CN103612988A - 半自动输送系统气控回路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半自动输送系统气控回路，压缩气源连接分三路分别连接有三个触发开关R、触发开关M、触发开关V，第一触发开关R通过阀h、阀g进入阀a控制下置缸快速伸出或者回缩，第二触发开关M通过阀b控制上置缸慢速伸出或者快速回缩，阀h还连接阀f控制由阀e、阀d、延时阀和升降带锁缸组成的延时控制锁紧装置。本发明的有益效果为：提高生产线节拍，进而增加产能，从而大大提高了经济效益，消除输送设备使用的安全隐患，提高设备的使用寿命，增加了操作的灵便性，适应各种不同行业操作人群的不同习惯。

Description

半自动输送系统气控回路

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种半自动输送系统气控回路。

背景技术

本发明所涉及的输送系统是包括吊挂钢结构、铝合金导轨、输送车、夹具以及气控系统等组成，参考图3。目前广泛应用于汽车生产线等各自动化输送领域。以汽车生产线为例，主要用于总装及焊装车将车体零部件在线上多工位之间的输送。本输送系统的应用很大程度上节省了人力，并有效的提高了生产线的工作效率，进而提高了产能。其工作原理是通过手动推动输送车扶手实现工位之间的移动，到工位正上方后，通过操控手动按钮，控制输送车升降缸带动夹具沿双导向杆垂直升降，并通过夹具上的夹紧缸实现对工件的夹持和释放。本输送系统的控制方式严格符合生产线节能环保要求，系统所有控制均采用纯气控方式，无需电力。

如图2所示，本输送系统的控制全部采用纯气控方式，前端压缩空气经空气处理元件过滤，进入系统，分别由吊起和落下按钮控制升降带锁缸；夹持和释放控制夹紧缸。吊起和落下按钮的供气由行程开关(状态识别)来控制，夹持和释放按钮由行程开关(载荷识别)来控制。也就是说只有当输送车移至指定工位正上方，行程开关(状态识别)接触到撞块时，按动吊起和落下按钮才有效。同理，只有当夹具下落至行程开关(载荷识别)接触到工件时，按动夹持和释放按钮才有效。

夹紧缸的动作是通过一个两位五通双气控阀的换向来实现的，两端气控口分别由夹持和释放按钮控制，即按动夹持按钮，夹紧缸活塞杆伸出，夹紧工件；按动释放按钮，夹紧缸活塞杆缩回，释放工件。一般设计选用的夹紧缸本体带有气缓冲(位于缸行程末端)调节装置，并外置排气节流式单向节流阀，其目的是调节夹紧工件的速度。气缓冲的目的是减缓气缸行程末端夹块接触工件瞬时的冲击，以保护工件，防止冲击导致工件变形。

升降带锁缸的动作是通过一个三位五通(中位加压式)双气控阀的换向来实现的,两端气控口分别由吊起和落下按钮控制，即按动吊起按钮，升降缸活塞杆缩回，吊起工件；按动落下按钮，升降缸活塞杆伸出，落下工件。此阀的核心功能就是实现操作按钮的点动控制。即长按吊起或落下按钮时，夹具会持续上升或下降，松开按钮时，夹具停止升降。点动控制按钮时，夹具的上升或下降会随着松开按钮的瞬间而停止。升降缸自带机械锁，目的是维持点动控制夹具及工件在上升或下降过程中停止时的绝对静止状态。机械锁由一路压缩空气控制，当控制气断开时，机械锁抱死活塞杆。

