Festo CLR氣缸工作性能實驗分析

李昌 王開選

紅塔煙草（集團）有限責任公司楚雄卷煙廠 云南楚雄 675000

目前，氣動技術在自動裝配工藝和生產線中的應用，如汽車自動生產線的自動焊接，電子裝置的組裝，食品的自動包裝等，已經變得非常流行。而且，國際和國內的氣動加工，控制，傳感器和其他CNC加工技術使得CNC夾具的應用和工件的自動柔性夾緊也成為可能。所以，根據項目組的具體工作要求，為了實現國內數控加工行業技術的突破，控制氣體回路實驗的主要組成部分，為實際氣缸的選擇和使用做準備經過驗證。沒有旋轉壓縮缸，以滿足國內和國際項目的要求。

我們通過相關實驗數據結合項目的實際工作要求，測試并計算了相似氣缸的關鍵技術參數，以確定其合理性。確定圓柱體的設計變量。該實驗的主要目的如下。（1）找到最佳的氣路解決方案。（2）試驗缸速度 - 壓力曲線。（3）測試氣缸旋轉負載對氣缸實際反應速度的影響。

1 實驗原理

氣路的工作原理如下。（1）氣源（3片式）→止回閥→儲氣罐→調速閥→6/3單電控電磁換向閥（斷電）1和2口通過→6/3單電控電磁換向 截止閥（動力損失）4，5通道→背壓閥→消聲器。（2）氣源（3件式）→止回閥→儲氣罐→調速閥→6/3單電控電磁換向閥（動力）1，4通道→直/擺鉗缸旋轉→6/3兩個單電控電磁換向閥（強制）2，3端口→背壓閥→消聲器[1]。

電氣工作原理：系統通電，PLC發出控制指令，6/3單電控電磁換向閥通電（24V），6/3電磁閥換向，高壓氣體進入氣缸右側，線性/擺動夾緊缸活塞桿縮回；當傳感器2接收到線性/擺動夾緊缸運動信號到位時，它被傳送到PLC控制器，PLC控制器進行計算，立即關閉6/3單電控電磁換向閥的電壓，6/3單電控電磁換向閥正在倒車；線性/擺動夾緊缸活塞桿伸出。當傳感器1接收到就位信號時，它被傳送到PLC控制器。PLC控制器執行計算并立即使6/3單電子控制電磁換向閥通電并重復上述過程。PLC的內部定時器為1分鐘，計數器計數。每次氣缸完成時，計數器自動遞增1。直到計時器上的計時器時間結束為1分鐘。PLC通過RS232串口直接與PC主機通信，PLC的當前計數器值與PC共享，方便觀察和記錄當前氣缸運動次數和1分鐘運動總數。

2 下面我們分以下幾個人步驟進行試驗

2.1 氣路方案的選型

氣動元件的選擇主要是選擇方向控制閥。方向閥有三種選擇。分別用這三個閥門進行測試，換向閥通電（24V），6/3電磁閥換向，高壓氣體進入氣缸。右側，線性/擺動夾緊缸活塞桿縮回；當傳感器2、接收到線性/擺動夾緊缸運動信號到位時，它被傳送到PLC控制器，PLC控制器進行計算，立即關閉 6/3單電控電磁閥換向閥電壓，6/3單電控電磁換向閥可逆；線性/擺動夾緊缸活塞桿伸出，當傳感器1接收到就位信號時，它被傳送到PLC控制器，PLC控制器進行計算。6/3單電控電磁換向閥立即通電，重復上述過程。PLC的內部定時器為2分鐘，計數器計數。每次氣缸完成時，計數器自動遞增2。直到計時器上的計時器時間結束為2分鐘。

PLC通過RS232串口與PC主機通信，PLC的當前計數器值與PC共享，因此可以方便地觀察和記錄當前的氣缸運動次數和每分鐘的總運動次數。

2.2 轉動負載和氣缸實際反應速度之間是怎么相互作用的

在不同載荷下，線性/擺動夾緊缸的轉動慣量會發生變化，因此缸體的工作時間也不同。對給定的圖表數據進行分析：CLR-45/64-15和CLR-45/ 62-25型的線性/擺動夾緊缸，當負載轉動慣量為4500kg·mm2時，氣缸工作時間分別為0·3s和0·46s；2當負載轉動慣量為4500kg·mm2時，氣缸工作時間上升到0.75s和1.6·s；3，氣缸在相同載荷下行程為10mm和20mm，動作時間不同。0·17s和0·82s。因此，負載轉動慣量對氣缸的運行時間有不確定性，這給實際工作帶來了相當大的安全隱患[2]。如圖5所示，測試了氣缸的測試速度。

2.3 壓緊手指m1的參數

螺桿m2的質量對整個轉動慣量有很大影響。因此，在實驗中，通過改變m2的值來研究整體慣性矩。整個實驗的測試數據分析結論如下：（1）氣道方案虎閥MFH-5-1/ 8-B的選擇，與其他兩個方案相比，在滿足正常工作的同時，減少了 簡化了氣動控制元件的自動控制過程，大大節省了工程造價和設備的可用空間；（2）通過實驗證明，當旋轉負荷改變時（調節臂的長度在工作期間調整），氣缸的實際反應速度不會發生很大變化。可以看出慣性矩和氣缸響應關系表。

3 分析特殊行程氣缸運動的時間

由于市場上缺乏滿足項目設計要求的氣缸，Festo將根據我們的具體要求定制特殊氣缸。因此，對現有的氣缸進行了測試，并分析了相關的單元工作時間，并模擬了70mm氣缸的實際運行情況。控制系統所需的時間包括：電磁閥的運行時間，氣缸運動時間和信號采集延遲時間[3]。

4 結語

本文對CLR氣缸工作性能的實驗研究是為了滿足數控機床氣動托盤氣缸旋轉夾緊的要求。使用PLC控制器，燃氣閥，氣缸，傳感器等組件構建實驗平臺。認真分析了主要的實驗及步驟，并對FestoCLR直線擺動夾緊缸進行了全面測試，以滿足氣動托盤的要求。