 a1 B b0 b1
q0
a0 K b1 b1 K a0
引入中间记忆元件消障的控制回路图
第13章 气压传动系统
§13.1 气动系统设计
§13.2 气动系统实例
13.1 气动系统设计
气动系统与液压系统虽有区别，但设计的主要步骤 却大同小异，前面章节已介绍了液压系统设计的有关内 容，可供参考，这里不再赘述，本章就气动顺序控制回 路的设计方法作以介绍。 气动顺序控制回路的设计方法有信号－动作状态线 图法（简称X－D线图法）、卡诺图法等。其中X－D线 图法直观、简便，是一种常用的设计方法，因此本节仅 介绍此种方法。
13.2 气动系统实例
13.2.1 气液动力滑台
1. 快进－慢进－快退－停止 手动阀4处于右位 动作原理：压缩空气经手动阀3右 位进入气缸上腔，活塞下行。液压缸中 的活塞下腔油液经机控阀6的左位和单向 阀7进入液压缸活塞的上腔，实现快进； 当活塞杆上挡铁B切换机控阀6并使它工 作在右位后，油液只能经节流阀5进入活 塞上腔，实现慢进。当慢进到挡铁C切换 机控阀2并使它工作在左位后，输出气信 号使阀3切换制左位，活塞上行。液压缸 活塞上腔的油液经机控阀8、手动阀4进 入活塞下腔，当挡铁A切换机控阀8并使 它工作在右位后，活塞停止运动。
备 用 格
a0 Kb 1 b1 Ka 0
Leabharlann Baidu
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例 二、绘制X－D线图 2．画动作线（D线） 用粗实线画出各个气缸的动作区间，它以行列中大写字母 相同、下标也相同的行列交叉方格左端的格线为起点，直画到字 母相同但下标相反的方格。 3．画主令信号线（X线） 用细实线画出主令信号线，起点与所控制的动作线起点相 同，用符号“O”表示，终点在该信号同名动作线的终点，用符 号“X”表示。若终点和起点重合，用符号“ ”表示。
气控冲孔机工作程序
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例 二、绘制X－D线图 1．画方格图（见下图）。根据动作顺序第一行填入节拍号， 第二行填入气缸动作，最右边一列留作填入经消障后的执行信号 表达式。表的下端留有备用格，可填入消障过程中引入的辅助信 号等。
13.1 气动系统设计
13.2 气动系统实例
13.2.1 气液动力滑台
2. 快进－慢进－慢退－快退－停止 手动阀4关闭处于左位 动作原理：该循环的快进－慢进动 作原理与上述相同。当慢进到挡铁C切 换机控阀2并使它工作在左位后，输出 气信号使阀3切换制左位，活塞上行。 液压缸活塞上腔的油液经机控阀8、节 流阀5进入活塞下腔，实现慢退，当慢 退到挡铁B离开机控阀6，该阀复位并工 作于左位，液压缸活塞上腔的油液经机 控阀8、机控阀6进入活塞下腔，开始快 退，当挡铁A切换机控阀8并使它工作在 右位后，活塞停止运动。
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例 三、分析并消除障碍信号 2．消除障碍信号
(1）脉冲信号法 右图是采用机械活络挡 铁或可通过式机控阀使气缸 在一个往复动作中只发出一 个短脉冲信号，缩短了信号 长度，以达到消除障碍的目 的。
（a） 前进 返回
前进
返回
（b） 脉冲消障法之一 （a）采用活络挡铁发脉冲信号；（b）采用可通过式机控阀发脉冲信号
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例 三、分析并消除障碍信号 1．判别障碍信号 所谓障碍信号是指在同一时刻，阀的两个控制侧同时存在 控制信号，妨碍阀按预定程序换向，用X-D图确定障碍信号的方 法是：检查每组信号线和动作线，凡存在信号线而无对应动作线 的信号段即为障碍段，存在障碍段的信号为障碍信号，障碍段用 锯齿线标出。 2．消除障碍信号 无障碍的信号，可直接用作执行信号，但控制第一节拍动 作的执行信号一定是起动信号和无障碍信号相“与”。所有有障 碍信号必须消障后才能用作执行信号。
