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逻辑元件

气动逻辑元件是一种以压缩空气为工作介质，通过元件内部可动部件的动作，改变气流流动的方向，从而实现一定逻辑功能的流体控制元件。气动逻辑元件种类很多，按工作压力分为高压、低压、微压三种。按结构形式分类，主要包括截止式、膜片式、滑阀式和球阀式等几种类型。本节仅对高压截止式逻辑元件作一简要介绍。

一、      动逻辑元件的特点

1.  元件孔径较大，抗污染能力较强，对气源的净化程度要求较低。

2.  元件在完成切动作后，能切断气源和排气孔之间的通道，即具有关断能力，无功耗气量较低。

3.  负载能力强，可带多个同类型元件。

4.  在组成系统时，元件间的连接方便，调试简单。

5.  适应能力较强，可在各种恶劣环境下工作。

6.  响应时间一般在10ms以内。

二、      压截止式逻辑元件

1.“是门” 和“与门”元件

图11.3.1为“是门”元件及“与门”元件的结构图。图中，P为

气源口，a为信号输入口，S为输出口。当a无信号，阀片6在弹簧及气源压力作用下上移，关闭阀口，封住P→S通路，S无输出。当a有信号，膜片在输入信号作用下，推动阀芯下移，封住S与排气孔通道，同时接通P→S通路，S有输出。即元件的输入和输出始终保持相同状态。

当气源口P改为信号口b时，则成“与门”元件，即只有当a和b同时输入信号时，S才有输出，否则S无输出。

2.“或门”元件

图11.3.2为“或门”元件的结构图。当只有a信号输入时，阀片3被推动下移，打开上阀口，接通a→S通路，S有输出。类似地，当只有b信号输入时，b→S接通,S也有输出。显然，当a,b均有信号输入时，S定有输出。显示活塞1用于显示输出的状态。

 

 

 

 

 

 

1—手动按钮；2—显示活塞；3—膜片；4—阀芯；5—阀体；6—阀片

 

 

 

 

 

 

 

1—显示活塞；2—阀体；3—阀片

3.“非门”和“禁门”元件

图11.3.3为“非门”及“禁门”元件的结构图。图中，a为信号输入孔，S为信号输出孔，P为气源孔。在a无信号输入时，阀片1在气源压力作用下上移，开启下阀口，关闭上阀口，接通P→S通路，S有输出。当a有信号输入时，膜片6在输入信号作用下，推动阀杆3及阀片1下移，开启上阀口，关闭下阀口，S无输出。显然此时为“非门”元件。若将气源口P改为信号 b口，该元件就成为“禁门“元件。在a,b均有信号时，阀片1及阀杆3在a输入信号作用下封住b孔，S无输出；在a无信号输入，而b有输入信号时，S就有输出，即a输入信号起“禁止“作用。

 

 

 

 

 

 

  1—阀片；2—阀体；3—阀杆；4—手动按钮；5—显示活塞；6—膜片

 

 

 

 

   

 

1、2—阀柱；3—阀芯；4—膜片

4.“或非”元件

图11.3.4为“或非”元件工作原理图。P为气源口，S为输出口，a、b、c为三个信号输入口。当三个输入口均为无信号输入时，阀芯3在气源压力作用下上移，开启下阀口，接通P→S通路，S有输出。三个输入口只要有一个口有信号输入，都会使阀芯下移关闭阀口，截断P→S通路，S无输出。

“或非”元件是一种多功能逻辑元件，用它可以组成“与门”、“或门”、“非门”、“双稳”等逻辑元件。

3.      记忆元件

记忆元件分为单输出和双输出两种。双输出记忆元件称为双稳元件，单输出记忆元件称为单记忆元件。

4.      记忆元件

记忆元件分为单输出和双输出两种。双输出记忆元件称为双稳元件，单输出

记忆元件称为单记忆元件。

    图11.3.5为“双稳”元件原理图。当a有控制信号输入时，阀芯2带动滑块4右移，接通P→S1通路，S1有输出，而S2与排气孔O相通，无输出。此时“双稳”处于“1”状态，在b输入信号到来之前，a 信号虽消失，阀芯2仍总是保持在 右端位置。当b有输入信号时，则P→S2相通，S2有输出，S1→O相通，此时元件置“O”状态，b信号消失后，a信号未到来前，元件一直保持此状态。

