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1、项目四 装配单元安装与调试知识目标掌握装配单元的组成与工作过程掌握装配机械手的结构与运行过程掌握落料机构的结构与工作过程掌握回转台的结构与工作过程掌握回转气缸的结构与工作原理掌握导向气缸的结构与工作原理掌握装配单元机械部分安装接线方法、步骤掌握装配单元气动系统的连接、调试方法、步骤掌握装配单元PLC控制系统的设计方法掌握装配单元电气控制线路的接线方法、步骤能力目标能够准确叙述装配单元的功能及组成能够绘制出装配单元的电气原理图能够绘制出装配单元的气动原理图能够完成装配单元机械、气动系统的安装及调试能够完成装配单元的PLC控制系统设计、安装及调试能够正确调整传感器的安装位置能够正确调整回转气缸的回
2、转角度素质目标遵循国家标准，操作规范工作细致，态度认真团结协作，有创新精神项目描述装配单元的功能是完成将该单元料仓内的黑色、白色或金属小圆柱工件嵌入到放置在装配料斗的待装配工件中的装配过程。本项目主要学习机械手的控制及供料控制。第一节 装配单元的结构与工作过程一、装配单元的结构装配单元的结构组成包括：管形料仓，供料机构，廻转物料台，机械手，待装配工件的定位机构，气动系统及其阀组，信号采集及其自动控制系统，以及用于电器连接的端子排组件，整条生产线状态指示的信号灯和用于其他机构安装的铝型材支架及底板，传感器安装支架等其它附件。其中，机械装配图如图4-1所示。图 4-1 装配单元机械装配图 1、管形
3、料仓 管形料仓用来存储装配用的金属、 黑色和白色小圆柱零件。 它由塑料圆管和中空底座构成。 塑料圆管顶端放置加强金属环，以防止破损。小工件竖直放入料仓的空心圆管内，由于二者之间有一定的间隙，使其能在重力作用下自由下落。为了能对料仓供料不足和缺料时报警，在塑料圆管底部和底座处分别安装了2个漫反射光电传感器（E3Z-L型），并在料仓塑料圆柱上纵向铣槽，以使光电传感器的红外光斑能可靠照射到被检测的物料上。如图 4-2 所示。光电传感器的灵敏度调整应以能检测到黑色物料为准则。 图 4-2 落料机构示意图 2、落料机构 图4-2 给出了落料机构剖视图。料仓底座的背面安装了两个直线气缸，上面的气缸称为顶料
4、气缸，下面的气缸称为挡料气缸。系统气源接通后，顶料气缸的初始位置处在缩回状态，挡料气缸的初始位置处在伸出状态。这样，当从料仓上面放下工件时，工件将被挡料气缸活塞杆终端的挡块阻挡而不能落下。 需要进行落料操作时，首先使顶料气缸伸出，把次下层的工件夹紧，然后挡料气缸缩回，工件掉入廻转物料台的料盘中。之后挡料气缸复位伸出，顶料气缸缩回，次下层工件跌落到挡料气缸终端挡块上，为再一次供料作准备。 3、回转物料台 该机构由气动摆台和两个料盘组成，气动摆台能驱动料盘旋转180度，从而实现把从供料机构落下到料盘的工件移动到装配机械手正下方的功能，其结构如图4-3所示。图中的光电传感器1和光电传感器2分别用来检
5、测左料盘和右料盘是否有零件。两个光电传感器均选用CX-441 型。 图 4-3 回转物料台的结构 4、装配机械手（1）装配机械手结构装配机械手整体外形如图4-4所示。装配机械手装置是一个三维运动的机构，它由水平方向移动和竖直方向移动的2个导向气缸和气动手指组成。（2）装配机械手的运行过程 装配机械手是整个装配单元的核心。当装配机械手正下方的回转物料台右料盘上有小圆 柱零件，且装配台侧面的光纤传感器检测到装配台上有待装配工件的情况下，机械手从初始 状态开始执行装配操作过程。 PLC 驱动与竖直移动气缸相连的电磁换向阀动作，由竖直移动带导杆气缸驱动气动手指向下移动，到位后，气动手指驱动手爪夹紧物料