其平衡原理主要是由中位加压式三位五通阀的中位配合精密减压阀来实现的，当松开吊起或落下按钮时，此阀处于中位，这时压缩空气会通过此阀分别进入升降缸的有杆侧和无杆侧，由于升降缸有杆侧和无杆侧两腔存在压差，所以压缩空气进入无杆侧时，需先通过预设压力的精密减压阀。精密减压阀预设的压力即为平衡压力。当输送车位于地面工装夹具正上方时，在吊起过程中存在两种负载状态，一种是空载，即夹具尚未夹持工件；另一种是有载，即夹具已夹持工件。这两种状态的升降缸的压力平衡分别由空载或负载精密减压阀来调节，空载和负载精密减压阀通过两位五通双气控阀的换向进入升降带锁缸，两端气控口分别由夹持和释放按钮的出口来控制，两路控制分别配有单向节流阀，用来调节阀位切换的速度。按动夹持按钮时，由负载精密减压阀控制升降带锁缸的平衡；按动释放按钮时，由空载精密减压阀控制升降带锁缸的平衡。

升降带锁缸本体同样带有气缓冲(位于缸行程末端)调节装置，并外置排气节流式单向节流阀，用来调节夹具上升和下降的速度。并通过缸体气缓冲的调节，来减缓升降带锁缸行程末端的冲击。从而有效的保护了系统的稳定性。

现有技术的缺点

1).升降带锁缸为单一缸体，行程极限位置设有气缓冲调节装置，并外置调速阀。即使如此，却仍然不能很好的满足输送线的工况。原因是：升降缸末端带动的夹具和工件本身具有一定的自重，慢速下降，冲击和晃动不明显，能够完成整个工作循环。但却则达不到生产线要求指定的节拍；反之，如果快速下降，会导致夹具对工件产生很大冲击，从而损伤工件。

2).系统采用的中压式三位五通双气控阀和无杆腔加精密减压阀以及缸体自带的锁紧装置来实现点动控制，这种方式扔存在着安全隐患。原因是如果气源意外断气或系统供气回路发生管路破裂，升降带锁缸有杆腔的压力会迅速下降，这时活塞杆会急速伸出，虽然缸本身有锁紧装置，锁紧装着随着控制口压力的降低，会迅速抱紧活塞杆，但是抱紧过程中，活塞杆是运动的，这样，不可避免的对缸本身自带的锁紧装置产生强烈的冲击，从而导致锁紧块磨损严重，甚至产生泄露。

3).按钮操作方式为单手操控按钮，并分别带有标识，即吊起、落下分别为单独的按钮，按钮的位置决定了操作者的操作习惯，而不同生产线的操作者不可能全部具有相同的操作习惯，这样便容易产生误操作。比如，记错吊起和落下按钮的位置，或操作时刻意用眼去看标识，决定何时和位置去按什么按钮(吊起和落下)。这样还不同程度增加了操作者的操作时间，满足不了生产线的节拍要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种半自动输送系统气控回路。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明所述的一种半自动输送系统气控回路，压缩气源连接分三路分别连接有三个触发开关R、触发开关M、触发开关V，第一触发开关R通过阀h、阀g进入阀a控制下置缸快速伸出或者回缩，第二触发开关M通过阀b控制上置缸慢速伸出或者快速回缩，阀h还连接阀f控制由阀e、阀d、延时阀和升降带锁缸组成的延时控制锁紧装置。

所述气控回路的具体控制方法为：

当输送车位于两工位中间任意位置时，行程开关始终处于常断位置，即非工作位；此时操作手柄上所有按钮的气源全部失压；按动操作手柄上任意按钮均失效；这就避免了输送过程中的人工误操作，增强了对工件损伤的安全防护；

