【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)，便自動(dòng)排 12 氣，使系統(tǒng)的壓力下降，以保證系統(tǒng)安全，故也稱其為安全閥。 調(diào)速閥是根據(jù) “ 流量負(fù)反饋 ” 原理設(shè)計(jì)而成的單路流量閥。調(diào)速閥一般用于執(zhí)行元件負(fù)載變化 大而運(yùn)動(dòng)速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。調(diào)速閥根據(jù) “ 串聯(lián)減壓式 ” 和 “ 并聯(lián)溢流式 ” ，又分為調(diào)速閥和溢流節(jié)流閥兩種主要類型。本設(shè)計(jì)選用串聯(lián)減壓式調(diào)速閥。 二、 方向控制閥 方向控制閥是改變壓縮空氣流動(dòng)方向和氣流通斷狀態(tài)，使氣動(dòng)執(zhí)行元件的動(dòng)作或狀態(tài)發(fā)生變換的控制閥，其通常可分為單向型控制閥和換向型控制閥兩類。 1. 單向型控制閥 單向閥是指氣流只能向一個(gè)方向流動(dòng)而不能反向流動(dòng)通過的閥，是最簡(jiǎn)單的單向型方向閥。在氣動(dòng)系統(tǒng)中，單向閥除單獨(dú)使用之外，經(jīng)常與流量閥、換向閥和壓力閥組合成只能單向控制的閥。單向調(diào)速閥就是單向閥與節(jié)流閥并聯(lián)而成。 單向調(diào)速閥是把節(jié)流閥芯分成了上閥芯和下閥芯兩部分。當(dāng)流體正向流動(dòng)時(shí)，其節(jié)流過程與調(diào)速閥是一樣的，節(jié)流縫隙的大小可通過手柄進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)流體反向流動(dòng)時(shí)，靠流體的壓力把閥芯壓下，下閥芯起單向閥作用，單向閥打開，可實(shí)現(xiàn)流體反向自由流動(dòng)。當(dāng)正向流動(dòng)時(shí)，經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流。當(dāng)反向流動(dòng)時(shí)，單向閥打開，不能 節(jié)流。 2. 換向型控制閥 換向型方向控制閥按控制方式分類，分為氣壓控制、電磁控制、人力控制。換向閥是利用閥芯和閥體間相對(duì)位置的不同來變換不同管路間的通斷關(guān)系，實(shí)現(xiàn)接通、切斷，或改變流體方向的閥。它的用途很廣， 13 種類也很多。 按換向閥 的操縱方式有：手動(dòng)式、機(jī)動(dòng)式、電磁式、液動(dòng)式、電液動(dòng)式、氣動(dòng)式。 4 圖 34 雙電控氣閥示意圖 注意 ： 雙電控電磁閥的兩個(gè)電控信號(hào)不能同時(shí)為 “1”，即在控制過程中不允許兩個(gè)線圈同時(shí)得電，否則，可能會(huì)造成電磁線圈燒毀，當(dāng)然，在這種情況下閥芯的位置是不確定的。 三、 輔助元件 輔助元件是保證壓縮空氣的凈化、元 件的潤(rùn)滑、元件間的連接及消聲等所必須的。可分為氣源凈化裝置和其他輔助元件兩大類。 1. 源凈化裝置 過濾器、調(diào)壓閥和油霧器等組合在一起稱為空氣處理單元，又稱為氣動(dòng)三聯(lián)件。壓縮的空氣中含有各種雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的存在會(huì)降低氣 動(dòng)元件的耐用度和性能，造成誤動(dòng)作和事故，必須清除。空氣處理單元就是用來清除壓縮空氣的雜質(zhì)，提高空氣質(zhì)量的元件。 2. 消聲器 消聲器是降低排氣噪聲的裝置。壓縮空氣完成驅(qū)動(dòng)工作后，由換向閥的排氣口排入大氣。此時(shí)的壓縮空氣是以接近音速的狀態(tài)進(jìn)入大氣，由于壓力的驟然變化，使空氣急速膨脹從而發(fā)出噪音，其音量一般為 14 80dB～ 100dB，為了改善勞動(dòng)條件，應(yīng)使用消聲器。常用的消聲器有三種類型吸收型、膨脹型和吸收膨脹型。吸收型 消聲器是依靠吸聲材料來消聲的。膨脹型消聲器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，相當(dāng)于一段比排氣口徑大的管件，當(dāng)氣流通過時(shí)， 讓氣流在其內(nèi)部擴(kuò)散、膨脹、碰壁撞擊、反射、相互干涉而消聲。吸收膨脹型消聲器是上述兩種的結(jié)合。氣流由斜孔引入，氣流束 相互撞擊、干涉、進(jìn)一步減速，再通過設(shè)在消聲器內(nèi)表面的吸聲材料消聲， 最后排向大氣。本設(shè)計(jì)選用膨脹型消聲器。 167。 分揀站的執(zhí)行元件 167。 氣動(dòng)執(zhí)行元件 分揀站的 執(zhí)行元件是以壓縮空氣為工作介質(zhì)產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)，并將氣體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，如氣缸輸出直線往復(fù)式機(jī)械能，擺動(dòng)氣缸輸出回轉(zhuǎn)擺動(dòng)式機(jī)械能。 