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例 二、绘制X－D线图
程
X-D 组
a0(A1) A1 a1(B1) B1 b1(B0) B0 b0(A0) A0
序
1
2
3
4
执行信号表达式
A1
B1
B0
A0
a0*(A1)=qa0 ①a1*(B1)=△a1 a ②a1*(B1)=a1·K b0 1 b1*(B0)= b1 ①b0*(A0)=△b0 1 Kb ②b0*(A0)=b0· a0
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例
下图为气控冲孔机结构示意图。其工作顺序是：气缸 A夹紧工件A1→气 缸 B冲孔B1→气缸B带冲头退回B0→气缸A松开工件A0。
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例
一、编制工作程序
q
A1
a1
B1
b1
B0
b0
A0
a0
13.1 气动系统设计
13.1.1 X－D线图法的设计步骤
X－D线图法是利用绘制信号动作线图的办法设计出气动控 制回路。此方法的一般设计步骤如下： 一、根据生产自动化的工艺要求，编制工作程序； 二、绘制X－D线图； 三、分析并消除障碍信号； 四、绘制逻辑原理图和气动回路原理图。 在分析X－D线图法之前首先把常用的符号规定如下： 1．用大写字母A、B、C等表示气缸，用下标1和0分别表示 气缸的伸出和缩回，如A1表示气缸A伸出，B0表示气缸B回缩。 2．用带下标的小写字母出a1、b0 等分别表示与动作A1、 B0 等相对应的机控阀及其输出信号。如 a1既表示机控阀又表示 A1动作完成后发出的信号。 3．右上角带“*”号的信号表示执行信号。
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例
三、分析并消除障碍信号 2．消除障碍信号 (1）脉冲信号法
对于定位精度要求较高时，可采用右图所示的脉冲阀或脉冲回路消障。右 图（C）是为避免启动瞬间脉冲阀产生脉冲信号引起系统误动作的脉冲形成回路。
启动保护 4 3 2
脉 冲 阀
1
(a)
(b) 脉冲消障法之二
0 1 1 0
e
t
d 1 0
z=e· Kd t
e
t
z
d t
d
e z
(a)
(b)
(c)
引入中间记忆元件消障回路
（a）逻辑原理图及逻辑式；（b）、（c）气控回路
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例 四、绘制逻辑原理图和气动回路原理图
根据X－D图上的执行信号表 达式，即可绘出逻辑原理图，然 后根据气控逻辑原理图便可绘出 气动控制系统图。下图绘出的是 引入中间记忆元件消障的气控逻 辑原理图。
（c）
（a）、（b）用脉冲阀产生脉冲信号；（c）有启动保护的脉冲形成回路
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例
三、分析并消除障碍信号 2．消除障碍信号
（2）逻辑回路法 逻辑回路消除障碍可采用“与门”消障法，即选择一个制约信号y与有障信 号e相“与”，以缩短信号长度达到消障目的。其逻辑表达式为： z=ey 下图（b）、（c）为“与门”消障回路图。 制约信号可以从X－D线图中选取，选取的原则是：此信号出现在有障信号之 前，终止在有障信号的障碍段前。 y
13.2 气动系统实例
13.2.2 气动机械手
A缸为加紧缸，其作用活塞杆退回时夹紧工件、伸出时松开工件。 B缸为长臂伸缩缸，可实现伸出和缩回动作。 C缸为立柱升降缸。 D缸为立柱回转缸。
13.2 气动系统实例
13.2.2 气动机械手
