【文章內(nèi)容簡介】 塞移動(dòng)的磁環(huán)靠近開關(guān)時(shí)，舌簧開關(guān)的兩根簧片被磁化而相互吸引，觸點(diǎn)閉合；當(dāng)磁環(huán)移開開關(guān)后，簧片失磁，觸點(diǎn)斷開。觸點(diǎn)閉合或斷開時(shí)發(fā)出電控信號(hào)，在 PLC 的自動(dòng)控制中，可以利用該信號(hào)判斷推料及頂料缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或所處的位置，以確定工件是否被推出或氣缸是否返回。 圖 31 帶磁性開關(guān)氣缸的工作原理圖 在磁性開關(guān)上設(shè)置的 LED 顯示用于顯示其信號(hào)狀態(tài)，供調(diào)試時(shí)使用。磁性開關(guān)動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“ 1”， LED 亮；磁性開關(guān)不動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“ 0”， LED 不亮。 磁性開關(guān)的安裝位置可以調(diào)整，調(diào)整方法是松開它的緊定螺栓，讓磁性開關(guān)順著氣缸滑動(dòng)，到達(dá)指定位置后，再旋緊緊定螺栓。 磁性開關(guān)有藍(lán)色和棕色 2 根引出線，使用時(shí)藍(lán)色引出線應(yīng)連接到 PLC 輸入公共端，棕色引出線應(yīng)連接到 PLC 輸入端。磁性開關(guān)的內(nèi)部電路如圖 32 中虛線框內(nèi)所示。 圖 32 磁性開關(guān)內(nèi)部電路 漫射式光電接近開關(guān) （ 1）光電式接近開關(guān) “光電傳感器” 是利用光的各種性質(zhì)，檢測(cè)物體的有無和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。其中輸出形式為開關(guān)量的傳 感器為光電式接近開關(guān)。 光電式接近開關(guān)主要由光發(fā)射器和光接收器構(gòu)成。如果光發(fā)射器發(fā)射的光線因檢測(cè)物體不同而被遮掩或反射，到達(dá)光接收器的量將會(huì)發(fā)生變化。光接收器的敏感元件將檢測(cè)出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)，進(jìn)行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍(lán)色來判斷顏色）和紅外光。 按照接收器接收光的方式的不同，光電式接近開關(guān)可分為對(duì)射式、反射式和漫射式 3種，如圖 33 所示。 圖 33 光電式接近開關(guān) (2) 漫射式光電開關(guān) 漫射式光電開關(guān)是利用光照射到被測(cè)物體上后反射回來的光線而工作的，由于物體反射的光線 為漫射光，故稱為漫射式光電接近開關(guān)。它的光發(fā)射器與光接收器處于同一側(cè)位置，且為一體化結(jié)構(gòu)。在工作時(shí)，光發(fā)射器始終發(fā)射檢測(cè)光，若接近開關(guān)前方一定距離內(nèi)沒有物體，則沒有光被反射到接收器，接近開關(guān)處于常態(tài)而不動(dòng)作；反之若接近開關(guān)的前方一定距離內(nèi)出現(xiàn)物體，只要反射回來的光強(qiáng)度足夠，則接收器接收到足夠的漫射光就會(huì)使接近開關(guān)動(dòng)作而改變輸出的狀態(tài)。圖 33(b)為漫射式光電接近開關(guān)的工作原理示意圖。 裝配單元中，用來檢測(cè)工件不足或工件有無的漫射式光電接近開關(guān)選用 神視 或 OMRON 公司的 CX441 或 E3ZL61 型放大器內(nèi)置型光電開關(guān)（細(xì)小光束型， NPN 型晶體管集電極開路輸出）。該光電開關(guān)的外形和頂端面上的調(diào)節(jié)旋鈕和顯示燈如圖 34所示。 圖中動(dòng)作選擇開關(guān)的功能是選擇受光動(dòng)作 (Light) 或遮光動(dòng)作 (Drag)模式。