專利名稱：生產(chǎn)作業(yè)自動化系統(tǒng)工程Ⅰ的制作方法
本《自動化系統(tǒng)工程》由1，2等二部分組成。
本說明書是《自動化系統(tǒng)工程》1的說明，其內(nèi)容為循環(huán)系統(tǒng)的自動化。
與本說明有聯(lián)系的是《自動化系統(tǒng)工程》2的說明，其內(nèi)容為位步系統(tǒng)的自動化。
本《自動化系統(tǒng)工程》1發(fā)明屬自動化技術(shù)領(lǐng)域亦屬液壓，氣動技術(shù)領(lǐng)域，是工業(yè)生產(chǎn)自動化的驅(qū)動與控制系統(tǒng)設(shè)備。
本《自動化系統(tǒng)工程》1講的是循環(huán)系統(tǒng)自動化。
在此之前，自動化技術(shù)始終沒有形成嚴(yán)密的系統(tǒng)，既無典型標(biāo)準(zhǔn)模式，也無統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范，故形式各異，隨意性極大。本《自動化系統(tǒng)工程》根據(jù)自動化系統(tǒng)中諸執(zhí)行元件的動作特征在理論研究的支持下將它們分為循環(huán)系統(tǒng)，位步系統(tǒng)兩大類和由循環(huán)系統(tǒng)與位步系統(tǒng)相結(jié)合而產(chǎn)生的第三大類--綜合系統(tǒng)，并在每一大類中建立屬於他們自己的標(biāo)準(zhǔn)模式或技術(shù)規(guī)范。從而使本《自動化系統(tǒng)工程》更好地為社會生產(chǎn)復(fù)務(wù)。
本《自動化系統(tǒng)工程》1發(fā)明的目的是簡化由特定環(huán)節(jié)特定動作往復(fù)循環(huán)組成的自動化系統(tǒng)回路上的動力分配與控制環(huán)節(jié)，制定最簡結(jié)構(gòu)模型，提高自動化程度，控制精度與回路系統(tǒng)可靠性程度。
本發(fā)明的指導(dǎo)思想是根據(jù)由幾個特定環(huán)節(jié)且各個環(huán)節(jié)由一個或數(shù)個互不干撓的拍節(jié)組成的的自動化系統(tǒng)循環(huán)過程中的執(zhí)行元件間的順序和特征。設(shè)計一種按自動化循環(huán)系統(tǒng)要求統(tǒng)籌安排的回路，該回路的動力分配與程序的順序控制應(yīng)由最大可能少的元件來完成。
本發(fā)明的核心是系統(tǒng)回路上統(tǒng)籌指令臺統(tǒng)籌指令全程。
本發(fā)明的特點是系統(tǒng)回路工作過程中的節(jié)奏感強。
所謂循環(huán)系統(tǒng)中的循環(huán)，就是若干個不同執(zhí)行元件依照產(chǎn)品加工的特點和要求順序依次逐步完成對另件毛坯加工的全部動作使其形成產(chǎn)品的過程的周而始復(fù)的重復(fù)。
所謂循環(huán)路線就是貫穿上述完成產(chǎn)品加工過程的工藝軌跡。
所謂循環(huán)回路就是當(dāng)上述路線以供能形式出現(xiàn)時稱為回路。如電力回路液力(壓)回路等。
所謂循環(huán)系統(tǒng)就是各種形式的上述循環(huán)回路的匯集。
所謂循環(huán)系統(tǒng)自動化就是采用機，電，液技術(shù)領(lǐng)域中的任一項或任二項或三項全上的技術(shù)使其實行自動化。
本《自動化系統(tǒng)工程》就是采用液壓，氣動技術(shù)使循環(huán)系統(tǒng)獲得自動化的。
本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成模型簡捷明快，基本上由執(zhí)行元件，統(tǒng)籌指令臺，開關(guān)，動力源等四大部件組成。
執(zhí)行元件是回路中直接帶動負載或通過變換機構(gòu)與負載相連接的元件。
本發(fā)明中采用的液壓執(zhí)行元件為各種液壓馬達，液壓缸與液壓機械手，氣動執(zhí)行元件為各種氣馬達，氣缸與氣壓機械手，本發(fā)明也適用於空氣負壓驅(qū)動，空氣負壓驅(qū)動回路中的執(zhí)行元件和氣動執(zhí)行元件相同。
統(tǒng)籌指令臺是統(tǒng)籌回路的核心，是按回路中諸執(zhí)行元件間的動作次數(shù)與特征而設(shè)計的為系統(tǒng)安排回路中的動力分配與實行自動控制使回路按順序而進行自動循環(huán)的統(tǒng)籌操作與控制系統(tǒng)。
統(tǒng)籌指令臺由統(tǒng)籌閥與指令管道板塊(下稱管板)等兩大部件組成。
統(tǒng)籌閥是一種中心對稱的偶數(shù)多位閥，它由閥體和閥體上左右對稱的動力源側(cè)接口即源側(cè)口，控制接口即控制口，換向接口即換向口，管板側(cè)接口即管側(cè)口，穿孔板箱即箱，摩擦片即片，擺動缸即缸，閥心和閥心上左右對稱的流道即道，再加上換向器，動力源進口換向閥，出口換向閥，源端控制換向閥，返端控制換向閥等組成。
統(tǒng)籌閥的源側(cè)口數(shù)是常數(shù)為4，控制口數(shù)是常數(shù)為6，換向口數(shù)也是常數(shù)為4，管側(cè)口數(shù)則為諸執(zhí)行元件為完成一個生產(chǎn)周期所需動作數(shù)n的2倍或4倍。
