第四章 氣壓控制系統之迴路設計P137
4-1
氣壓系統迴路設計之基本步驟
步驟一：繪出工作示意圖P137
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步驟二：寫出系統中氣壓缸之運動順序
1.以時間的先後分別寫出其運動順序
2.以表格的方式列出其運動順序
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氣壓缸步驟 |
氣壓缸A之運動 |
氣壓缸B之運動 |
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1 |
上升 |
─ |
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2 |
─ |
推出 |
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3 |
下降 |
─ |
|
4 |
─ |
回行 |
3.以向量來表示其運動順序
4. 以縮寫符號來表示其運動順序P139
5. 以機能圖來表示其運動順序
(1) 位移 - 步驟圖 (travel-step diagram)
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(2) 位移 - 時間圖 (travel-time diagram，亦稱時間 - 行程圖 )
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圖4-5 位移步驟時間圖 ( 時程圖---時間行程圖)
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步驟三：根據機能圖
(
或控制訊號圖
)
設計氣壓控制迴路
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步驟四：建立元件使用表
本章所探討的氣壓控制迴路主要以傳統之純氣壓控制為主，其使用操作壓力在3∼8kgf/cm2，出力在 0~3000kgf 之間，速度在0.5~ 1.5 m/sec之間，以下為幾種常用之純氣壓迴路設計方法。
4-2 直覺法
所謂直覺法
(method or intuition)
就是按照設計者個人主觀意識與經驗來設計迴路。此法較缺乏客觀的理論分析，對於較複雜的控制系統須花費較多的時間去設計，且訊號容易衝突錯誤
，在維修與偵錯方面也不容易，故利用此法較不適當。
此種設計方法的訊號處理方式有下列方式：
1.
駐波訊號
[
駐點
(standing)
方式
]：使用於一般訊號，以雙向𤪱輪安裝於氣壓缸行程末端，產生駐波訊號，如圖4-8所示。
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2. 脈波訊號 [ 超行程 (over travel) 方式 ]：使用於干涉訊號，以單向𤪱輪安裝於氣壓缸行程末端內側，觸碰後離開，產生脈衝訊號，回程不觸發，如圖4-9所示。
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直覺法設計氣壓迴路可利用圖4-10之流程方式來逐一進行
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(b) 繪出運動圖，以位移時間圖表示，如圖4-12。同時以縮寫方式列出其運動順序為：A+B+A-B-
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(c) 繪製氣壓迴路，其步驟對照圖4-10之流程步驟如下：
步驟1： 繪出驅動元件。
步驟2： 繪出方向控制元件。
步驟3： 繪出訊號元件。
步驟4： 元件命名。
步驟5： 決定極限開關 ( 訊號元件 ) 之位置 ( 依運動順序：)。
步驟6：決定極限開關所採用之操作方式 ( 單向或雙向輥輪 )，此與運動圖中氣壓缸動作順序有關。會造成方向控制元件二邊之訊號衝突時，則需將干涉訊號以超行程方式處理成脈衝訊號 ( 即極限開關須採用單向輥輪並內移 ) 且其作動方向須用箭頭表明。其餘的訊號元件則用雙向輥輪作動。
干涉訊號之分析，除逐步探討外，亦可採用列表方式以缸桿位置與干涉開關對照，即可圈出迴路之干涉訊號，如下表所示。
步驟7：連接各元件之管線，供能元件及附加其他功能元件，完成整個迴路設計
(
在此只有氣壓缸B前進要速度控制，用meter-out方式
)。
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範例4-2 今有一個鉚釘鉚合機器，首先以手將一支架置於工作檯上，用氣壓缸A先予 夾緊，再於左右兩端用兩個氣壓缸B，將鉚釘桿件推送到定位並予穩固之，最後以氣壓缸C之動作，經過連桿機構予以放大力量，而使得鉚釘成形，成形後氣壓缸B、C同時退回，A氣壓缸退回鬆開工件，再用手將工件取下，完成此一加工程序。其工作示意圖與位移時間圖於圖4-14及圖4-15所示，試設計此氣壓控制迴路圖。
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繪製氣壓迴路：
步驟1： 繪出驅動元件。
步驟2： 繪出方向控制元件。
步驟3：繪出訊號元件。
步驟4： 元件命名。
步驟5： 決定極限開關 ( 訊號元件 ) 之位置，依據運動順序：
步驟6： 省略之c1閥，干涉訊號分析
步驟7： 連接各元件之管線，供能元件完成整個迴路設計。
步驟8： 附加其他功能，使迴路設計更完美。
(1) 自動與手動選別：把第3章基本迴路中之自動與手動選別取代此處之手動閥。
(2) 緊急退回處理裝置：緊急開關作動，所有氣壓缸必須退回，因此緊急訊號與正常動作之退回訊號必須加到A、B、C缸控制閥之退回口，須用梭動閥連接。
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範例4-3
一鑽孔工作，利用氣壓缸A夾緊，氣壓缸B帶動鑽頭加工，當貫穿工件後，於該處停留一短時T，以便將毛邊完全切除，最後進給氣壓缸B先退回，夾緊氣壓缸A再鬆放，試繪製此氣壓迴路控制圖。
(a)首先根據題意，繪出位移時間圖。如圖4-17所示。
運動順序為：A+ Bslow+B-A-。
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干涉訊號為a1、b0，改單輥以超行程方式內移處理。