推动操作手柄，将输送车移至工位正上方，直到行程开关闭合为止，同时配有机械限位装置，这时输送车处于工作位；夹具位于工位正上方，上置缸和下置缸活塞杆均处于完全缩回状态，触发开关R为闭合状态，经过滤的气源经过行程开关到达触发开关R，再通过阀h进入到阀g的下端气控口，使阀g处于下阀位；经过行程开关的另一路压缩空气到达启动按钮a；这时双手按动启动按钮a和启动按钮b，压缩空气通过阀g进入阀a左侧气控口，使阀a处于左位，这时压缩空气经过阀a进入下置缸无杆腔，同时打开有杆腔出口气控单向阀，使有杆腔内的压缩空气可以通过阀a排大气；压缩空气到达阀b入口，由于此时触发开关M断开，所以阀b处于默认阀位常断状态，压缩空气不能通过阀b；预调节下置缸有杆侧气缓冲为0，调速阀开到最大；这样进入下置缸无杆侧的压缩空气推动活塞杆急速伸出，夹具会快速下降；这样就节省了夹具下降的时间，满足了节拍的要求；当下置缸活塞杆完全伸出时，触发开关M闭合，这时压缩空气经过触发开关M，使阀b换向接通，从而压缩空气进入到上置缸无杆腔，同时打开有杆腔出口气控单向阀，使有杆腔内的压缩空气可以通过阀c排大气；预调节上置缸有杆侧气缓冲到合适，调速阀开度调到合适；这样进入上置缸无杆腔的压缩空气缓慢推动活塞杆低速伸出，夹具缓慢下降，当活塞杆伸出接近行程末端时，这时气缓冲起到作用，使夹具在行程末端，即快接近工件的时候，平稳下落；当上置缸活塞杆完全伸出时，触发开关V闭合，这时压缩空气经过触发开关V，到达阀f；此时启动按钮b出口的压缩空气使阀f和阀h均处于断开状态；行程开关闭合，红色指示灯灭，这时松开启动按钮a和启动按钮b，按动夹持或释放按钮，方可完成工件的夹紧或释放；至此，夹具下降过程完成；

夹持工件或释放工件完成后，夹具处于上置缸行程末端，触发开关V闭合，压缩空气先经过触发开关V，再通过阀f进入到阀g上位置先导口，使阀g换向，处于上阀位；双手按动启动按钮a和启动按钮b，控制气经过阀g进入到阀a右侧先导口，推动阀a换向，切换到右位，压缩空气经过阀a同时进入上置缸和下置缸的有杆腔，预调节上置缸和下置缸无杆侧调速阀开度为最大；这样进入上置缸和下置缸无杆腔的压缩空气推动活塞杆急速缩回，夹具开始快速上升；通过阀a的压缩空气同时打开上置缸和下置缸无杆侧出口的气控单向阀，无杆腔内的压缩空气通过阀a排大气；当下置缸活塞杆完全缩回时，触发开关R闭合，至此完成整个上升过程，系统回到最初状态；

延时控制锁紧装置气控口的排气时机，并配合三位五通中泄阀以及配置在上置缸和下置缸各出口的气控单向阀，实现夹具升降过程的点动控制；并通过延时保证锁紧装置抱死活塞杆时，活塞杆是静止的；当松开启动按钮a和启动按钮b时，阀g供气端失压，即阀a两端气控口无压，则阀a处于中位，而这时的下置缸和上置缸出口的所有气控单向阀由于先导口压缩空气通过阀a排大气而处于关闭状态，这时上置缸和下置缸腔内形成备压，由于下置缸活塞杆端夹具及工件的重力作用，夹具会瞬时停在升降行程中间；由于启动按钮a和启动按钮b断开，阀e先导口失压，压缩空气经过阀e进入延时阀，延时阀预设3S左右的时间，压缩空气即到达阀d上端气控口，推动阀d换向，这时上置缸和下置缸内置机械锁的气控口压缩空气经过阀d排空，此时上置缸和下置缸的活塞杆由于腔内背压平衡而静止；当气源意外断气或系统供气回路发生管路破裂时，上置缸和下置缸出口的气控单向阀全部关闭，缸内行程背压，活塞杆全部静止；同时内置机械锁的气控口失压，经过延时阀的延时，锁紧装置会在活塞杆静止后抱死。