統(tǒng)籌閥的工位數(shù)等於它的全部管側(cè)口對數(shù)，亦即等於它的一端管側(cè)口數(shù)。于是統(tǒng)籌閥的通孔數(shù)I1＝2n＋14一環(huán)等於一節(jié)時I2＝4n＋14一環(huán)等於二節(jié)時指令管板是連接自動化循環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)籌回路中執(zhí)行元件和統(tǒng)籌閥的定型管系板塊，它在回路中配合統(tǒng)籌閥起統(tǒng)籌分配順序作用。
在結(jié)構(gòu)上管板是一種其管系排列與回路自動化循環(huán)要求相符的管道預(yù)埋熔鑄體或管道刻鏡體。它由管板本體，管系和本體上左，右對稱的統(tǒng)籌閥側(cè)接口即閥側(cè)口，執(zhí)行元件側(cè)接口即行側(cè)口等組成。
開關(guān)是循環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)籌回路上啟動或停止回路工作的閥，它在回路中還有調(diào)整回路壓力的作用。
動力源是循環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)籌回路中的動力供給體，本發(fā)明回路中的動力源，根據(jù)回路的性質(zhì)有油泵，氣泵和真空泵之分。
因為本發(fā)明的適用范圍為各種生產(chǎn)過程自動化的循環(huán)系統(tǒng)，故回路中工作過程的節(jié)奏性很強。工作節(jié)奏由回路上執(zhí)行元件進行工作時的動作節(jié)拍組成，一個動作稱作一拍。
由諸多動作拍完成的自動化循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的生產(chǎn)過程中的一個生產(chǎn)周期稱為一節(jié)。
循環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)籌回路中的諸組成元件間，在開始進行動作前的群體相對狀況稱為回路整體初始狀態(tài)?；芈芬唤?jīng)啟動此初始狀態(tài)即產(chǎn)生變換，從開始進行動作時起直到元件間再次恢復(fù)到初始狀態(tài)時止的工作歷程稱為一環(huán)。
由于各系統(tǒng)回路擔(dān)負的任務(wù)各不相同，所以在某些系統(tǒng)回路中一環(huán)即為一節(jié)，也就是說系統(tǒng)中諸元件完成一個生產(chǎn)周期后全部返回到初始整體狀態(tài)。而在另一些系統(tǒng)回路中一環(huán)等于二節(jié)，即系統(tǒng)中諸元件需完成二個生產(chǎn)周期才能全部返回到整體初始狀態(tài)。
統(tǒng)籌閥的一個工位與統(tǒng)籌回路上的一拍一一對應(yīng)，即統(tǒng)籌閥的一個工位為其一拍，當(dāng)回路上的節(jié)等於環(huán)時，一節(jié)的完成需經(jīng)統(tǒng)籌閥的全部工位。當(dāng)回路上的一節(jié)等於二分之一環(huán)時，一節(jié)的完成只需經(jīng)統(tǒng)籌閥的二分之一的工位。於是可知回路上的一個工作環(huán)即為統(tǒng)籌閥的一個工作環(huán)，回路上即統(tǒng)籌閥上的諸多環(huán)就組成了一個循環(huán)系統(tǒng)工作鏈。
拍，節(jié)，環(huán)，鏈既是統(tǒng)籌回路與統(tǒng)籌閥根據(jù)任務(wù)而進行設(shè)計的依據(jù)，又是統(tǒng)籌回路暨統(tǒng)籌閥自身結(jié)構(gòu)的軟件構(gòu)架。


圖1(總圖1)所示是為完成棒材下料任務(wù)而設(shè)計的由統(tǒng)籌指令臺指令的自動化循環(huán)系統(tǒng)的統(tǒng)籌回路。它由執(zhí)行元件1X，1Y，1Z，統(tǒng)籌指令臺2(統(tǒng)籌閥2a，指令管板2b)開關(guān)3，動力源4等組成。
根據(jù)任務(wù)其負載是送料，夾緊，切斷。
根據(jù)負載系統(tǒng)中的循環(huán)程序為送料-夾緊-切斷-松開-送料-……，即系統(tǒng)的節(jié)拍為每節(jié)四拍。
根據(jù)負載與系統(tǒng)中拍節(jié)情況的綜合選水平X向缸筒行走油缸加齒輪齒條變換機構(gòu)作為雙向送料執(zhí)行元件，使其單一行程在生產(chǎn)節(jié)奏中完成一拍。
選垂直Z向柱塞行走油缸為壓緊與松開執(zhí)行元件，使其一往復(fù)行程在生產(chǎn)節(jié)奏中完成兩拍。
選水平Y(jié)向缸筒行走油缸作為雙向切斷執(zhí)行元件(棒料切斷機頭此處省略)使其一單向行程在生產(chǎn)節(jié)奏中完成一拍。
綜上可知只有在循環(huán)系統(tǒng)回路中的執(zhí)行元件完成二節(jié)動作后才能使系統(tǒng)回路上的全部元件恢復(fù)到整體初始狀態(tài)。故本系統(tǒng)回路中的一環(huán)將由兩節(jié)組成。