即，當(dāng)此開關(guān)按順時(shí)針方向充分旋轉(zhuǎn)時(shí)（ L 側(cè)），則進(jìn)入檢測(cè) ON 模式；，當(dāng)此開關(guān)按逆時(shí)針方向充分旋轉(zhuǎn)時(shí)（ D側(cè)），則進(jìn)入檢測(cè) OFF模式。 距離設(shè)定旋鈕是 5 回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器，調(diào)整距離時(shí)注意逐步輕微旋轉(zhuǎn)，否則若充分旋轉(zhuǎn)距離調(diào)節(jié)器會(huì)空轉(zhuǎn)。調(diào)整的方法是，首先按逆時(shí)針方向?qū)⒕嚯x調(diào)節(jié)器充分旋到最小檢測(cè)距離（ E3ZL61 約 20mm），然后根據(jù)要求距離放置檢測(cè)物體，按順時(shí)針方向逐步旋轉(zhuǎn)距離調(diào)節(jié)器，找到傳感器進(jìn)入檢測(cè)條件的點(diǎn)；拉開檢測(cè)物體距離，按順時(shí)針方向進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)距離調(diào)節(jié)器，找到傳感器再次進(jìn)入檢測(cè)狀態(tài)，一旦進(jìn)入，向后旋轉(zhuǎn)距離調(diào)節(jié)器直到傳感器回到非檢測(cè)狀態(tài)的點(diǎn)。兩點(diǎn)之間的中點(diǎn)為穩(wěn)定檢測(cè)物體的最佳位置。 圖 34 CX441（ E3ZL61）光電開關(guān)的外形和調(diào)節(jié)旋鈕、顯示燈 。 圖 34 給出該光電開關(guān)的內(nèi)部電路原理框圖。 圖 35 CX441（ E3ZL61）光電開關(guān)電路原理圖 （ 3） 接近開關(guān)的圖形符號(hào) 部 分接近開關(guān)的圖形符號(hào)如圖 36 所示。圖中 (a)(b)(c)三種情況均使用 NPN 型 三極管集電極開路輸出。如果是使用 PNP 型的，正負(fù)極性應(yīng)反過來。 圖 36 接近開關(guān)的圖形符號(hào) （ 4 ） 認(rèn)知光纖傳感器 光纖型傳感器由光纖檢測(cè)頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光纖檢測(cè)頭是分離的兩個(gè)部分，光纖檢測(cè)頭的尾端部分分成兩條光纖，使用時(shí)分別插入放大器的兩個(gè)光纖孔。光纖傳感器組件如圖 37 所示。圖 38 是放大器的安裝示意圖 。 圖 37 光纖傳感器組件 圖 38 光纖傳感器組件外形及放大器的安裝示意 光纖 傳感器也是光電傳感器的一種。光纖傳感器具有下述優(yōu)點(diǎn)：抗電磁干擾、可工作于惡劣環(huán)境，傳輸距離遠(yuǎn)，使用壽命長，此外，由于光纖頭具有較小的體積，所以可以安裝在很小空間的地方。 光纖式光電接近開關(guān)的放大器的靈敏度調(diào)節(jié)范圍較大。當(dāng)光纖傳感器靈敏度調(diào)得較小時(shí)，反射性較差的黑色物體，光電探測(cè)器無法接收到反射信號(hào)；而反射性較好的白色物體，光電探測(cè)器就可以接收到反射信號(hào)。反之，若調(diào)高光纖傳感器靈敏度，則即使對(duì)反射性較差的黑色物體，光電探測(cè)器也可以接收到反射信號(hào)。圖 38 給出了放大器單元的俯視圖，調(diào)節(jié)其中部的 8 旋轉(zhuǎn)靈敏度高速旋 鈕就能進(jìn)行放大器靈敏度調(diào)節(jié)（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)靈敏度增大）。調(diào)節(jié)時(shí)，會(huì)看到“入光量顯示燈”發(fā)光的變化。當(dāng)探測(cè)器檢測(cè)到物料時(shí)，“動(dòng)作顯示燈”會(huì)亮，提示檢測(cè)到物料。 