采用上述结构后，本发明有益效果为：通过采用双缸叠加背联的方式实现夹具下降过程行程的分段，并通过全开下置缸有杆侧的调速阀，使夹具在下置缸的行程范围全速下降，这就解决了省时问题，满足了生产线的节拍。再通过上置缸调速阀及气缓冲的设定，使夹具在上置缸的行程范围缓慢而平稳下降，避免了夹具下降接近工件时产生的冲击，同时也避免了工件的损伤，更有效的降低了工件的废品率。2).通过采用中泄式三位五通气控阀和气控单向阀的组合，并用延时阀控制缸体锁紧装置气控口的排气，就能很好的解决了气源意外断气或系统供气回路发生管路破裂时，由于活塞杆运动而对锁紧装置产生的冲击。3).通过无标识的两个串联按钮，配合双缸各行程极限位置的行程开关，利用逻辑回路控制，实现了操作者双手操作按钮，无需人工识别按钮的标识和位置，即“傻瓜式”操控。有效的避免了误操作以及合理的节省了人工识别按钮标识所浪费的时间。大大提高了生产效率，满足了生产线的节拍。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明结构示意图；

图2为现有技术结构示意图。

图3本发明所涉及的输送系统原理。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，当输送车位于两工位中间任意位置时，行程开关(状态识别)始终处于常断位置，即非工作位。此时操作手柄上所有按钮的气源全部失压。按动操作手柄上任意按钮均失效。这就避免了输送过程中的人工误操作，增强了对工件损伤的安全防护。

推动操作手柄，将输送车移至工位正上方，直到行程开关(状态识别)闭合为止，同时配有机械限位装置，这时输送车处于工作位。夹具(空载或带件)位于工位正上方，上置缸和下置缸活塞杆均处于完全缩回状态，触发开关R为闭合状态，经过滤的气源经过行程开关(状态识别)到达触发开关R，再通过阀h（常通）进入到阀g的下端气控口，使阀g处于下阀位(如图)。经过行程开关(状态识别)的另一路压缩空气到达启动按钮a。这时双手按动启动按钮a和启动按钮b，压缩空气通过阀g进入阀a左侧气控口，使阀a处于左位，这时压缩空气经过阀a进入下置缸无杆腔，同时打开有杆腔出口气控单向阀，使有杆腔内的压缩空气可以通过阀a排大气。压缩空气到达阀b入口，由于此时触发开关M断开，所以阀b处于默认阀位常断状态，压缩空气不能通过阀b。预调节下置缸有杆侧气缓冲为0，调速阀开到最大。这样进入下置缸无杆侧的压缩空气推动活塞杆急速伸出，夹具会快速下降。这样就节省了夹具下降的时间，满足了节拍的要求。当下置缸活塞杆完全伸出时，触发开关M闭合，这时压缩空气经过触发开关M，使阀b换向接通，从而压缩空气进入到上置缸无杆腔，同时打开有杆腔出口气控单向阀，使有杆腔内的压缩空气可以通过阀c排大气。预调节上置缸有杆侧气缓冲到合适(具体根据工况定)，调速阀开度调到合适。这样进入上置缸无杆腔的压缩空气缓慢推动活塞杆低速伸出，夹具缓慢下降，当活塞杆伸出接近行程末端时，这时气缓冲起到作用，使夹具在行程末端，即快接近工件的时候，平稳下落。这样就避免了夹具下降接近工件时产生的冲击，同时也避免了工件的损伤，更有效的降低了工件的废品率。当上置缸活塞杆完全伸出时，触发开关V闭合，这时压缩空气经过触发开关V，到达阀f。此时启动按钮b出口的压缩空气使阀f和阀h均处于断开状态。行程开关(载荷识别)闭合，红色指示灯灭，这时松开启动按钮a和启动按钮b，按动夹持或释放按钮，方可完成工件的夹紧或释放。至此，夹具下降过程完成。