分揀站中的 氣缸 為 輸出直線往復(fù)式 氣缸， 氣缸是氣動(dòng)執(zhí)行元件之一。目前最常選用的是標(biāo) 準(zhǔn)氣缸，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)都已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。水平伸縮氣缸選用單活塞桿雙作用氣缸。單活塞桿雙作用氣缸一般由缸筒、前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封件和緊固件等組成。其工作原理：對(duì)于前伸 /回縮氣缸，當(dāng)左側(cè)無桿腔進(jìn)氣，右側(cè)有桿腔排氣時(shí)活塞桿前伸，反之，活塞桿回縮；對(duì)于上升 /下降氣缸，當(dāng)上側(cè)無桿腔進(jìn)氣，下側(cè)有桿腔排氣時(shí)，活塞桿下降，反之活塞桿上升。 分揀站中用導(dǎo)彈是 標(biāo)準(zhǔn)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。 15 (a)氣動(dòng)回路圖 (b)電氣回路圖 圖 35 單汽缸自動(dòng)往復(fù)回路 直線 氣缸是指活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)均由壓縮空氣來推動(dòng)。 直線 氣缸具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。 氣缸的理論輸出力 ，普通單作用氣缸 (預(yù)伸型 )理論 拉 力為： 理論拉力： 式中： D 缸徑（ m） ,d —活塞桿直徑（ m） ,p —工作壓力（ Pa） ,Ft1—復(fù)位彈簧預(yù)壓量及行程所產(chǎn)生的彈簧力（ N） ,Ft2—復(fù)位彈簧預(yù)緊力（ N） 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) 流 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。 有觸點(diǎn)式的磁性開關(guān)用舌簧開關(guān)作磁場(chǎng)檢測(cè)元件。舌簧開關(guān)成型于1220 )(4 tFpdDF ??? ?20 tFF? 16 合成樹脂塊內(nèi)，并且一般還有動(dòng)作指示燈、過電壓保護(hù)電路也塑封在內(nèi)。帶磁性開關(guān)氣缸的工作原理 。當(dāng)氣缸中隨活塞移動(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 。 167。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 167。 直流伺服電機(jī)的認(rèn)識(shí)與選擇 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 如圖 36 所示。采用的 是 ZJ 系列的直流伺服 電機(jī)，用于拖動(dòng)傳送帶從而輸送物料。它主要由電機(jī)支架、電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器等組成 。 圖 36 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 直流伺服 電機(jī)是 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的主要部分，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢由 電壓信號(hào) 來控制 的 ，其作用是帶傳送帶從而輸送物料。電機(jī)支架用于固定電動(dòng)機(jī)。聯(lián)軸器由于把電 動(dòng)機(jī)的軸和輸送帶主動(dòng)輪的軸聯(lián)接起來，從而組成一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在安裝和調(diào)整時(shí)，要注意電動(dòng)機(jī)的軸和輸送帶主動(dòng)輪的軸要保持在同一直線上。 其中直流無刷電機(jī)應(yīng)用較為廣泛 . 無刷電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小， 17 轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝?fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，長(zhǎng)壽命，可用于各種環(huán)境 這種電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性， 在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。 直流電動(dòng)機(jī)的工作特性，下面說明它們的變化規(guī)律。 圖 37 直流電動(dòng)機(jī)的工作特性 根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)平衡方程式，可得轉(zhuǎn)速特性為： 0d a a d a a a ae e e eU I R U I R I RnnC C C C?? ? ? ? ?? ? ? ? 