图11.3.6为单记忆元件的工作原理图。当b有信号输入时，膜片1使阀芯2上移，将小活塞4顶起，打开气源通道，关闭排气口，使S有输出。如b信号撤消，膜片1复原，阀芯在输出端压力作用下仍能保持在上面位置，S仍有输出，对b置“1”信号起记忆作用。当a有信号输入时，使阀芯2下移，打开排气通道，活塞4下移，切断气源，S无输出。

 

 

 

 

 

 

1—            阀体；2—阀芯；3—手动按钮；4—滑块

 

 

 

 

   

图11.3.6 单记忆元件原理图

1—            膜片；2—阀芯；3—膜片；4—小活塞

上述个逻辑元件的逻辑函数、逻辑符号、气动元件回路及真值表列于表11.3.1中。

表11.3.1   各种逻辑元件的表达方式

 

元件

逻辑函数

逻辑符号

气动元件回路

真值表

 

与

 

门

 

 

S=a·b

 

 

a

0

0

1

1

b

0

1

0

1

S

0

0

0

1

 

或

 

门

 

 

S=a+b￣

 

 

a

0

0

1

1

b

0

1

0

1

S

0

1

1

1

 

非

门

 

 

S=a

 

 

a

0

1

S

1

0

是

门

 

 

 

a

0

1

S

1

0

禁

门

 

 

 

a

0

0

1

1

b

0

1

0

1

S

0

1

0

0

或

非

门

 

 

 

 

a

0

0

1

1

b

0

1

0

1

S

1

0

0

0

 

记

忆

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

1

0

0

0

b

0

0

1

0

S1

1

1

0

0

S2

0

0

1

1

　 　 　 　 　 　 　 　 　

三、逻辑元件的应用举例

1.“或门”元件控制线路

图11.3.7为采用梭阀作“或门”元件的控制线路图。当信号a及b 均

无输入时（图示状态），气缸处于原始位置。当信号a及b有输入时，梭阀S有输出，使二位四通阀克服弹簧力作用切换至上方位置，压缩空气即通过二位四通阀进入气缸下腔，活塞上移。当信号a或b解除后，二位四通阀在弹簧作用下复位，S无输出，二位四通阀也在弹簧作用下复位，压缩空气进入气缸上腔，使气缸复位。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

图11.3.8 双手操作安全回路

2.双手操作安全回路

    图11.3.8为用二位三通按钮式换向阀和逻辑“禁门”元件组成的安全回路。当两个按钮阀同时按下时，“或门”的输出信号S1要经过单向节流阀3进入气容4，经一定时间的延时后才能经逻辑“禁门”5输出，而“与门”的输出信号S2是直接输入到“禁门”6上的。因此S2比S1早到达“禁门”6，“禁门”6有输出。输出信号S4一方面推动主控制阀8换向使缸7前进，另一方面又作为“禁门”5的一个输入信号，由于此信号比S1早到达“禁门”5，故“禁门”5无输出。如果先按阀1，后按阀2，且按下的时间间隔大于回路中延时时间t，那么，“或门”的输出信号S1先到达“禁门”5，“禁门”5有输出S3输出，而输出信号S3是作为“禁门”6的一个输入信号的，由于S3比S2早到达“禁门”6，故“禁门”6无输出，主控制阀不能切换，气缸7不能动作。若先按下阀1，则其效果与同时按下两个阀 的效果相同。但若只按下其中任一个阀，则使换向阀8进不能换向。

 

 

 

 

 

 

 


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