圖 38 光纖傳感器放大器單元的俯視圖 E3ZNA11 型光纖傳感器電路框圖如圖 39 所示，接線時(shí)請(qǐng)注意根據(jù)導(dǎo)線顏色判斷電源極性和信號(hào)輸出線，切勿把信號(hào)輸出線直接連接到電源 +24V端。 圖 39 E3XNA11 型光纖傳感器電路框圖 氣動(dòng)元件 標(biāo)準(zhǔn)雙作用直線氣缸 標(biāo)準(zhǔn)氣缸是指氣缸的功能和規(guī)格是普遍使用的、結(jié)構(gòu)容易制造的、制造廠通 常作為通用產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)的氣缸。 雙作用氣缸是指活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)均由壓縮空氣來推動(dòng)。圖 310 是標(biāo)準(zhǔn)雙作用直線氣缸的半剖面圖。圖中，氣缸的兩個(gè)端蓋上都設(shè)有進(jìn)排氣通口，從無桿側(cè)端蓋氣口進(jìn)氣時(shí)，推動(dòng)活塞向前運(yùn)動(dòng)；反之，從桿側(cè)端蓋氣口進(jìn)氣時(shí)，推動(dòng)活塞向后運(yùn)動(dòng)。 雙作用氣缸具有結(jié)構(gòu)簡單，輸出力穩(wěn)定，行程可根據(jù)需要選擇的優(yōu)點(diǎn)，但由于是利用壓縮空氣交替作用于活塞上實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)的，回縮時(shí)壓縮空氣的有效作用面積較小，所以產(chǎn)生的力要小于伸出時(shí)產(chǎn)生的推力。 圖 310 雙作用氣缸工作示意圖 為了使氣缸的動(dòng)作平穩(wěn)可靠，應(yīng)對(duì)氣缸 的運(yùn)動(dòng)速度加以控制，常用的方法是使用單向節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)。 單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成的流量控制閥，常用于控制氣缸的運(yùn)動(dòng)速度，所以也稱為速度控制閥。 圖 311 給出了在雙作用氣缸裝上兩個(gè)單向節(jié)流閥的連接示意圖，這種連接方式稱為排氣節(jié)流方式。即，當(dāng)壓縮空氣從 A 端進(jìn)氣、從 B 端排氣時(shí)，單向節(jié)流閥 A 的單向閥開啟，向氣缸無桿腔快速充氣；由于單向節(jié)流閥 B 的單向閥關(guān)閉，有桿腔的氣體只能經(jīng)節(jié)流閥排氣，調(diào)節(jié)節(jié)流閥 B 的開度，便可改變氣缸伸出時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度。反之，調(diào)節(jié)節(jié)流閥 A 的開度則可改變氣缸縮回時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度。這種 控制方式，活塞運(yùn)行穩(wěn)定，是最常用的方式。節(jié)流閥上帶有氣管的快速接頭，只要將合適外徑的氣管往快速接頭上一插就可以將管連接好了，使用時(shí)十分方便。圖 312 是安裝了帶快速接頭的限出型氣缸節(jié)流閥的氣缸外 觀。 圖 310 節(jié)流閥連接和調(diào)整原理示意圖 圖 311 安裝上氣缸節(jié)流閥的氣缸 單電控電磁換向閥、電磁閥組 如前所述，頂料或推料氣缸，其活塞的運(yùn)動(dòng)是依靠向氣缸一端進(jìn)氣，并從另一端排氣，再反過來，從另一端進(jìn)氣，一端排氣來實(shí)現(xiàn)的。氣體流動(dòng)方向的改變則由能改變氣體流動(dòng)方向或通斷的控制閥即方向控制閥加以控制。 在自動(dòng)控制中，方向控制閥常采用電磁控制方式實(shí)現(xiàn)方向控制，稱為電磁換向閥。 電磁換向閥是利用其電磁線圈通電時(shí)，靜鐵芯對(duì)動(dòng)鐵芯產(chǎn)生電磁吸力使閥芯切換，達(dá)到改變氣流方向的目的。圖 312 所示是一個(gè)單電控二位三通電磁換向閥的工作原理示意。 