比例气爪

表1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　比例气爪的结构及原理

项目

简        图

说    明

结构

比例气爪由一个M12接口的电源(24V)及指示灯、一个Sub-D9的Profibus-DP接口及现场总线节点指示灯、一个气源接口(6bar)及排气口、一个接地接口等组成。其内部由一个带两个活塞的驱动器，两个带滚动轴承导轨的气爪、六个二位三通压电阀、压力传感器、电源控制电路板、过程控制电路板、通信硬件、位置检测印刷电路板等组成

原理

比例气爪的驱动是由气缸驱动器来实现的；气缸缸体内安装了左右两个独立的活塞，每个活塞都与外部的气爪相连，因此每个活塞的运动则表示单个气爪的移动。应用三组(六个3/2)压电阀对高灵敏度的比例气爪进行控制，该压电阀实质上是一个无泄漏、动态性能较佳的伺服比例阀。一组连接到气缸气腔的左端，另一组连接到气缸气腔的右端，第三组连接到左右两个活塞中间的气缸。三个腔室内的压力均由三个压力传感器来监测及控制，三组压电阀控制各腔室内的压力，通过调节活塞(气爪)两端气缸腔室内的压力，则实现气爪夹紧力的调节。此外，通过安装位置传感器，对气爪位置进行控制

比例气爪可实现两个气爪中的任意一个气爪单独运动，并对其夹紧力进行控制；也可实现两个气爪自对中的同步运动。它可检测工件的位置(感触后夹紧工件)，也可根据设定的位置自行调节(夹头打开时的中心轴线位置)以及对夹头的开口度进行调整控制，还可对夹紧力进行逐步增加、减少，直至为零的控制

比例气爪有1个气源接口、1个24V的供电接口以及1个用于Profibus-DP的控制信号接口，比例气爪把整个控制及通信软件集成在其内部

表2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　比例气爪的功能及技术参数

项目

说　　　　　明

功能

单气爪/二气爪位置控制

单气爪/二气爪力控制

单个气爪/二个气爪同时向设定的位置移动

单个气爪/二个气爪同时作夹紧力控制

位置转换成力的控制(X-F ')

力的控制转换成位置控制(F-X ')

对其中一个气爪进行定位，在定位过程中，当气爪夹头作用力达到规定数值时，其内部的控制程序将该值置于设定的“1”的力开关状态

对其中一个气爪的夹紧力F进行控制，如气爪夹紧力达到规定数值时，其内部的控制程序将该值置于设定的“1”的位置开关状态

位置控制前/后的力的控制(F1-X '-F2)

位置控制转换成力的控制(X-X '-F)

当对某一气爪进行夹紧力控制，在到达X '位置前，F1有效。到达　X '位置后，F2有效。其内部的程序将该值置于“1”的力开关状态

对其中一个气爪进行位置控制，在到达X '位置时，内部的控制程序将其转换为F力的控制

位置定位转换成力的控制(X-F '-F)

力的控制转换成位置定位(F-X '-X)

对其中一个气爪进行位置定位控制时，当气爪夹紧力达到规定数值，其内部的控制程序将该值置于“1”的力F '开关状态，然后再转化为力的控制模式，并开始对力F的控制

对其中一个气爪进行力控制，在夹紧力控制过程中，达到规定的位置X '时，其内部的控制程序将该值置于“1”的位置开关状态，然后再转化为位置控制模式，并开始向设定的位置X移动

气爪位置可自由移动的力控制

校正夹紧中心线后夹紧(X_M-F)

气爪以设定的力F的夹紧，夹紧力可进行控制。气爪位置可自由移动

气爪在校正了夹紧中心线X_M位置前提下，以设定的夹紧力进行夹紧

校正气爪开口度和夹紧中心线后夹紧(X/X_开口度-X_M-X_M/F)

夹紧后移动夹紧中心位置(F-S-X_M)

首先对气爪进行位置控制(气爪的X开口度及夹紧中心线X_M)，使其符合设定要求，初步定位完成后，即转化为以校正夹紧中心线X_M为前提的夹紧力控制，并再次校正中心位置X_M

气爪在校正了夹紧力F的情况下，移动到设定的夹紧中心位置X_M，移动时有一个速度指标S，将规定气爪进行移动的速度

校正夹紧中心线后转化为开口度控制(X_M-F＝0-X_开口度)

夹紧中心线和开口度定位

在校正好实际中心位置X_M后，夹紧力F逐渐释放。然后控制装置转化为对开口度的定位控制

气爪夹头按照设定的夹紧中心线和开口度移动定位

压紧(粘合)应用

对两个部件进行粘合，气爪夹头2将其中一个部件压向另一个部件，压力可调，最大可达50N。气爪1停滞不动。两个部件完成粘合

技术

参数

比例气爪单个夹头的夹紧力为5~50N，单个气爪的行程为10mm，定位精度为±0.1mm，重量为600g