(6.3)--动力驱动3机器人技术基础.ppt

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1、机器人技术基础机器人技术基础机器人技术基础机器人技术基础机器人的动力驱动系统（3）机器人气压驱动系统机器人技术基础机器人技术基础目 录/CONTENTS二 气压驱动的气源装置三 气压驱动的控制装置四 气压驱动的执行装置一 气压驱动的特点机器人技术基础机器人技术基础 气压传动和液压传动的工作原理和基本回路是相同的，但介质不同，气压传动采用的介质是空气，液压传动采用的介质是液压油。因此，气压传动和液压传动在性质上存在一定差别。机器人技术基础机器人技术基础一、气压驱动的特点 1）气压传动采用的介质是空气，液压传动采用的介质是液压油。2）液压比气动压力高，动力大，负载重的必须用液压。3）液压比气动精度

2、高，气缸一般就伸出、缩回两个动作，液压的动作可多样，加了比例阀或伺服阀后，可以实现动作的加速度和减速度动作。4）动作过程中有停顿的或中间位置有停顿的必须用液压驱动。气缸也能停顿但位置偏差过大。5）气体的压缩时体积变化率太大，液压压缩时体积的变化率很小。1.气压与液压驱动的区别机器人技术基础机器人技术基础一、气压驱动的特点 (1)空气随处可取，对环境无污染，处理方便。不必设置回收管路。(2)与液压相比，气动反应快，动作迅速，管路不易堵塞。(3)气动元件结构简单、制造容易，适于标准化、系列化、通用化。(4)气动系统对工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中工作时

3、，安全可靠性。(5)空气具有可压缩性，使气动系统能够实现过载自动保护，也便于贮气罐贮存能量，以备急需。(6)排气时气体因膨胀而温度降低，因而气动设备可以自动降温，长期运行也不会发生过热现象。2.气压驱动的优点机器人技术基础机器人技术基础一、气压驱动的特点 (1)运动平稳性较差。因空气可压缩性较大，其工作速度受外负载变化影响大。(2)工作压力较低(0.31MPa)，输出力或转矩较小。(3)空气净化处理较复杂。气源中的杂质及水蒸气必须净化处理。(4)因空气黏度小，润滑性差，需设置单独的润滑装置。(5)有较大的排气噪声。3.气压驱动的缺点机器人技术基础机器人技术基础二、气压驱动的气源装置 气源装置是

4、获得压缩空气的装置，其主体部分是空气压缩机，它将原动机供给的机械能转变为气体的压力能。气压驱动系统中的气源装置为气动系统提供符合使用要求的压缩空气，它是气压驱动系统的重要组成部分。由空气压缩机产生的压缩空气必须经过降温、净化、减压、稳压等一系列处理后，才能供给控制元件和执行元件使用。用过的压缩空气排向大气时，会产生噪声，应采取措施，降低噪声，改善劳动条件和环境质量。机器人技术基础机器人技术基础二、气压驱动的气源装置1.空气压缩站的设备组成 气压驱动的气源装置一般包括产生压缩空气的空气压缩机和使气源净化的辅助设备，具体如图5-10所示。图图5-105-10 压缩空气站设备组成及布置示意图压缩空气

5、站设备组成及布置示意图11空气压缩机；空气压缩机；22后冷却器；后冷却器；33油水分离器；油水分离器；4 4、77贮气罐；贮气罐；55干燥器；干燥器；66过滤器过滤器机器人技术基础机器人技术基础二、气压驱动的气源装置1.空气压缩站的设备组成气源各部分作用气源各部分作用 在图5-10中，空气压缩机1用于产生压缩空气，一般由电动机带动。其吸气口装有空气过滤器，以减少进入空气压缩机的杂质量。后冷却器2用于降温冷却压缩空气，使净化的水凝结出来。油水分离器3用于分离并排出降温冷却的水滴、油滴、杂质等。贮气罐4用于储存压缩空气，稳定压缩空气的压力，并除去部分油分和水分。干燥器5用于进一步吸收或排除压缩空气

6、中的水分和油分，使之成为干燥空气。过滤器6用于进一步过滤压缩空气中的灰尘、杂质颗粒。贮气罐4输出的压缩空气可用于一般要求的气压传动系统，贮气罐7输出的压缩空气可用于要求较高的气动系统（气动仪表及射流元件组成的控制回路等）。机器人技术基础机器人技术基础二、气压驱动的气源装置1.空气压缩站的设备组成空气压缩机空气压缩机 空气压缩机种类很多，主要有活塞式、叶片式、螺杆式、离心式、轴流式、混流式等。前三种为容积式，后三种为速度式。所谓容积式就是周期地改变气体容积的方法，即先通过缩小空气的体积，使单位体积内气体分子密度增加，形成压缩空气。速度式则是先让气体分子得到一个很高的速度，然后让他停滞下来，将动能

7、转化为静压能，使气体的压力提高。机器人技术基础机器人技术基础二、气压驱动的气源装置2.空气过滤减压器 空气过滤减压器也称为调压阀，是气源非常重要的辅助装置，由空气过滤器、减压阀和油雾器组成，合称为气动三大件，减压阀是其中不可缺少的一部分，其能将较高的进口压力调节并降低到要求的出口压力，并能保证出口压力稳定，即起到减压和稳压作用。气动减压阀按压力调节方式分为直动式减压阀和先导式减压阀，后者适用于较大通径的场合，直动式减压阀用得最多。机器人技术基础机器人技术基础二、气压驱动的气源装置2.空气过滤减压器图图5-115-11 空气过滤减压器的结构空气过滤减压器的结构11给定弹簧；给定弹簧；22膜片；膜