於是圖1所示循環(huán)系統(tǒng)回路中的軟件構(gòu)架參數(shù)是執(zhí)行元件為三，完成一個生產(chǎn)節(jié)奏的動作數(shù)即每節(jié)拍數(shù)為四。拍節(jié)曲譜為 圖2(總圖2)(因本說明書附圖的圖號與總號相同，故以下總圖號字樣省略)所示為圖1所示回路上的統(tǒng)籌閥，其上1是閥體，2是左源側(cè)口，3是左控制口，4是左換向口，5是左管側(cè)口，6是左箱，7是左片，8是左缸，9是右源側(cè)口，10是右控制口，11是右換向口，12是右管側(cè)口，13是右箱，14是右片，15是右缸，16是閥心，17是左道，18是右道，19是換向器，20是動力源進口換向閥，21是出口換向閥，22是源端控制換向閥，23是返端控制換向閥。
圖3所示是換向器的幾種型式1是擺動缸式，2是柱塞缸式，3是其它機構(gòu)形式。
圖4所示是圖1所示回路上的管板，它由管板本體1，管系2，左統(tǒng)籌閥側(cè)接口即左閥側(cè)口3，左執(zhí)行元件側(cè)接口即左行側(cè)口4，右閥側(cè)口5，右行側(cè)口6組成。
現(xiàn)以圖1，圖2，圖3和圖4所示為例，將回路暨統(tǒng)籌指令臺的工作原理與步驟敘述如下開始，整個系統(tǒng)處於閥心16在左端極限位置上的整體初始狀態(tài)。這時的情況是閥心16的左端偏心銷軸插在左箱6內(nèi)的四塊穿孔板內(nèi)，而右端的偏心銷軸則在右箱13的四塊穿孔板的孔外。動力源進口換向閥20，出口換向閥21，均為左通，源端控制換向閥22也是左通，而返端控制換向閥23則是右通。
系統(tǒng)啟動后，打開回路開關(guān)3，於是動力源4從左源側(cè)口2輸入。經(jīng)編號為1的管側(cè)口進入管板2b，再經(jīng)編號為1的行側(cè)口輸送到缸筒行走油缸1X的1端，使缸筒右行送料。當(dāng)缸筒行走到極限位置時，系統(tǒng)回路上的油壓升高，高壓油通過源端控制換向閥22，使右端擺動缸15克服摩擦片14的阻力進行按順時針方向的擺動，當(dāng)擺動到閥心16的右端偏心銷軸在油壓的推動下正好插入裝在擺動軸上的第一塊穿孔板的孔內(nèi)時，閥心就向右移動了一個距離，于是閥心左端偏心軸就從左箱中的第四塊穿孔板的孔內(nèi)脫出。這樣就使統(tǒng)籌閥從工位I變換到工位Ⅱ與此同時壓力油繼續(xù)通過源端控制換向閥22進入左端擺動缸8使之沿反時針方向擺動使左端第四塊穿孔板復(fù)位。擺動缸8排出的油沿返端換向閥23返回到油箱。
處在工位Ⅱ上的統(tǒng)籌閥進而使動力源通過編號為3的管側(cè)口進入管板2b，再經(jīng)編號為3的行側(cè)口輸送到柱塞行走油缸1Z的3端，使柱塞下行將料壓緊。當(dāng)柱塞下行到極限位置時，系統(tǒng)中的油壓再次升高，高壓油再次通過源端控制換向閥22，使右端擺動缸15再次擺動。當(dāng)擺動到閥心右端的偏心銷軸正好插入右箱中第二塊穿孔板的孔內(nèi)時，閥心就再次右移一個距離，于是閥心的左端偏心銷軸從左箱中的第三塊穿心板的孔內(nèi)退出，這樣就使統(tǒng)籌閥從第II工位變換到第III工位。同時左端擺動缸8再次擺動，使第三塊穿孔板復(fù)位。
處在第III工位上的統(tǒng)籌閥，使動力源通過編號為5的管側(cè)口進入管板，再經(jīng)編號為5的行側(cè)口輸送到又一缸筒行走油缸1Y的5端，使缸筒沿水平Y(jié)向?qū)ち线M行加工。加工完畢時，缸筒已到極位，油路中的壓力第三次從統(tǒng)籌閥左端推動閥心第三次位移，使統(tǒng)籌閥從第III工位變到第IV工位，同時使左端第二塊穿孔板復(fù)位。
在第IV工位上的統(tǒng)籌閥，動力源通過編號為4的管側(cè)口，行側(cè)口輸送到油缸1Z的4端，使柱塞上行將工料松開。
至此，循環(huán)系統(tǒng)回路上的一個生產(chǎn)節(jié)拍完成。
當(dāng)油缸1Z的柱塞上升到極限位置時，高壓油第四次推動閥心右移，使閥心右端偏心銷軸插入第四塊穿孔板內(nèi)，左端的偏心銷軸從第一塊穿孔板中退出，左缸8完全復(fù)位，使統(tǒng)籌閥從第IV工位變換到左端換向工位。
在換向工位上，動力源通過編號為m的換向口輸送到換向器19的m端，帶動回路上的換向閥換向。兩個動力源換向閥20，21從左通變成右通。源端控制換向閥22也從左通變成右通。返端控制換向閥23則由右通變成左通。于是情況使統(tǒng)籌閥從左邊換向工位變成右端第I工位。
處在右端第I工位上的統(tǒng)籌閥，動力源經(jīng)編號為2的管側(cè)口，行側(cè)口輸送到油缸1X的2端，使缸筒左行通過齒輪齒條機構(gòu)再次進行送料。送料到位后左缸8沿順時針方向擺動，閥心左端偏心銷軸插入左箱第一塊穿孔板內(nèi)，閥心左移。左移的同時使右端的偏心銷軸從右箱的第四塊穿孔板內(nèi)退出。同時高壓油通過源端控制換向閥22，使右缸15逆時針擺動而使第四塊穿孔板復(fù)位，擺動缸15排出的油沿返端控制換向閥23返回油箱。當(dāng)移到右端第II工位時，接通油缸12將料夾緊，夾緊后閥心第二次左移到第III工位，接通油缸1Y對工料進行水平Y(jié)向加工(雙方加工)加工完畢后閥心第三次左移，到右邊第IV工位，接通油缸1Z將料松開。