31 從式（ 31）可見，當(dāng)電樞電流 aI 增加時(shí)，如氣隙磁通中不變，轉(zhuǎn)速 n 將隨 aI 的增加而直線下降。一般他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞回路電阻 aR 18 的值很小，轉(zhuǎn)速下降不多。如果考慮去磁的電樞反應(yīng)， ? 會(huì)變小，轉(zhuǎn)速下降會(huì)更小些。 由于無刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)像變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另 加啟動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。 167。 伺服 控制器 的認(rèn)識(shí) 伺服控制器是用來控制伺服馬達(dá)的一種器件，一般是通過位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)搞精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位。 從結(jié)構(gòu)上看，伺服控制器和變頻器器差不多，但對(duì)元器件的要求精度和可靠性更高。目前主流的伺服控制器均采用數(shù)字信號(hào)處理器（ DSP）作為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，事項(xiàng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功 率器件普遍采用以智能功率模塊（ IPM）為核心設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路 ,IPM 內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路 ,同時(shí)具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測(cè)保護(hù)電路 ,在主回路中還加入軟啟動(dòng)電路 ,以減小啟動(dòng)過程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的沖擊 . 167。 旋轉(zhuǎn)編碼器概述 旋轉(zhuǎn)編碼器是通過光電轉(zhuǎn)換，將輸出至軸上的機(jī)械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字信號(hào)的傳感器，主要用于速度或位置（角度）的檢測(cè)。典型的旋轉(zhuǎn)編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長(zhǎng)方形狹縫。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，其原理示意圖如圖 57 所示；通過計(jì)算每秒旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就 能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 19 一般來說，根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生脈沖的方式的不同，可以分為增量式、絕對(duì)式以及復(fù)合式三大類。自動(dòng)線上常采用的是增量式旋轉(zhuǎn)編碼器。 增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖 A、 B 和 Z相； A、 B 兩組脈沖相位差 90，用于辯向：當(dāng) A 相脈沖超前 B 相時(shí)為正轉(zhuǎn)方向，而當(dāng) B 相脈沖超前 A 相時(shí)則為反轉(zhuǎn)方向。 Z 相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。如圖 58 所示。 分揀單元使用了這種具有 A、 B 兩相 90o 相位差的旋轉(zhuǎn)編碼器，用于計(jì)算工件在傳送帶上的位置。編碼器直接連接到傳送帶主動(dòng)軸上。該旋轉(zhuǎn)編碼器的三相脈 沖采用 NPN 型集電極開路輸出，分辨率 500 線，工作電源 DC12～ 24V。本工作單元沒有使用 Z 相脈沖， A、 B 兩相輸出端直接連接到 PLC（ S7224XP AC/DC/RLY 主單元）的高速計(jì)數(shù)器輸入端。 計(jì)算工件在傳送帶上的位置時(shí)，需確定每?jī)蓚€(gè)脈沖之間的距離即脈沖當(dāng)量。分揀單元主動(dòng)軸的直徑為 d=43 mm,則減速電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周，皮帶上工件移動(dòng)距離 L=π d =43= mm。故脈沖當(dāng)量 μ 為μ=L/500≈ mm。 當(dāng)工件從下料口中心