夹持工件或释放工件完成后，夹具处于上置缸行程末端，触发开关V闭合，压缩空气先经过触发开关V，再通过阀f(常通)进入到阀g上位置先导口，使阀g换向，处于上阀位。双手按动启动按钮a和启动按钮b，控制气经过阀g进入到阀a右侧先导口，推动阀a换向，切换到右位，压缩空气经过阀a同时进入上置缸和下置缸的有杆腔(由于上置缸无杆腔内有背压，所以阀c先导口有压，使阀c处于常通状态)，预调节上置缸和下置缸无杆侧调速阀开度为最大。这样进入上置缸和下置缸无杆腔的压缩空气推动活塞杆急速缩回，夹具开始快速上升。通过阀a的压缩空气同时打开上置缸和下置缸无杆侧出口的气控单向阀，无杆腔内的压缩空气通过阀a排大气。这就实现了夹具上升过程速度的最大化，节省了夹具上升过程的时间，满足了节拍的要求。当下置缸活塞杆完全缩回时，触发开关R闭合，至此完成整个上升过程，系统回到最初状态。

延时控制锁紧装置气控口的排气时机，并配合三位五通中泄阀以及配置在上置缸和下置缸各出口的气控单向阀，能够很好的实现夹具升降过程的点动控制。并通过延时保证锁紧装置抱死活塞杆时，活塞杆是静止的。如图所示，当松开启动按钮a和启动按钮b时，阀g供气端失压，即阀a两端气控口无压，则阀a处于中位，而这时的下置缸和上置缸出口的所有气控单向阀由于先导口压缩空气通过阀a排大气而处于关闭状态，这时上置缸和下置缸腔内形成备压，由于下置缸活塞杆端夹具及工件的重力作用，夹具会瞬时停在升降行程中间。由于启动按钮a和启动按钮b断开，阀e先导口失压，压缩空气经过阀e进入延时阀，延时阀预设3S左右的时间，压缩空气即到达阀d上端气控口，推动阀d换向，这时上置缸和下置缸内置机械锁的气控口压缩空气经过阀d排空，此时上置缸和下置缸的活塞杆由于腔内背压平衡而静止。当气源意外断气或系统供气回路发生管路破裂时，上置缸和下置缸出口的气控单向阀全部关闭，缸内行程背压，活塞杆全部静止。同时内置机械锁的气控口失压，经过延时阀的延时，锁紧装置会在活塞杆静止后抱死。这样就解决了气源意外断气或系统供气回路发生管路破裂时，由于活塞杆运动而对锁紧装置产生的冲击。

综上所述，无论是对夹具下降还是上升过程的操制，只需双手同时启动按钮即可，无需人工识别按钮标识，通过各触发开关的通断，就能决定设备的运行状态。真正意思实现了“傻瓜式”操控。从而有效的避免了误操作，合理的节省了人工识别按钮标识和位置所浪费的时间。大大提高了生产效率，满足了生产线的节拍。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种半自动输送系统气控回路，其特征在于：压缩气源连接分三路分别连接有三个触发开关R、触发开关M、触发开关V，第一触发开关R通过阀h、阀g进入阀a控制下置缸快速伸出或者回缩，第二触发开关M通过阀b控制上置缸慢速伸出或者快速回缩，阀h还连接阀f控制由阀e、阀d、延时阀和升降带锁缸组成的延时控制锁紧装置；

所述气控回路的具体控制方法为：

当输送车位于两工位中间任意位置时，行程开关始终处于常断位置，即非工作位；此时操作手柄上所有按钮的气源全部失压；按动操作手柄上任意按钮均失效；这就避免了输送过程中的人工误操作，增强了对工件损伤的安全防护；