至此循環(huán)系統(tǒng)回路上的第二個生產(chǎn)節(jié)拍完成。
當(dāng)油缸1Z的柱塞上升到極限位置時，高壓油第四次推動閥心左移，使統(tǒng)籌閥從右端第IV工位變換到右端換向工位，動力源通過編號為n的換向口輸送到換向器19的n端，再次帶動回路上的換向閥換向，兩個回路換向閥20，21，從右通再次變成左通，源端控制換向閥22也再次從右通變成左通，返端控制換向閥23則再次從左通變成右通。統(tǒng)籌閥又回到了左邊第I工位，整個回路又恢復(fù)到整體初始狀態(tài)。
至此，循環(huán)系統(tǒng)回路上由兩個拍節(jié)組成的一環(huán)完成。
系統(tǒng)回路將循此規(guī)律自動循環(huán)下去，此種回路系統(tǒng)稱為由統(tǒng)籌指令臺統(tǒng)籌指令的自動化循環(huán)系統(tǒng)全自動回路。
圖5所示也是為完成棒材下料任務(wù)而設(shè)計的由統(tǒng)籌指令臺統(tǒng)籌指令的自動化循環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)籌回路。其上1X，1Y，1Z是執(zhí)行元件，2是統(tǒng)籌指令臺，2a是統(tǒng)籌閥，2b是管板，3是開關(guān)，4是動力源，其軟件構(gòu)架參數(shù)是執(zhí)行元件數(shù)為3，每節(jié)拍數(shù)是4，兩節(jié)組成一環(huán)，均與圖1所示系統(tǒng)相同。不同之處在于它將換向執(zhí)行元件附在環(huán)內(nèi)最后一拍，即最后一個動作的末端上。即將1Z柱塞上升距離稍拉長，使之在滿足需要之后的行程上接通轉(zhuǎn)換機構(gòu)使換向閥換向。
圖6所示為圖5所示回路上的統(tǒng)籌閥，其結(jié)構(gòu)與元素編號均與圖2所示統(tǒng)籌閥相同，不同之處在于它少了兩對換向口和一個換向器。
圖5與圖6所示稱為由統(tǒng)籌指令臺統(tǒng)籌指令的自動化循環(huán)系統(tǒng)全自助自動回路。
圖7所示是圖2所示統(tǒng)籌閥的一種軸向收縮式，其優(yōu)點是縮短了整個閥的空間輪廓尺寸，減少了多工位長筒閥的加工難度和使用安裝位置的空間占有度。
圖8所示是圖2所示統(tǒng)籌閥的一種雙向?qū)ΨQ式，其優(yōu)點是在某種意義上講比圖7所示收縮式更好。
圖2，圖6，圖7，圖8表示的都是管側(cè)口軸向布置的直線移動式統(tǒng)籌閥。而圖9所示則是管側(cè)口周向布置的直線移動式統(tǒng)籌閥。
圖10所示是在要求高清潔度，高無污染，完全封閉場合下完成高級生物藥品裝瓶任務(wù)的氣動工作回路。其上1X，1Y是執(zhí)行元件，2是統(tǒng)籌指令臺(2a是統(tǒng)籌閥，2b是指令管板)，3是開關(guān)，4是空壓機。
根據(jù)任務(wù)回路上的負載是將空瓶送入封閉室，將藥物裝瓶與壓蓋封口，松開壓瓶，將瓶從封閉室中取出。
根據(jù)負載系統(tǒng)中的循環(huán)程序是送瓶--裝瓶壓蓋--松瓶--取瓶--送瓶--……即系統(tǒng)中的生產(chǎn)節(jié)奏為每節(jié)四拍。
根據(jù)負載與系統(tǒng)中拍節(jié)情況的綜合選水平缸筒往復(fù)氣缸1X的左行為送瓶，完成生產(chǎn)節(jié)奏中的第一拍。
選垂直缸筒往復(fù)氣缸1Z的下行為裝瓶，壓蓋，完成生產(chǎn)節(jié)奏中的第二拍。
選垂直氣缸1Z的上升為松瓶，完成生產(chǎn)節(jié)奏中的第三拍。
選水平缸筒往復(fù)氣缸1X的右行為取瓶。再換空瓶為生產(chǎn)節(jié)奏中的第四拍。
由于在此回路中執(zhí)行元件完成一節(jié)動作后，回路上全部元件均能恢復(fù)到整體初始狀態(tài)，故本系統(tǒng)回路上的一節(jié)等于一環(huán)。
於是可知本系統(tǒng)回路中的軟件構(gòu)架參數(shù)為；執(zhí)行元件數(shù)為二，元件每節(jié)拍數(shù)即動作數(shù)為四，且一環(huán)等于一節(jié)。
拍節(jié)曲譜為 統(tǒng)籌閥的工位數(shù)為四。
四工位是最少工位統(tǒng)籌閥，由它組成的回路稱為最少動作回路。
圖11所示是《生活循環(huán)系統(tǒng)工程》之一的干法衛(wèi)生器。其任務(wù)是干法分流袋裝收集大，小排泄物。根據(jù)任務(wù)其結(jié)構(gòu)為1是具有大，小排泄物孔分開的衛(wèi)生器本體，2是包裝袋儲存室，3是大排泄物干燥劑儲存室，4是小排泄物凝膠劑儲存室，5是座位襯板，6是衛(wèi)生器蓋，7是啟閉蓋機，8是收袋機，9是打結(jié)機，10是稱重機，11是空氣負壓驅(qū)動回路。
圖12所示是根據(jù)《生活循環(huán)系統(tǒng)工程》之一的干法衛(wèi)生器的上述使用要求設(shè)計的使用過程--張袋，啟蓋，取袋，閉蓋，收袋，打結(jié)--自動化循環(huán)系統(tǒng)電力空氣負壓回路。
