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学兔兔
第5期 (总第156期) 机 械 工 程 与 自动 化 No.5
2009年10月 MECHANICAL ENGINEERING & AUT0MAT10N Oct.
文章编号:1672—6413(2009)05—0136-03
气动伺服定位系统的理论研究和应用
张 萌,雷维新
(中国地质大学 机电学院,湖北 武汉 430074)
摘要:介绍以智能控制器SPC一200为核心的两轴气动伺服定位系统的组成和功能,并通过实例说明其在包装
工业输送和分拣材料中的应用。
关键词:气动伺服定位;sPc一200;控制系统;比例阀
中图分类号:TM921.54 1 文献标识码:A
0 引言 位五通比例流量方向阀,该阀具有结构简单、价格低
气动伺服系统是由电气信号处理部分和气动功率 廉、工作可靠等优点,采用电反馈方式和动铁式双向
输出部分所组成的闭环控制系统。与液压伺服系统相 电磁铁,而且由于特殊设计,其动态特性远高于一般
比,气动伺服控制系统具有体积小、重量轻、抗环境 的动圈式伺服阀,具有优良的动态和静态性能,完全
污染等特点。在食品加工、制药、包装工业中,气动 能够满足伺服定位系统的性能要求。
系统可非常方便地实现多点定位和调速,能够快速准 MPYE阀的控制电压与输出流量特性曲线见图
确地搬运物体,生产效率高,因此气动伺服系统特别 3 L3]
。 当控制电压小于5 V时,输出流量随电压的升高
是气动伺服定位系统得到越来越广泛的应用。 而减小;当控制电压大于5 V时,阀换向,输出流量随
1 气动伺服定位系统
电压的升高而增大。
一 个气动伺服定位系统主要由气动伺服阀、气动
执行元件、位移传感器、控制器等4部分组成口]。 位移传感器
图1为气动伺服定位系统组成原理图,它由气动
伺服阀、驱动装置无杆气缸、位移传感器和伺服定位
控制器4部分组成。图1为单轴伺服定位系统,在实
际应用中,多为双轴或三轴定位系统。本文所采用的
为双轴气动伺服定位系统,该系统的执行元件由2个
无杆气缸和1个气爪组成,2个无杆气缸分别由2个
三位五通比例阀控制,以实现X轴和y轴的运动,气
爪由二位五通阀控制开合动作,系统结构见图2。该系
统可实现任意点的定位和调速,定位精度可达
±0.2 mm。 图1 气动伺服定位系统组成原理图
1.1 气动伺服阀 1.2 伺服定位控制器SPC一200
气动比例/伺服阀是气动伺服定位系统的关键部 图4为闭环控制系统原理框图。其设定位置是在
件,其功能是控制器输出的信号按比例地控制气流的 闭环控制系统的初始,当前滑块的位置是实际位置,由
压力、流量和方向等,同时具有压力补偿性能,使其 偏差控制计算器计算设定位置与实际位置的差值;操
输出压力、流量等不受负载变化的影响 ]。 作变量根据差值由控制器控制元件计算得到;控制器
本系统中采用的是FESTO公司的MPYE型三 将产生的控制信号输出给气动伺服阀,伺服阀根据控
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