Festo CLR气缸工作性能实验分析

李昌 王开选

红塔烟草（集团）有限责任公司楚雄卷烟厂 云南楚雄 675000

目前，气动技术在自动装配工艺和生产线中的应用，如汽车自动生产线的自动焊接，电子装置的组装，食品的自动包装等，已经变得非常流行。而且，国际和国内的气动加工，控制，传感器和其他CNC加工技术使得CNC夹具的应用和工件的自动柔性夹紧也成为可能。所以，根据项目组的具体工作要求，为了实现国内数控加工行业技术的突破，控制气体回路实验的主要组成部分，为实际气缸的选择和使用做准备经过验证。没有旋转压缩缸，以满足国内和国际项目的要求。

我们通过相关实验数据结合项目的实际工作要求，测试并计算了相似气缸的关键技术参数，以确定其合理性。确定圆柱体的设计变量。该实验的主要目的如下。（1）找到最佳的气路解决方案。（2）试验缸速度 - 压力曲线。（3）测试气缸旋转负载对气缸实际反应速度的影响。

1 实验原理

气路的工作原理如下。（1）气源（3片式）→止回阀→储气罐→调速阀→6/3单电控电磁换向阀（断电）1和2口通过→6/3单电控电磁换向 截止阀（动力损失）4，5通道→背压阀→消声器。（2）气源（3件式）→止回阀→储气罐→调速阀→6/3单电控电磁换向阀（动力）1，4通道→直/摆钳缸旋转→6/3两个单电控电磁换向阀（强制）2，3端口→背压阀→消声器[1]。

电气工作原理：系统通电，PLC发出控制指令，6/3单电控电磁换向阀通电（24V），6/3电磁阀换向，高压气体进入气缸右侧，线性/摆动夹紧缸活塞杆缩回；当传感器2接收到线性/摆动夹紧缸运动信号到位时，它被传送到PLC控制器，PLC控制器进行计算，立即关闭6/3单电控电磁换向阀的电压，6/3单电控电磁换向阀正在倒车；线性/摆动夹紧缸活塞杆伸出。当传感器1接收到就位信号时，它被传送到PLC控制器。PLC控制器执行计算并立即使6/3单电子控制电磁换向阀通电并重复上述过程。PLC的内部定时器为1分钟，计数器计数。每次气缸完成时，计数器自动递增1。直到计时器上的计时器时间结束为1分钟。PLC通过RS232串口直接与PC主机通信，PLC的当前计数器值与PC共享，方便观察和记录当前气缸运动次数和1分钟运动总数。

2 下面我们分以下几个人步骤进行试验

2.1 气路方案的选型

气动元件的选择主要是选择方向控制阀。方向阀有三种选择。分别用这三个阀门进行测试，换向阀通电（24V），6/3电磁阀换向，高压气体进入气缸。右侧，线性/摆动夹紧缸活塞杆缩回；当传感器2、接收到线性/摆动夹紧缸运动信号到位时，它被传送到PLC控制器，PLC控制器进行计算，立即关闭 6/3单电控电磁阀换向阀电压，6/3单电控电磁换向阀可逆；线性/摆动夹紧缸活塞杆伸出，当传感器1接收到就位信号时，它被传送到PLC控制器，PLC控制器进行计算。6/3单电控电磁换向阀立即通电，重复上述过程。PLC的内部定时器为2分钟，计数器计数。每次气缸完成时，计数器自动递增2。直到计时器上的计时器时间结束为2分钟。

PLC通过RS232串口与PC主机通信，PLC的当前计数器值与PC共享，因此可以方便地观察和记录当前的气缸运动次数和每分钟的总运动次数。

2.2 转动负载和气缸实际反应速度之间是怎么相互作用的

在不同载荷下，线性/摆动夹紧缸的转动惯量会发生变化，因此缸体的工作时间也不同。对给定的图表数据进行分析：CLR-45/64-15和CLR-45/ 62-25型的线性/摆动夹紧缸，当负载转动惯量为4500kg·mm2时，气缸工作时间分别为0·3s和0·46s；2当负载转动惯量为4500kg·mm2时，气缸工作时间上升到0.75s和1.6·s；3，气缸在相同载荷下行程为10mm和20mm，动作时间不同。0·17s和0·82s。因此，负载转动惯量对气缸的运行时间有不确定性，这给实际工作带来了相当大的安全隐患[2]。如图5所示，测试了气缸的测试速度。

2.3 压紧手指m1的参数

螺杆m2的质量对整个转动惯量有很大影响。因此，在实验中，通过改变m2的值来研究整体惯性矩。整个实验的测试数据分析结论如下：（1）气道方案虎阀MFH-5-1/ 8-B的选择，与其他两个方案相比，在满足正常工作的同时，减少了 简化了气动控制元件的自动控制过程，大大节省了工程造价和设备的可用空间；（2）通过实验证明，当旋转负荷改变时（调节臂的长度在工作期间调整），气缸的实际反应速度不会发生很大变化。可以看出惯性矩和气缸响应关系表。

3 分析特殊行程气缸运动的时间

由于市场上缺乏满足项目设计要求的气缸，Festo将根据我们的具体要求定制特殊气缸。因此，对现有的气缸进行了测试，并分析了相关的单元工作时间，并模拟了70mm气缸的实际运行情况。控制系统所需的时间包括：电磁阀的运行时间，气缸运动时间和信号采集延迟时间[3]。

4 结语

本文对CLR气缸工作性能的实验研究是为了满足数控机床气动托盘气缸旋转夹紧的要求。使用PLC控制器，燃气阀，气缸，传感器等组件构建实验平台。认真分析了主要的实验及步骤，并对FestoCLR直线摆动夹紧缸进行了全面测试，以满足气动托盘的要求。