其上1X，1Z是執(zhí)行元件，2是統(tǒng)籌指令臺(2a是統(tǒng)籌閥，2b是指令管板)，3是真空泵，4是限位，由于其特點是啟動后只進行一個循環(huán)的輕載工作，所以此種回路上不需設(shè)置開關(guān)。
根據(jù)負載其循環(huán)程序是張袋，啟蓋--取袋閉蓋--收袋--打結(jié)--張袋啟蓋--……。即系統(tǒng)中的拍節(jié)為每節(jié)四拍。但必須注意的是此循環(huán)為間歇式，一次一個循環(huán)，而在每個單節(jié)循環(huán)中的第一拍完成后即行自動停頓，須再次啟動后才能完成后三拍。
即當(dāng)排泄者掀動系統(tǒng)按鈕后衛(wèi)生器吹風(fēng)張袋并啟放蓋，完成上述動作后系統(tǒng)自動停頓，待排泄者坐上衛(wèi)生器排泄完畢離開前第二次掀動系統(tǒng)按鈕，衛(wèi)生器便繼續(xù)為下一次工作取袋，收閉蓋，接著收袋，打結(jié)，完成一個循環(huán)。
水平缸筒往復(fù)氣缸1X的左行推動啟閉蓋機構(gòu)中的氣筒，氣筒的充氣腔通過氣管吹風(fēng)，張袋，接著通過齒條齒輪使啟閉蓋機啟放蓋，是本系統(tǒng)工作節(jié)奏中的第一拍，完成后即觸動限位4，系統(tǒng)中的工作當(dāng)即停頓。
停頓一段時間以后系統(tǒng)又被第二次啟動，接著水平缸筒往復(fù)氣缸1X右行反向推動氣筒，使衛(wèi)生器蓋吸咐取袋，并繼續(xù)通過齒條齒輪運動使啟閉蓋機進行收閉蓋，是本系統(tǒng)工作節(jié)奏中的第二拍。
垂直缸筒行走氣缸1Z的下行收袋是第三拍。
垂直缸筒行走氣缸1Z的上行打結(jié)是第四拍。
于是可知本系統(tǒng)回路中的軟件構(gòu)架參數(shù)是執(zhí)行元件數(shù)為二，元件每節(jié)動作數(shù)為四，且一環(huán)等于一節(jié)。
拍節(jié)曲譜為 統(tǒng)籌閥的工位數(shù)為四，是最少工位統(tǒng)籌閥，本系統(tǒng)回路也是最少動作統(tǒng)籌回路。
圖10所示是氣動系統(tǒng)，圖12所示是空氣負壓即真空系統(tǒng)，雖然它們在系統(tǒng)中的傳動介質(zhì)的利用上有所不同，但是它們的統(tǒng)籌閥在原理與形式上卻完全相同。
圖13所示就是圖10與圖12所示回路上的統(tǒng)籌閥。
這時我們可以清楚地看到圖10與圖12所示回路不僅在傳動介質(zhì)的利用上不同，就是在形式也是不同的，既然存在形式的不同，于是就有了統(tǒng)籌回路不同形式的分類問題。
本系統(tǒng)回路發(fā)明的分類 數(shù)分系統(tǒng)回路如此眾多的形式，充分說明本發(fā)明工作范圍容量大和工作內(nèi)容豐富靈活的難得特性。
在圖10與圖12所示最少動作統(tǒng)籌回路中，如果執(zhí)行元件與整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有很好的條件允許將換向閥換向轉(zhuǎn)換撥義或杠桿或其它簡單機構(gòu)靈活而巧妙地與兩個執(zhí)行元件的四個動作的末端緊湊地相連接的話。那末就可以把四工位統(tǒng)籌閥的兩對換向口，兩個磨擦片箱，兩個擺動缸和一個返端換向閥刪去，而使其更加簡潔，明嘹。
圖15所示是一個最簡統(tǒng)籌閥，它由閥體1，左源側(cè)口2；左控制口3，左管側(cè)口4，右源側(cè)口5，右控制口6，右管側(cè)口7，閥心8，左道9，右道10，動力源換向閥11，控制換向閥12組成。
圖16所示是一個與圖10所示回路等效的最簡全自助自動回路圖17所示是一個與圖12所示回路等效的最簡全自助自動回路圖18所示是圖17所示最簡回路的工作步驟與定位原理，開始整個系統(tǒng)處于閥心8在右端極限位置上，并由兩個動力源換向閥11右通，控制換向閥12也是右通等情況構(gòu)成回路整體初始狀態(tài)，即統(tǒng)籌閥在如圖18a所示第I工位。系統(tǒng)啟動后，在動力源一方面通過控制換向閥12和右腔控制口6將閥心8牢牢地定位在右端極限位置，一方面通過編號為1的管側(cè)口行側(cè)口輸入執(zhí)行件1x的右腔，吸附力驅(qū)動缸筒左行，到位后執(zhí)行元件1端末上的換向轉(zhuǎn)換撥義或杠桿發(fā)生動作使控制換向閥12換向變成左通，吸附力將閥心8吸到左邊牢牢定位。統(tǒng)籌閥從工位I變換到工位II如圖18b，此時動力源從編號為2的管側(cè)口，行側(cè)口輸入1x的左腔，使其筒體右行。右行到極限位置后，附于執(zhí)行元件2端末的換向執(zhí)行機構(gòu)使動力源換向閥11換向換成左通右閉，于是情況使統(tǒng)籌閥由工位II變換到工位III如圖18c所示，此時動力源經(jīng)編號為3的行側(cè)口輸入Iz的下腔使缸筒上行，上行到極限位置后，3端末的換向執(zhí)行機構(gòu)使控制換向閥12換成右通左閉，吸附力將閥心8吸到右端牢牢定位，統(tǒng)籌閥從工位III變換到工位IV，如圖16d所示，此時動力源經(jīng)編號為4的行側(cè)口輸入Iz的上腔使缸筒下行，下行到極限位置后，4端末的換向執(zhí)行機構(gòu)使動力源換向閥11換向變成右通左閉，于是情況使統(tǒng)籌又回到工位I上，至此系統(tǒng)上的一個工作節(jié)奏完成。一般說來，最簡全自助自動回路的實現(xiàn)的可能性比較小，因為系統(tǒng)回路中所有執(zhí)行元件的全部動作的末端均能很簡便靈巧地與兩種換向閥相連的條件實屬難得。如無此條件硬要采用此種回路則會適得其反，反而增加了系統(tǒng)回路中機構(gòu)的復(fù)雜性。所以在沒有很好的條件時，還是采用全自動回路好。