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範例4-4 今有一自動鑽孔及退料工作，工件可先排列於進料架上，利用氣壓缸A以自動進料方式送到鑽孔位置，到達定位後，氣壓缸A可將工件固定，氣壓缸B將鑽頭向下移動進行鑽孔，鑽畢後鑽頭自動退回，氣壓缸A始鬆開工件退回原處，氣壓缸C再將工件推離工作位置，同時噴槍D以壓縮空氣清除工件及工作檯面切屑，使之表面清潔。圖4-19、4-20為此工作之示意圖及位移時間圖，試設計此氣壓迴路控制圖，並希望此迴路具有單一循環操作與連續加工循環之功能。
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範例4-5 一家專門以化學藥劑來清洗容器的工廠，其工作櫃可依手動與自動兩種方式升降，試設計其氣壓迴路圖，其工作示意圖如圖4-22所示。
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位移時間圖4-23(a) 之迴路如下：
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位移時間圖4-23(b) 之迴路如下：
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氣壓迴路圖則如圖4-26所示：
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4-3 串級法
串級法 (method of cascade) 係利用4/2 ( 或5/2) 雙邊氣動閥 ( 或稱回動閥 ) 的訊號接轉作用，使複雜的控制保證每一回動作只輸出一個訊號，其方法為以圖4-27之運動圖為例：
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範例4-6
已知某工廠欲作鏨孔作業，氣壓缸A為自動進料與夾緊工作，氣壓缸B則為鏨孔工作，試以串級法設計其氣壓控制迴路。
根據題意，繪出位移時間圖，如圖4-33所示。
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步驟1及步驟2：列出運動順序及分級。
步驟3：
繪出壓力轉換訊號。
步驟4：
繪出驅動元件、方向控制元件及極限開關位置且以字母方式命名。
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步驟5：找出訊號流程。
步驟6：連接各相關訊號完成迴路。
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範例4-7今有一成型作業，利用氣壓缸A首先將工件夾緊，氣壓缸B作為初步彎形之用，氣壓缸C作為最後成形，其工作示意圖及位移時間圖如圖4-36所示，試設計此氣壓迴路控制圖。
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範例4-8現有一銑床銑切工作：氣壓缸A為進給，氣壓缸B為夾緊，C為氣壓 - 油壓進給組件，使工作緩慢推向銑刀而進行加工，氣壓缸D為退料頂出工作。圖4-39為此作業之工作示意圖，圖4-40為位移時間圖。
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範例4-9今有一鑄件的兩個端面欲予以噴珠處理，首先以手將鑄件放在定位，利用氣壓缸A予以夾緊，然後氣壓缸B按照原先設定之時間開啟噴珠噴嘴，予以一個端面作噴珠處理，當氣壓缸B關閉噴珠噴嘴閥瓣後，氣壓缸C移動檯面，使噴嘴移至另一個端面再重複噴珠工作，當第二次噴珠操作完成後，氣壓缸C退回至原來位置，同時，氣壓缸A亦放鬆工作退回原處，以手取下鑄件完成此工件，圖4-43、4-44為其工作示意圖與位移步驟圖。
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步驟6： 連接各相關訊號，完成迴路設計。
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範例4-10今有一壓印作業，係採兩段加工，即第一次加工至某一深度後工具退出，再作第二次壓印工作，到底後於該處停留一段時間後再退回原處，試設計所需之氣壓迴路。
訊號流程為：
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4-4 循環步進控制迴路設計法
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以分成4級來說明
本級輸出訊號
本級輸入訊號
而步驟4、5、6、7……與串級法方式完全相同。
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範例4-11現有一工件以手置於夾定器中，再以氣壓缸A、B、C連續衝印標誌。圖4-51為其工作示意圖。圖4-52為位移步驟圖。
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步驟5：找出訊號流程。
步驟6：連接相關訊號及加入輔助條件，完成迴路設計。
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以最大結構法來設計：
壓力轉換訊號則須六個記憶機能單元來轉換。
訊號流程則為：
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範例4-12
彎形及衝孔夾定器
現將一金屬片料以手放於工作檯上，首先利用氣壓缸A予以夾緊，再以氣壓缸B向下彎，再用氣壓缸C折角，最後用氣壓缸D衝孔。圖4-56為此工作示意圖。圖4-57為位移時間圖。
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步驟1：
列出運動順序。
步驟2：
分級。
步驟3：
繪出壓力轉換訊號。
步驟4：
繪出驅動元件、方向控制元件及相對應極限開關位置且以字母方式命名。
步驟5：找出訊號流程。
步驟6：連接相關訊號，加入輔助條件 (B、C前進須速度控制，
啟動具手動與自動選別 )，完成迴路設計。
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END