黑龍江 杜麗萍 鄭翹

時(shí)間繼電器在生產(chǎn)線自動(dòng)供料機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用與研究

黑龍江 杜麗萍 鄭翹

本文通過分析研究選擇電氣控制元器件，并以生產(chǎn)線上的供料機(jī)構(gòu)為例，設(shè)計(jì)控制回路，從而完成生產(chǎn)線上的供料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與安裝。

時(shí)間繼電器；生產(chǎn)線自動(dòng)供料機(jī)構(gòu)；應(yīng)用

生產(chǎn)線上的供料機(jī)構(gòu)是起始機(jī)構(gòu)，在整個(gè)系統(tǒng)中，起著向系統(tǒng)中的其他機(jī)構(gòu)提供原料的作用。具體的功能是：按照需要將放置在料倉中待加工工件（原料）自動(dòng)地推到物料臺(tái)上，保持兩秒后，然后將其輸送到其他工作站上。

考慮到需要保持兩秒鐘時(shí)間，可以在選擇電器元件上選擇用時(shí)間繼電器控制推料氣缸的時(shí)間。時(shí)間繼電器是指從得到輸入信號(hào)（線圈的通電或斷電）開始，經(jīng)一定延時(shí)后才輸出信號(hào)（觸頭的閉合或斷開）的繼電器。

一、時(shí)間繼電器的種類

1.時(shí)間繼電器按動(dòng)作原理不同主要有電磁式、空氣阻尼式、晶體管式等，具有如下特點(diǎn)：

（1）電磁式時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但延時(shí)較短（一般延時(shí)只有0.3～5.5秒），一般只能用于直流斷電延時(shí)。

（2）空氣阻尼式時(shí)間繼電器又稱氣囊式時(shí)間繼電器，延時(shí)準(zhǔn)備度低，有通電延時(shí)和斷電延時(shí)兩種。

（3）同步電動(dòng)機(jī)式時(shí)間繼電器延時(shí)準(zhǔn)備度高、延時(shí)范圍大，但價(jià)格昂貴。

2.時(shí)間繼電器按照延時(shí)方式不同有通電延時(shí)性和斷電延時(shí)性

（1）通電延時(shí)型時(shí)間繼電器是接受輸入信號(hào)后延遲一定的時(shí)間，輸出信號(hào)才發(fā)生變化；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，輸出瞬時(shí)復(fù)原。

（2）斷電延時(shí)性時(shí)間繼電器是接受輸入信號(hào)時(shí)，瞬時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，延遲一定時(shí)間，輸出才復(fù)原。

根據(jù)直流電磁式時(shí)間繼電器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、允許通電次數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)，為了適應(yīng)生產(chǎn)線上供料機(jī)構(gòu)的往復(fù)性、供料次數(shù)多等特點(diǎn)，選擇直流電磁式時(shí)間繼電器。

時(shí)間繼電器在氣動(dòng)系統(tǒng)的電氣控制回路中主要用于通電延時(shí)和斷電延時(shí)，其觸點(diǎn)可分為通電延時(shí)觸點(diǎn)和斷電延時(shí)觸點(diǎn)兩類。其圖形符號(hào)與時(shí)序圖如圖1所示。

圖1 圖形符號(hào)與時(shí)序圖

二、供料機(jī)構(gòu)的基本組成

供料機(jī)構(gòu)主要組成為：工件裝料管、工件推出裝置、支撐架、閥組、時(shí)間繼電器、停止按鈕和啟動(dòng)按鈕、走線槽、底板等。

該部分的工作原理是：工件垂直疊放在料倉中，推料缸處于料倉的底層并且其活塞桿可從料倉的底部通過。當(dāng)活塞桿在退回位置時(shí)，它與最下層工件處于同一水平位置，而夾緊氣缸則與次下層工件處于同一水平位置。在需要將工件推出到物料臺(tái)上時(shí)，首先使夾緊氣缸的活塞桿推出，壓住次下層工件；然后使推料氣缸活塞桿推出，從而把最下層工件推到物料臺(tái)上。在推料氣缸返回并從料倉底部抽出后，再使夾緊氣缸返回，松開次下層工件。這樣，料倉中的工件在重力的作用下，就自動(dòng)向下移動(dòng)一個(gè)工作站。

本供料機(jī)構(gòu)中所使用的傳感器是接近傳感器，它利用傳感器對(duì)所接近的物體具有的敏感特性來識(shí)別物體的接近，并輸出相應(yīng)開關(guān)信號(hào)，因此，接近傳感器通常也稱為接近開關(guān)。接近傳感器有多種檢測(cè)方式，包括利用電磁感應(yīng)引起的檢測(cè)對(duì)象的金屬體中產(chǎn)生的渦電流的方式、捕捉檢測(cè)體的接近引起的電氣信號(hào)的容量變化的方式、利用磁石和引導(dǎo)開關(guān)的方式、利用光電效應(yīng)和光電轉(zhuǎn)換器件作為檢測(cè)元件等等。以下重點(diǎn)介紹磁性開關(guān)的工作原理及特點(diǎn)。

1.磁性開關(guān)

本機(jī)構(gòu)中所使用的氣缸是帶磁性開關(guān)的氣缸。這些氣缸的缸筒采用導(dǎo)磁性弱、隔磁性強(qiáng)的材料，如硬鋁、不銹鋼等。在非磁性體的活塞上安裝一個(gè)永久磁鐵的磁環(huán)，這樣就提供了一個(gè)反映氣缸活塞位置的磁場(chǎng)。而安裝在氣缸外側(cè)的磁性開關(guān)則是用來檢測(cè)氣缸活塞位置，即檢測(cè)活塞的運(yùn)動(dòng)行程的。

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)。圖2是帶磁性開關(guān)氣缸的工作原理圖。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)，在控制回路設(shè)計(jì)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2 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)色和棕色兩根引出線，使用時(shí)藍(lán)色引出線應(yīng)連接到輸入公共端，棕色引出線應(yīng)連接到信號(hào)輸入端。磁性開關(guān)的內(nèi)部電路如圖3中虛線框內(nèi)所示。

圖3 磁性開關(guān)內(nèi)部電路

2.單電控電磁換向閥

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4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4 單電控電磁換向閥的工作原理

根據(jù)以上基本組成元件，設(shè)計(jì)控制回路如圖5：

圖5 電氣控制回路

（作者單位：哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

（編輯 劉麗娜）