有時在受加工條件或安裝空間條件的限制的情況下系統(tǒng)回路實現(xiàn)采用直線行走式統(tǒng)籌閥存在一些困難，此時可采用像圖19所示之周向擺動式統(tǒng)籌閥，此閥與直線行走式統(tǒng)籌閥一樣由閥體1，左源側(cè)口2，左控制口3，左換向口4，左管側(cè)口5，左控制箱I(內(nèi)含左凸輪軸箱6，左摩擦片7，左擺動缸8)右源側(cè)口9，右控制口10，右換向口11，右管側(cè)口12，右控制箱II(內(nèi)含右凸輪軸箱13，右摩擦片14，右擺動缸15)閥心16(上有左道17，右道18)，換向器19，動力源進口換向閥20，出口換向閥21，源端控制換向閥22，返端控制換向閥23等組成，不同的是穿孔板改成了凸輪軸。
圖20所示是周向擺動式統(tǒng)籌指令臺統(tǒng)籌指令的自動化循環(huán)系統(tǒng)回路。它同樣由執(zhí)行元件1x、1y、1z，統(tǒng)籌指令臺2，統(tǒng)籌閥2a，指令管板2b，開關(guān)3，動力源4組成。
它的軟件構(gòu)架參數(shù)是執(zhí)行元件數(shù)為三，完成一個生產(chǎn)節(jié)奏的動作數(shù)即每節(jié)拍數(shù)為四，二節(jié)組成一環(huán)。
圖20所示回路中的周向擺動閥是圖19所示統(tǒng)籌閥的部分展開，其上的左凸輪軸6左摩擦片7，左擺動缸8組成了圖19所示的控制箱I，右凸輪軸13，右摩擦片14，右擺動缸15組成右控制箱II。圖19上閥心16的左道17，右道18在圖20上也有表示。
圖19與圖20表示的統(tǒng)籌閥是管側(cè)口周向布置的周向擺動式。
圖21表示的是管側(cè)口軸向布置的周向擺動統(tǒng)籌閥。
針對統(tǒng)籌閥的諸多形式，可以大致分類如下
各種形式均有各自的優(yōu)缺點，究竟如何選擇就要根據(jù)加工難易程度，安裝場地空間條件和其它有關(guān)因素而定了。
無論統(tǒng)籌閥是直線行走式或周向擺動式，也無論它們的管側(cè)口是軸向布置或周向布置或綜合式布置，它們都可以進行組裝。一級組裝，二級組裝，乃至多級組裝。組裝的形式可以是串聯(lián)，可以是并聯(lián)，也可以是串聯(lián)與并聯(lián)的綜合。
圖22所示是一種由I與II兩個最少工位(四工位)統(tǒng)籌指令閥經(jīng)簡單串聯(lián)所形成的組合統(tǒng)籌回路，其統(tǒng)籌閥I統(tǒng)籌的一級回路為單行程對稱順序式其拍節(jié)為⊙ 其統(tǒng)籌閥II統(tǒng)籌的二級回路為單行程交替順序式，其拍節(jié)為 統(tǒng)籌回路中的綜合拍節(jié)為 組合統(tǒng)籌回路的軟件構(gòu)架參數(shù)為執(zhí)行元件數(shù)為3，生產(chǎn)節(jié)奏中的每節(jié)拍數(shù)為6，組合統(tǒng)籌閥的工位數(shù)為6。
拍節(jié)曲譜為 這種組合回路的特點是除由統(tǒng)籌閥I統(tǒng)籌的一級回路上設(shè)有換向器外，其它各級均不設(shè)換向器。也就是說一個組合回路只需一個換向器。再就是由統(tǒng)籌閥I統(tǒng)籌的一級回路上的摩擦片間的摩擦力要求大于由統(tǒng)籌閥II統(tǒng)籌的二級回路上的摩擦片間摩擦力。如果有三級回路則其摩擦力要小于二級回路。以后，以此類推。
根據(jù)組合回路的上述特點，要求將自動化循環(huán)系統(tǒng)中最重載執(zhí)行元件布置在一級回路上，將最輕載執(zhí)行元件布置在最次級回路上，其它以執(zhí)行元件負載的重輕為序分別布置在一級和最次級之間。
圖23所示是一種由兩個最少工位統(tǒng)籌閥I與II經(jīng)簡單并聯(lián)所形成的組合統(tǒng)籌回路。III是回路上并聯(lián)結(jié)合子，其左聯(lián)統(tǒng)籌閥I為直線行走式，右聯(lián)統(tǒng)籌閥為周向擺動式，它們所表示的回路是任意的，所以它們各自的與組合回路的工作節(jié)奏上的拍節(jié)均應(yīng)視具體情況的變化而定。但無論怎樣變化它們的共同特點是換向器設(shè)在并聯(lián)結(jié)合子上，一級組合回路上的兩個并聯(lián)統(tǒng)籌閥均無換向器，再就是兩個統(tǒng)籌閥I與II的摩擦片間的摩擦力要基本相等且都小于結(jié)合子上摩擦片間摩擦力。
如果我們在圖23所示結(jié)合子上再增加一副行側(cè)口和一執(zhí)行元件或一統(tǒng)籌閥，則并聯(lián)結(jié)合子就變成了串聯(lián)一級統(tǒng)籌閥。