推动操作手柄，将输送车移至工位正上方，直到行程开关闭合为止，同时配有机械限位装置，这时输送车处于工作位；夹具位于工位正上方，上置缸和下置缸活塞杆均处于完全缩回状态，触发开关R为闭合状态，经过滤的气源经过行程开关到达触发开关R，再通过阀h进入到阀g的下端气控口，使阀g处于下阀位；经过行程开关的另一路压缩空气到达启动按钮a；这时双手按动启动按钮a和启动按钮b，压缩空气通过阀g进入阀a左侧气控口，使阀a处于左位，这时压缩空气经过阀a进入下置缸无杆腔，同时打开有杆腔出口气控单向阀，使有杆腔内的压缩空气可以通过阀a排大气；压缩空气到达阀b入口，由于此时触发开关M断开，所以阀b处于默认阀位常断状态，压缩空气不能通过阀b；预调节下置缸有杆侧气缓冲为0，调速阀开到最大；这样进入下置缸无杆侧的压缩空气推动活塞杆急速伸出，夹具会快速下降；这样就节省了夹具下降的时间，满足了节拍的要求；当下置缸活塞杆完全伸出时，触发开关M闭合，这时压缩空气经过触发开关M，使阀b换向接通，从而压缩空气进入到上置缸无杆腔，同时打开有杆腔出口气控单向阀，使有杆腔内的压缩空气可以通过阀c排大气；预调节上置缸有杆侧气缓冲到合适，调速阀开度调到合适；这样进入上置缸无杆腔的压缩空气缓慢推动活塞杆低速伸出，夹具缓慢下降，当活塞杆伸出接近行程末端时，这时气缓冲起到作用，使夹具在行程末端，即快接近工件的时候，平稳下落；当上置缸活塞杆完全伸出时，触发开关V闭合，这时压缩空气经过触发开关V，到达阀f；此时启动按钮b出口的压缩空气使阀f和阀h均处于断开状态；行程开关闭合，红色指示灯灭，这时松开启动按钮a和启动按钮b，按动夹持或释放按钮，方可完成工件的夹紧或释放；至此，夹具下降过程完成；

夹持工件或释放工件完成后，夹具处于上置缸行程末端，触发开关V闭合，压缩空气先经过触发开关V，再通过阀f进入到阀g上位置先导口，使阀g换向，处于上阀位；双手按动启动按钮a和启动按钮b，控制气经过阀g进入到阀a右侧先导口，推动阀a换向，切换到右位，压缩空气经过阀a同时进入上置缸和下置缸的有杆腔，预调节上置缸和下置缸无杆侧调速阀开度为最大；这样进入上置缸和下置缸无杆腔的压缩空气推动活塞杆急速缩回，夹具开始快速上升；通过阀a的压缩空气同时打开上置缸和下置缸无杆侧出口的气控单向阀，无杆腔内的压缩空气通过阀a排大气；当下置缸活塞杆完全缩回时，触发开关R闭合，至此完成整个上升过程，系统回到最初状态；

延时控制锁紧装置气控口的排气时机，并配合三位五通中泄阀以及配置在上置缸和下置缸各出口的气控单向阀，实现夹具升降过程的点动控制；并通过延时保证锁紧装置抱死活塞杆时，活塞杆是静止的；当松开启动按钮a和启动按钮b时，阀g供气端失压，即阀a两端气控口无压，则阀a处于中位，而这时的下置缸和上置缸出口的所有气控单向阀由于先导口压缩空气通过阀a排大气而处于关闭状态，这时上置缸和下置缸腔内形成备压，由于下置缸活塞杆端夹具及工件的重力作用，夹具会瞬时停在升降行程中间；由于启动按钮a和启动按钮b断开，阀e先导口失压，压缩空气经过阀e进入延时阀，延时阀预设3S左右的时间，压缩空气即到达阀d上端气控口，推动阀d换向，这时上置缸和下置缸内置机械锁的气控口压缩空气经过阀d排空，此时上置缸和下置缸的活塞杆由于腔内背压平衡而静止；当气源意外断气或系统供气回路发生管路破裂时，上置缸和下置缸出口的气控单向阀全部关闭，缸内行程背压，活塞杆全部静止；同时内置机械锁的气控口失压，经过延时阀的延时，锁紧装置会在活塞杆静止后抱死。

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