1.按下启动阀q主控阀C将 处于C0位，活塞缸退回，即得 到C0。 2. 当C缸活塞杆上的挡铁 碰到c0，则控制气将使主控阀B 处于B1位，使B缸活塞杆伸出， 即得到B1。 3. 当B缸活塞杆上的挡铁碰 到b1，则控制气将使主控阀A处 于A0位，A缸活塞杆退回，即得 到A0 。 4. 当A缸活塞杆上的挡铁碰 到a0，则控制气将使主控阀B处 于B0位，B缸活塞杆退回，即 得到B0 。 5. 当B缸活塞杆上的挡铁 碰到b0，则控制气将使主控阀D 处于D1位，D缸活塞杆往右， 即得到D1 。
13.2 气动系统实例
13.2.2 气动机械手
6. 当D缸活塞杆上的挡铁 碰到d1，则控制气将使主控阀C 处于C1位，使C缸活塞杆伸出， 即得到C1。 7. 当C缸活塞杆上的挡铁 碰到c1，则控制气将使主控阀A 处于A1位，A缸活塞杆伸出，即 得到A1 。 8. 当A缸活塞杆上的挡铁碰 到a1，则控制气将使主控阀D处 于D0位，使D缸活塞杆往左， 即得到D0 。 9. 当D缸活塞杆上的挡铁 碰到d0，则控制气经启动阀q又 使主控阀C处于C0位，于是又 开始新的一轮工作循环 。
e e e y (a) z=e· y y (b) z (c) z
(a)消障逻辑式；(b)、(c)“与门”消障回路
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例
三、分析并消除障碍信号 2．消除障碍信号
（2）逻辑回路法 若在X－D线图中找不到可选用的制约信号时，可引入中间记忆元件，借用它的输出作为制约 信号。见图13.1.7。其逻辑表达式为： z＝ eKdt 式中，Kdt为中间记忆元件的输出信号；t为使K阀“通”的信号。其起点应在有障信号起点之前或同 时，终点应在t起点至有障信号的无障碍段之中；d为使K阀“断”的信号。其起点应在有障信号无障 碍段上，其终点应在t起点之前。 * * b1 0 b Ka K a1 (B1 ) a1Ka , b (A ) b K 本例中引入 、 ，见下图，消障后的执行信号为： b a b1 0 0 0 a0
a0
b0
A1
1 0
a1 b1
R1 R
A0
0 B1
B0
气控冲孔机逻辑原理图
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例 四、绘制逻辑原理图和气动回路原理图
下图绘出的是引入中间记忆元件消障的气动回路原理图。
A a0 a1 B b0 b1
q0
a0 K b1 b1 K a0
引入中间记忆元件消障的控制回路图
第13章 气压传动系统
§13.1 气动系统设计
§13.2 气动系统实例
13.1 气动系统设计
气动系统与液压系统虽有区别，但设计的主要步骤 却大同小异，前面章节已介绍了液压系统设计的有关内 容，可供参考，这里不再赘述，本章就气动顺序控制回 路的设计方法作以介绍。 气动顺序控制回路的设计方法有信号－动作状态线 图法（简称X－D线图法）、卡诺图法等。其中X－D线 图法直观、简便，是一种常用的设计方法，因此本节仅 介绍此种方法。
13.2 气动系统实例
13.2.1 气液动力滑台
1. 快进－慢进－快退－停止 手动阀4处于右位 动作原理：压缩空气经手动阀3右 位进入气缸上腔，活塞下行。液压缸中 的活塞下腔油液经机控阀6的左位和单向 阀7进入液压缸活塞的上腔，实现快进； 当活塞杆上挡铁B切换机控阀6并使它工 作在右位后，油液只能经节流阀5进入活 塞上腔，实现慢进。当慢进到挡铁C切换 机控阀2并使它工作在左位后，输出气信 号使阀3切换制左位，活塞上行。液压缸 活塞上腔的油液经机控阀8、手动阀4进 入活塞下腔，当挡铁A切换机控阀8并使 它工作在右位后，活塞停止运动。
备 用 格
a0 Kb 1 b1 Ka 0
Leabharlann Baidu
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例 二、绘制X－D线图 2．画动作线（D线） 用粗实线画出各个气缸的动作区间，它以行列中大写字母 相同、下标也相同的行列交叉方格左端的格线为起点，直画到字 母相同但下标相反的方格。 3．画主令信号线（X线） 用细实线画出主令信号线，起点与所控制的动作线起点相 同，用符号“O”表示，终点在该信号同名动作线的终点，用符 号“X”表示。若终点和起点重合，用符号“ ”表示。