圖24所示是一個多級組合回路，它由I.II.III.IV.等四個統(tǒng)籌閥和1a.1b.1c.1d.1e.1f.1g等七個執(zhí)行元件組成。
從整體縱向上看I-II串聯(lián)，I-III-IV串聯(lián)，分兩支走。
從整體橫向上看II與III并聯(lián)。
而在具體布置上；由統(tǒng)籌閥I統(tǒng)籌的一級回路的3副行側(cè)口上有兩副是接上統(tǒng)籌閥II和III，只有一副接執(zhí)行元件1a。
與統(tǒng)籌閥I串聯(lián)的統(tǒng)籌閥II統(tǒng)籌的二級并聯(lián)回路上有兩副行側(cè)口，其分別與執(zhí)行件1b和1c相連接。
另一與統(tǒng)籌閥I串聯(lián)的統(tǒng)籌閥III同時與統(tǒng)籌閥II并聯(lián)由其統(tǒng)籌的二級串并聯(lián)回路上有三副行側(cè)口，其分別與執(zhí)行元件1a.1e和統(tǒng)籌閥IV相連接。
由統(tǒng)籌閥IV統(tǒng)籌的三級回路上的2副行側(cè)口，分另與執(zhí)行元件1f和1g相連接。
就圖24所示系統(tǒng)回路而言，按其軟件構(gòu)架的不同，它在生產(chǎn)節(jié)奏上的變化卻相當(dāng)豐富，各種具體拍節(jié)環(huán)節(jié)可通過按各種軟件構(gòu)架的參數(shù)配置與之相適應(yīng)的各種管板來實現(xiàn)。
圖22，圖23，圖24說明組合統(tǒng)籌回路的軟件構(gòu)架比原本靈活多變的單級統(tǒng)籌回路的軟件構(gòu)架更加靈活，內(nèi)容更加豐富。此外它可以容納數(shù)量很大的執(zhí)行元件，使它們執(zhí)行各種不同形式的動作。它還可以在諸多執(zhí)行元件的動作組成的大循環(huán)大生產(chǎn)節(jié)奏中容納由部分執(zhí)行元件的動作組成的各種各樣的小循環(huán)即重復(fù)的小生產(chǎn)節(jié)奏。
一句話，只要具有循環(huán)性質(zhì)的生產(chǎn)性方面能提出循環(huán)動作的無論怎樣大的(當(dāng)然是有限的)次數(shù)和由這些大次數(shù)組成的循環(huán)及循環(huán)中包括的小循環(huán)的具體數(shù)字和形式要求，本自動化循環(huán)系統(tǒng)都能保證很簡捷地予以滿足。統(tǒng)籌回路上的統(tǒng)籌閥除指令執(zhí)行元件按要求驅(qū)動負載外，還能直接地參入完成生產(chǎn)與工作任務(wù)。
圖25所示是為一種塑料片材真空吸塑機設(shè)計的由統(tǒng)籌指令臺統(tǒng)籌指令的回路。
該機的任務(wù)是將加熱到一定溫度的塑料片材吸塑成成形制品。
根據(jù)任務(wù)其執(zhí)行元件的動作程序是編號為1的行側(cè)口使1X前行將加熱到需要溫度的從卷筒上展開出來的塑料片材送到加工工位的模具上。編號為3的行側(cè)口使1Z下行將送入模具上的片材壓緊并切斷。編號為5的行側(cè)口通過管道直接地從模具底部吸氣進行塑化加工。編號為4的行側(cè)口使1Z上行松開夾料片。編號為7的行側(cè)口將已吸塑加工好的模具通過1Y換位到制成品脫模工位上，待吹氣脫模。同時將另一已脫模模具換到加工工位上等待下次加工。
根據(jù)執(zhí)行元件的動作其循環(huán)程序為送料，壓緊加切斷，吸塑，松開，換位。很明確是一節(jié)等于五拍。
于是該機統(tǒng)籌回路的軟件構(gòu)架參數(shù)應(yīng)為執(zhí)行元件數(shù)為四。元件每節(jié)動作數(shù)為五。且一環(huán)等于二節(jié)。
實際上該機只有如圖26(總圖26)所示的三個執(zhí)行元件并由它們和模具一道完成五個動作即①1x前行送料②.1z下行壓緊加切斷。③模具工位上的吸塑。④1z上行松開。⑤1y左行換位。其中重要動作工序“吸塑”是統(tǒng)籌閥自行完成的，這種由統(tǒng)籌閥自行完成的動作比起執(zhí)行元件完成動作來它還有一個沒有往返形式的單向特點即在此工位上唯吸塑而已。這種情況在塑料吹塑工藝流程上也可以應(yīng)用。
統(tǒng)籌閥直接參入回路工作，更加豐富了系統(tǒng)回路的內(nèi)器。
本發(fā)明的優(yōu)點1.軟件構(gòu)架靈活。容量大。能很簡地實現(xiàn)滿足自動化循環(huán)系統(tǒng)提出的無論怎樣大的(當(dāng)然是有限)次數(shù)和由這些大次數(shù)組成的循環(huán)及循環(huán)中包容的各種小循環(huán)的具體數(shù)字量和形式要求。
2.系統(tǒng)內(nèi)各執(zhí)行元件間的動作最為和諧，自動化精度最高，可靠性最佳。
3.與能完成同一任務(wù)的任何系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)發(fā)明的元件數(shù)最少，接頭數(shù)最少，回路最短，故最為簡明，捷快。
4.操作維修最簡單。
5.工作場無電，磁污染。
6.最經(jīng)濟。
7.社會效果最佳。