圖 312 單電控電磁換向閥的工作原理 所謂“位”指的是為了改變氣體方向，閥芯相對(duì)于閥體所具有的不同的工作位置?！巴ā钡暮x則指換向閥與系統(tǒng)相連的通口，有幾個(gè)通口即為幾通。圖 35 中，只有兩個(gè)工作位置，具有供氣口 P、工作口 A 和排氣口 R，故為二位三通閥。 圖 313 分 別給出二位三通、二位四通和二位五通單控電磁換向閥的圖形符號(hào)，圖形中有幾個(gè)方格就是幾位，方格中的“┯”和“┷”符號(hào)表示各接口互不相通。 圖 313 部分單電控電磁換向閥的圖形符號(hào) YL335B 所有工作單元的執(zhí)行氣缸都是雙作用氣缸，因此控制它們工作的電磁閥需要有二個(gè)工作口和二個(gè)排氣口以及一個(gè)供氣口，故使用的電磁閥均為二位五通電磁閥。 氣動(dòng)手指（氣爪） 氣爪用于抓取、夾緊工件。氣爪通常有滑動(dòng)導(dǎo)軌型、支點(diǎn)開閉型和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)型等工作方式。 YL335B 的加工單元所使用的是滑動(dòng)導(dǎo)軌型氣動(dòng)手指，如圖 314(a)所示。其工作原理可從其中剖面圖 (b)和 (c)看出。 圖 314 氣動(dòng)手指實(shí)物和工作原理 氣動(dòng)擺臺(tái) 回轉(zhuǎn)物料臺(tái)的主要器件是氣動(dòng)擺臺(tái) ， 它是由直線氣缸驅(qū)動(dòng)齒輪齒條實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)角度能在 0— 90 度和 0— 180 度之間任意可調(diào)，而且可以安裝磁性開關(guān)，檢測(cè)旋轉(zhuǎn)到位信號(hào)，多用于方向和位置需要變換的機(jī)構(gòu)。如圖 315 所示 圖 315 氣動(dòng)擺臺(tái) 氣動(dòng)擺臺(tái)的擺動(dòng)回轉(zhuǎn)角度能在 0— 180 度范圍任意可調(diào)。當(dāng)需要調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)角度或調(diào)整擺動(dòng)位置精度時(shí)，應(yīng)首先松開調(diào)節(jié)螺桿上的反扣螺母，通過旋入和旋出調(diào)節(jié)螺桿，從而改變 回轉(zhuǎn)凸臺(tái)的回轉(zhuǎn)角度，調(diào)節(jié)螺桿 1和調(diào)節(jié)螺桿 2分別用于左旋和右旋角度的調(diào)整。當(dāng)調(diào)整好擺動(dòng)角度后，應(yīng)將反扣螺母與基體反扣鎖緊，防止調(diào)節(jié)螺桿松動(dòng)。造成回轉(zhuǎn)精度降低。 回轉(zhuǎn)到位的信號(hào)是通過調(diào)整氣動(dòng)擺臺(tái)滑軌內(nèi)的 2 個(gè)磁性開關(guān)的位置實(shí)現(xiàn)的，圖 316是調(diào)整磁性開關(guān)位置的示意圖。磁性開關(guān)安裝在氣缸體的滑軌內(nèi)，松開磁性開關(guān)的緊定螺絲，磁性開關(guān)就可以沿著滑軌左右移動(dòng)。確定開關(guān)位置后，旋緊緊定螺絲，即可完成位置的調(diào)整。 圖 316 磁性開關(guān)位置調(diào)整示意 導(dǎo)向氣缸 導(dǎo)向氣缸是指具有導(dǎo)向功能的氣缸。一般為標(biāo)準(zhǔn)氣缸和導(dǎo)向裝置的集合 體。導(dǎo)向氣缸具有導(dǎo)向精度高，抗扭轉(zhuǎn)力矩、承載能力強(qiáng)、工作平穩(wěn)等特點(diǎn)。 裝配單元用于驅(qū)動(dòng)裝配機(jī)械手水平方向移動(dòng)的導(dǎo)向氣缸外型如圖 317 所示。該氣缸由直線運(yùn)動(dòng)氣缸帶雙導(dǎo)桿和其它附件組成。 圖 317 導(dǎo)向氣缸 安裝支架用于導(dǎo)桿導(dǎo)向件的安裝和導(dǎo)向氣缸整體的固定，連接件安裝板用于固定其它需要連接到該導(dǎo)向氣缸上的物件，并將兩導(dǎo)桿和直線汽缸活塞桿的相對(duì)位置固定，當(dāng)直線氣缸的一端接通壓縮空氣