气控冲孔机工作程序
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例 二、绘制X－D线图 1．画方格图（见下图）。根据动作顺序第一行填入节拍号， 第二行填入气缸动作，最右边一列留作填入经消障后的执行信号 表达式。表的下端留有备用格，可填入消障过程中引入的辅助信 号等。
13.1 气动系统设计
13.2 气动系统实例
13.2.1 气液动力滑台
2. 快进－慢进－慢退－快退－停止 手动阀4关闭处于左位 动作原理：该循环的快进－慢进动 作原理与上述相同。当慢进到挡铁C切 换机控阀2并使它工作在左位后，输出 气信号使阀3切换制左位，活塞上行。 液压缸活塞上腔的油液经机控阀8、节 流阀5进入活塞下腔，实现慢退，当慢 退到挡铁B离开机控阀6，该阀复位并工 作于左位，液压缸活塞上腔的油液经机 控阀8、机控阀6进入活塞下腔，开始快 退，当挡铁A切换机控阀8并使它工作在 右位后，活塞停止运动。
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例 三、分析并消除障碍信号 2．消除障碍信号
(1）脉冲信号法 右图是采用机械活络挡 铁或可通过式机控阀使气缸 在一个往复动作中只发出一 个短脉冲信号，缩短了信号 长度，以达到消除障碍的目 的。
（a） 前进 返回
前进
返回
（b） 脉冲消障法之一 （a）采用活络挡铁发脉冲信号；（b）采用可通过式机控阀发脉冲信号
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例 三、分析并消除障碍信号 1．判别障碍信号 所谓障碍信号是指在同一时刻，阀的两个控制侧同时存在 控制信号，妨碍阀按预定程序换向，用X-D图确定障碍信号的方 法是：检查每组信号线和动作线，凡存在信号线而无对应动作线 的信号段即为障碍段，存在障碍段的信号为障碍信号，障碍段用 锯齿线标出。 2．消除障碍信号 无障碍的信号，可直接用作执行信号，但控制第一节拍动 作的执行信号一定是起动信号和无障碍信号相“与”。所有有障 碍信号必须消障后才能用作执行信号。
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例 二、绘制X－D线图
程
X-D 组
a0(A1) A1 a1(B1) B1 b1(B0) B0 b0(A0) A0
序
1
2
3
4
执行信号表达式
A1
B1
B0
A0
a0*(A1)=qa0 ①a1*(B1)=△a1 a ②a1*(B1)=a1·K b0 1 b1*(B0)= b1 ①b0*(A0)=△b0 1 Kb ②b0*(A0)=b0· a0
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例
下图为气控冲孔机结构示意图。其工作顺序是：气缸 A夹紧工件A1→气 缸 B冲孔B1→气缸B带冲头退回B0→气缸A松开工件A0。
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例
一、编制工作程序
q
A1
a1
B1
b1
B0
b0
A0
a0
13.1 气动系统设计
13.1.1 X－D线图法的设计步骤
X－D线图法是利用绘制信号动作线图的办法设计出气动控 制回路。此方法的一般设计步骤如下： 一、根据生产自动化的工艺要求，编制工作程序； 二、绘制X－D线图； 三、分析并消除障碍信号； 四、绘制逻辑原理图和气动回路原理图。 在分析X－D线图法之前首先把常用的符号规定如下： 1．用大写字母A、B、C等表示气缸，用下标1和0分别表示 气缸的伸出和缩回，如A1表示气缸A伸出，B0表示气缸B回缩。 2．用带下标的小写字母出a1、b0 等分别表示与动作A1、 B0 等相对应的机控阀及其输出信号。如 a1既表示机控阀又表示 A1动作完成后发出的信号。 3．右上角带“*”号的信号表示执行信号。