本發(fā)明的應(yīng)用范圍鑒于本發(fā)明的上述優(yōu)點，故其應(yīng)用范圍十分廣泛，例如在加工制造方面有糧食加工與包裝，食物加工與包裝，水產(chǎn)品加工與包裝，藥品加工與包裝，機床與汽車零件制造，塑料制品加工制造，電子元件制造……等。
在作業(yè)方面有棉花打包系統(tǒng)作業(yè)，水泥裝袋與封口系統(tǒng)作業(yè)，各種投幣式自動化作業(yè)機臺等凡由若干個固定動作組成的循環(huán)作業(yè)等。
特別是在高潔凈高無污染區(qū)的作業(yè)，例如在于法處理排泄物的干式衛(wèi)生器《生活循環(huán)系統(tǒng)工程》之一中的啟，閉蓋，收袋，打結(jié)作業(yè)就是很好的一例。
或在高易燃，高危險區(qū)的作業(yè)有其它系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點，而在深水水下的作業(yè)或在要求無電。磁污染的工作場所上的作業(yè)，則本系統(tǒng)具有其它系統(tǒng)無法達到的優(yōu)點。
本發(fā)明的實現(xiàn)方式1.系統(tǒng)回路形式標(biāo)準(zhǔn)化種類系列化。
2.系統(tǒng)回路軟件構(gòu)架形式標(biāo)準(zhǔn)化種類系列化。
3.統(tǒng)籌閥形式標(biāo)準(zhǔn)化，尺寸規(guī)格化品種系列化。
4.管板形式標(biāo)準(zhǔn)化，尺寸規(guī)格化，品種系列化。
權(quán)利要求
1.一種能簡捷地滿足自動化循環(huán)系統(tǒng)提出的由無論怎樣大的次數(shù)和由這些大次數(shù)組成的循環(huán)及循環(huán)中包容的各種小循環(huán)的具體數(shù)字和形式要求的統(tǒng)籌回路，其特征在于它具有內(nèi)容豐富，靈活性強，容量大的軟件構(gòu)架，而且簡捷地由執(zhí)行元件①.統(tǒng)籌指令臺②.開關(guān)③.④動力源等四大部件組成。
2.一種描述自動化循環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)籌回路中諸執(zhí)行元件間的動作次數(shù)與順序的數(shù)字和形式特征的軟件構(gòu)架，其特征在于它具有強烈的拍節(jié)環(huán)感和由這些拍節(jié)環(huán)組成的生產(chǎn)節(jié)奏。
3.一種能按自動化循環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)籌回路中諸執(zhí)行元件間的動作次數(shù)與特征系統(tǒng)統(tǒng)籌安排回路中的動力分配與實行自動控制與管板結(jié)合能使回路按系統(tǒng)要求按順序進行自動化循環(huán)的統(tǒng)籌閥，其特征在于它由閥體1.左源側(cè)口2.左控制口3.左換向口4.左管側(cè)口5.左穿孔板箱(或左凸輪軸箱)6.左摩擦片7.左擺動缸8.右源側(cè)口9.右控制口10.右換向口11.右管側(cè)口12.右穿孔板箱(或右凸輪軸箱)13.右摩擦片14.右擺動缸15.閥心16.左道17.右道18.換向器19.動力源進口換向閥20.出口換向閥21.源端控制換向閥22.返端控制換抽閥23等組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1與權(quán)利要求3.一種連接自動化循環(huán)系統(tǒng)回路中諸執(zhí)行元件和統(tǒng)籌閥的并能在回路中配合統(tǒng)籌閥起統(tǒng)籌分配順序作用的定型管板，其特征在于它由管板本體1，管系2，左閥側(cè)口3，左行側(cè)口4，右閥側(cè)口5，右行側(cè)口6組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1.2.3.與4，一種組合系統(tǒng)回路其特征在于它是由統(tǒng)籌閥經(jīng)串聯(lián)或并聯(lián)而成。
全文摘要
本《自動化系統(tǒng)工程》I發(fā)明屬液壓、氣動自動化技術(shù)領(lǐng)域，是生產(chǎn)自動化的驅(qū)動與控制系統(tǒng)設(shè)備。本發(fā)明的目的是簡化由特定環(huán)節(jié)、特定動作往復(fù)循環(huán)組成的自動化系統(tǒng)回路上的動力分配與控制環(huán)節(jié)，提高自動化程度、控制精度與系統(tǒng)可靠性程度。本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成由執(zhí)行元件、統(tǒng)籌指令臺、開關(guān)、動力源等四部分組成。統(tǒng)籌指令臺是回路的核心，是使回路按順序進行自動循環(huán)的操作與控制系統(tǒng)。本發(fā)明容量大，可靠性強，與完成同一任務(wù)的任何系統(tǒng)相比，元件數(shù)最少、回路最短、最簡明、捷快。
文檔編號G06F17/50GK1128377SQ9510108
公開日1996年8月7日 申請日期1995年1月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月18日
發(fā)明者鄧真根 申請人:鄧真根