8、片；33球体阀瓣；球体阀瓣；44过滤件；过滤件；55旋风盘；旋风盘；A A、BB气室气室图5-11所示空气过滤减压器是以力平衡原理动作的。当来自空气压缩机的空气输入过滤减压器的输入端后，进入过滤器气室A。由于旋风盘5的作用，使气流旋转并将空气中的水分分离出一部分，在壳体底部沉降下来。当气流经过过滤件4时，进行除水、除油、除尘，空气得到净化后输出。最上面的调节手轮就可以调节输出压力给定值。机器人技术基础机器人技术基础三、气压驱动的执行装置1.气缸 气缸是气动系统的执行元件之一。除几种特殊气缸外，普通气缸的种类及结构形式与液压缸基本相同。目前最常用的是标准气缸，其结构和参数都已系列化、标准化和通用

9、化。标准气缸通常有无缓冲普通气缸和有缓冲普通气缸等。较为典型的特殊气缸有气液阻尼缸、薄膜式气缸和冲击式气缸等。机器人技术基础机器人技术基础二、气压驱动的气源装置 普通气缸工作时，由于气体有压缩性，当外部载荷变化较大时，会产生“爬行”或“自走”现象，使气缸的工作不稳定。为了使气缸运动平稳，普遍采用气液阻尼缸。气液阻尼缸中一般将双活塞杆缸作为液压缸。因为这样可使液压缸两腔的排油量相等，此时油箱内的油液只用来补充因液压缸泄漏而减少的油量，一般用油杯就可以了。气液阻尼缸气液阻尼缸1.气缸机器人技术基础机器人技术基础二、气压驱动的气源装置 薄膜式气缸是一种利用压缩空气通过膜片推动活塞杆做往复直线运动的气

10、缸。它由缸体、膜片、膜盘和活塞杆等主要零件组成。其功能类似于活塞式气缸，如图5-12所示。薄膜式气缸的膜片可以做成盘形膜片和平膜片两种形式。膜片材料为夹织物橡胶、钢片或磷青铜片，常用的是夹织物橡胶，橡胶的厚度为56 mm，有时也可为13 mm。金属式膜片只用在行程较小的薄膜式气缸中。薄膜式气缸薄膜式气缸1.气缸机器人技术基础机器人技术基础二、气压驱动的气源装置薄膜式气缸薄膜式气缸图图5-125-12 薄膜式气缸的结构简图薄膜式气缸的结构简图11缸体；缸体；22膜片；膜片；33膜盘；膜盘；44活塞杆活塞杆1.气缸机器人技术基础机器人技术基础二、气压驱动的气源装置薄膜式气缸薄膜式气缸1.气缸机器人

11、技术基础机器人技术基础二、气压驱动的气源装置冲击式气缸冲击式气缸 冲击式气缸是一种体积小、结构简单、易于制造、耗气功率小但能产生相当大的冲击力的特殊气缸。与普通气缸相比，冲击式气缸的结构特点是增加了一个中盖，使之具有一定容积的蓄能腔和喷嘴。图图5-135-13 冲击式气缸的工作原理冲击式气缸的工作原理1.气缸机器人技术基础机器人技术基础二、气压驱动的气源装置冲击式气缸冲击式气缸1.气缸 冲击式气缸的整个工作过程可简单地分为以下3个阶段。（1）压缩空气由孔A输入冲击缸的下腔，蓄气缸经孔B排气，活塞上升并用密封垫封住喷嘴，中盖和活塞间的环形空间经排气孔与大气相通，如图5-12（a）所示。（2）压缩

12、空气改由孔B进气，压缩空气进入蓄气缸中，冲击缸下腔，经孔A排气。由于活塞上端气压作用在面积较小的喷嘴上，而活塞下端受力面积较大（一般设计成喷嘴面积的9倍），冲击缸下腔的压力虽因排气而下降，但此时活塞下端向上的作用力仍然大于活塞上端向下的作用力，如图5-12（b）所示。机器人技术基础机器人技术基础二、气压驱动的气源装置冲击式气缸冲击式气缸1.气缸 气体迅速充入活塞与中间盖间的空间,使活塞上端受力面积突然增加9倍,于是活塞将以极大的加速度向下运动,气体的压力能转换成活塞的动能。在冲程达到一定时,获得最大冲击速度和能量,对工件做功,产生很大的冲击力,如图5-12(C)所示。机器人技术基础机器人技术基

13、础二、气压驱动的气源装置2.气压马达 气动马达也是气动执行元件的一种。它的作用相当于电动机或液压马达，即输出转矩，驱动机构做旋转运动。气动马达是以压缩空气为工作介质的原动机，如图大致结构5-14所示。图图5-15-14 4 气压马达气压马达机器人技术基础机器人技术基础二、气压驱动的气源装置1.气压马达 气动马达按结构形式可分为叶片式气动马达、活塞式气动马达和齿轮式气动马达等。最常见的是活塞式气动马达和叶片式气动马达。叶片式气动马达制造简单,结构紧凑,但低速运动转矩小,低速性能不好,适用于中、低功率的机械。活塞式气动马达在低速情况下有较大的输出功率,它的低速性能好,适用于载荷较大和要求低速转矩的机械,如起重机、绞车、绞盘、拉管机等。机器人技术基础机器人技术基础THE ENDTHANKS