【文章內(nèi)容簡介】 塞移動的磁環(huán)靠近開關(guān)時，舌簧開關(guān)的兩根簧片被磁化而相互吸引，觸點閉合；當(dāng)磁環(huán)移開開關(guān)后，簧片失磁，觸點斷開。觸點閉合或斷開時發(fā)出電控信號，在 PLC 的自動控制中，可以利用該信號判斷推料及頂料缸的運動狀態(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狀態(tài)，供調(diào)試時使用。磁性開關(guān)動作時，輸出信號“ 1”， LED 亮；磁性開關(guān)不動作時，輸出信號“ 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，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)射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射，到達(dá)光接收器的量將會發(fā)生變化。光接收器的敏感元件將檢測出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號，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，光發(fā)射器始終發(fā)射檢測光，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度足夠，則接收器接收到足夠的漫射光就會使接近開關(guān)動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。 圖中動作選擇開關(guān)的功能是選擇受光動作 (Light) 或遮光動作 (Drag)模式。即，當(dāng)此開關(guān)按順時針方向充分旋轉(zhuǎn)時（ L 側(cè)），則進(jìn)入檢測 ON 模式；，當(dāng)此開關(guān)按逆時針方向充分旋轉(zhuǎn)時（ D側(cè)），則進(jìn)入檢測 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)器會空轉(zhuǎn)。調(diào)整的方法是，首先按逆時針方向?qū)⒕嚯x調(diào)節(jié)器充分旋到最小檢測距離（ E3ZL61 約 20mm），然后根據(jù)要求距離放置檢測物體，按順時針方向逐步旋轉(zhuǎn)距離調(diào)節(jié)器，找到傳感器進(jìn)入檢測條件的點；拉開檢測物體距離，按順時針方向進(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狀態(tài)的點。兩點之間的中點為穩(wěn)定檢測物體的最佳位置。 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 部 分接近開關(guān)的圖形符號如圖 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 （ 4 ） 認(rèn)知光纖傳感器 光纖型傳感器由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成，放大器和光纖檢測頭是分離的兩個部分，光纖檢測頭的尾端部分分成兩條光纖，使用時分別插入放大器的兩個光纖孔。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：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，反射性較差的黑色物體，光電探測器無法接收到反射信號；而反射性較好的白色物體，光電探測器就可以接收到反射信號。反之，若調(diào)高光纖傳感器靈敏度，則即使對反射性較差的黑色物體，光電探測器也可以接收到反射信號。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)（順時針旋轉(zhuǎn)靈敏度增大）。調(diào)節(jié)時，會看到“入光量顯示燈”發(fā)光的變化。當(dāng)探測器檢測到物料時，“動作顯示燈”會亮，提示檢測到物料。 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，接線時請注意根據(jù)導(dǎo)線顏色判斷電源極性和信號輸出線，切勿把信號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)市場的氣缸。 雙作用氣缸是指活塞的往復(fù)運動均由壓縮空氣來推動。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，推動活塞向前運動；反之，從桿側(cè)端蓋氣口進(jìn)氣時，推動活塞向后運動。 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，但由于是利用壓縮空氣交替作用于活塞上實現(xiàn)伸縮運動的，回縮時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 為了使氣缸的動作平穩(wěn)可靠，應(yīng)對氣缸 的運動速度加以控制，常用的方法是使用單向節(jié)閥來實現(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動速度，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，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的運動速度。反之，調(diào)節(jié)節(jié)流閥 A 的開度則可改變氣缸縮回時的運動速度。這種 控制方式，活塞運行穩(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，其活塞的運動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，一端排氣來實現(xiàn)的。氣體流動方向的改變則由能改變氣體流動方向或通斷的控制閥即方向控制閥加以控制。 在自動控制中，方向控制閥常采用電磁控制方式實現(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，靜鐵芯對動鐵芯產(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，有幾個通口即為幾通。圖 35 中，只有兩個工作位置，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，圖形中有幾個方格就是幾位，方格中的“┯”和“┷”符號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 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工作口和二個排氣口以及一個供氣口，故使用的電磁閥均為二位五通電磁閥。 氣動手指（氣爪） 氣爪用于抓取、夾緊工件。氣爪通常有滑動導(dǎo)軌型、支點開閉型和回轉(zhuǎn)驅(qū)動型等工作方式。 YL335B 的加工單元所使用的是滑動導(dǎo)軌型氣動手指，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 氣動手指實物和工作原理 氣動擺臺 回轉(zhuǎn)物料臺的主要器件是氣動擺臺 ， 它是由直線氣缸驅(qū)動齒輪齒條實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動，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)，檢測旋轉(zhuǎn)到位信號，多用于方向和位置需要變換的機構(gòu)。如圖 315 所示 圖 315 氣動擺臺 氣動擺臺的擺動回轉(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)整擺動位置精度時，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。造成回轉(zhuǎn)精度降低。 回轉(zhuǎn)到位的信號是通過調(diào)整氣動擺臺滑軌內(nèi)的 2 個磁性開關(guān)的位置實現(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。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、工作平穩(wěn)等特點。 裝配單元用于驅(qū)動裝配機械手水平方向移動的導(dǎo)向氣缸外型如圖 317 所示。該氣缸由直線運動氣缸帶雙導(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位置固定，當(dāng)直線氣缸的一端接通壓縮空氣