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例
三、分析并消除障碍信号 2．消除障碍信号 (1）脉冲信号法
对于定位精度要求较高时，可采用右图所示的脉冲阀或脉冲回路消障。右 图（C）是为避免启动瞬间脉冲阀产生脉冲信号引起系统误动作的脉冲形成回路。
启动保护 4 3 2
脉 冲 阀
1
(a)
(b) 脉冲消障法之二
0 1 1 0
e
t
d 1 0
z=e· Kd t
e
t
z
d t
d
e z
(a)
(b)
(c)
引入中间记忆元件消障回路
（a）逻辑原理图及逻辑式；（b）、（c）气控回路
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例 四、绘制逻辑原理图和气动回路原理图
根据X－D图上的执行信号表 达式，即可绘出逻辑原理图，然 后根据气控逻辑原理图便可绘出 气动控制系统图。下图绘出的是 引入中间记忆元件消障的气控逻 辑原理图。
（c）
（a）、（b）用脉冲阀产生脉冲信号；（c）有启动保护的脉冲形成回路
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例
三、分析并消除障碍信号 2．消除障碍信号
（2）逻辑回路法 逻辑回路消除障碍可采用“与门”消障法，即选择一个制约信号y与有障信 号e相“与”，以缩短信号长度达到消障目的。其逻辑表达式为： z=ey 下图（b）、（c）为“与门”消障回路图。 制约信号可以从X－D线图中选取，选取的原则是：此信号出现在有障信号之 前，终止在有障信号的障碍段前。 y
13.2 气动系统实例
13.2.2 气动机械手
A缸为加紧缸，其作用活塞杆退回时夹紧工件、伸出时松开工件。 B缸为长臂伸缩缸，可实现伸出和缩回动作。 C缸为立柱升降缸。 D缸为立柱回转缸。
13.2 气动系统实例
13.2.2 气动机械手
1.按下启动阀q主控阀C将 处于C0位，活塞缸退回，即得 到C0。 2. 当C缸活塞杆上的挡铁 碰到c0，则控制气将使主控阀B 处于B1位，使B缸活塞杆伸出， 即得到B1。 3. 当B缸活塞杆上的挡铁碰 到b1，则控制气将使主控阀A处 于A0位，A缸活塞杆退回，即得 到A0 。 4. 当A缸活塞杆上的挡铁碰 到a0，则控制气将使主控阀B处 于B0位，B缸活塞杆退回，即 得到B0 。 5. 当B缸活塞杆上的挡铁 碰到b0，则控制气将使主控阀D 处于D1位，D缸活塞杆往右， 即得到D1 。
13.2 气动系统实例
13.2.2 气动机械手
6. 当D缸活塞杆上的挡铁 碰到d1，则控制气将使主控阀C 处于C1位，使C缸活塞杆伸出， 即得到C1。 7. 当C缸活塞杆上的挡铁 碰到c1，则控制气将使主控阀A 处于A1位，A缸活塞杆伸出，即 得到A1 。 8. 当A缸活塞杆上的挡铁碰 到a1，则控制气将使主控阀D处 于D0位，使D缸活塞杆往左， 即得到D0 。 9. 当D缸活塞杆上的挡铁 碰到d0，则控制气经启动阀q又 使主控阀C处于C0位，于是又 开始新的一轮工作循环 。
e e e y (a) z=e· y y (b) z (c) z
(a)消障逻辑式；(b)、(c)“与门”消障回路
13.1 气动系统设计
13.1.2 气动顺序控制回路设计举例
三、分析并消除障碍信号 2．消除障碍信号
（2）逻辑回路法 若在X－D线图中找不到可选用的制约信号时，可引入中间记忆元件，借用它的输出作为制约 信号。见图13.1.7。其逻辑表达式为： z＝ eKdt 式中，Kdt为中间记忆元件的输出信号；t为使K阀“通”的信号。其起点应在有障信号起点之前或同 时，终点应在t起点至有障信号的无障碍段之中；d为使K阀“断”的信号。其起点应在有障信号无障 碍段上，其终点应在t起点之前。 * * b1 0 b Ka K a1 (B1 ) a1Ka , b (A ) b K 本例中引入 、 ，见下图，消障后的执行信号为： b a b1 0 0 0 a0