6、，并将夹紧信号通过磁性开关传送给 PLC， 在PLC控制下，竖直移动气缸复位，被夹紧的物料随气动手指一并提起，离开右料盘，提升到上限位后，水平移动气缸在与之对应的换向阀的驱动下，活塞杆伸出，移动到前限位后，竖直移动气缸再次被驱动下移，移动到下限位位置，气动手指松开，经短暂延时，竖直移动气缸和水平移动气缸缩回，机械手恢复初始状态。在整个机械手动作过程中，除气动手指松开到位无传感器检测外，其余动作的到位信号检测均采用与气缸配套的磁性开关，将采集到的信号反馈给 PLC为输入信号，由PLC 输出信号驱动电磁阀换向，使由气缸及气动手指组成的机械手按程序自动运行。 图 4-4 装配机械手的整体外形5、装配
7、台料斗输送单元运送来的待装配工件直接放置在该机构的料斗定位孔中，由定位孔与工件之间的较小的间隙配合实现定位，从而完成准确的装配动作和定位精度。如图4-5所示。为了确定装配台料斗内是否放置了待装配工件，使用了光纤传感器进行检测。料斗的侧面开了一个M6的螺孔，光纤传感器的光纤探头就固定在螺孔内 。图 4-5 装配台料斗6、警示灯本工作单元上安装有红、橙、绿三色警示灯，它是作为整个系统警示用的。警示灯有五根引出线，黄绿双色线（地线）、红色线（红色灯控制线）、黄色线（橙色灯控制线）、绿色线（绿色灯控制线）、黑色线（信号灯公共控制线）。接线如图 4-6 所示。图 4-6 警示灯及其接线二、装配单元的工作
8、过程装配单元各气缸的初始位置是挡料气缸处于伸出状态，顶料气缸处于缩回状态，料仓上已经有足够的小圆柱零件；装配机械手的升降气缸处于提升状态，伸缩气缸处于缩回状态；气爪处于松开状态。若设备已准备好，按下启动按钮，装配单元启动，如果回转台上的左料盘内没有小圆柱零件，就执行下料操作；如果左料盘内有零件，而右料盘内没有零件，执行回转台回转操作。需要进行落料操作时，首先使顶料气缸伸出，把次下层的工件夹紧，然后挡料气缸缩回，工件掉入廻转物料台的料盘中。之后挡料气缸复位伸出，顶料气缸缩回，次下层工件跌落到挡料气缸终端挡块上，为再一次供料作准备。 如果回转台上的右料盘内有小圆柱零件且装配台上有待装配工件，执行装
9、配机械手抓取小圆柱零件，放入待装配工件中的操作。装配机械手的动作过程是：下降-夹紧-上升-伸出-下降-放松-上升-缩回。完成装配任务后，装配机械手应返回初始位置，等待下一次装配。第二节 相关知识装配单元所使用气动执行元件包括标准直线气缸、气动手指、气动摆台和导向气缸，前二种气缸在前面的项目实训中已叙述，下面只介绍气动摆台和导向气缸。一、摆台气缸 气缸的种类很多，一般按气缸的结构特征、功能、驱动方式或安装方法等进行分类。按结构特征，气缸主要分为活塞式气缸和膜片式气缸两种。按运动形式分为直线运动气缸和摆动气缸两类。 回转物料台的主要器件是摆台气缸。摆台气缸又名旋转气缸，摆动气缸。1、 定义 摆台气
10、缸是利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运动的气动执行元件，用于物体的转位。主要用于翻转、分类、夹紧、阀门的开闭以及机器人的手臂动作等场合。2、 回转原理摆台气缸是由直线气缸驱动齿轮齿条实现回转运动，回转角度能在090 度和 0180 度之间任意可调，而且可以安装磁性开关，检测旋转到位信号，多用于方向和位置需要变换的机构。如图 4-7 所示。图 4-7 气动摆台3、摆台气缸的调节摆台气缸的回转角度能在0180度范围任意可调。当需要调节回转角度或调整摆动位置精度时，首先应松开调节螺杆上的反扣螺母，通过旋入和旋出调节螺杆，从而改变回转凸台的回转角度，调节螺杆1和调节螺杆2分别用于左旋和右旋角度的调整。当调整好摆动角度后，应将反扣螺母与基体反扣锁紧，防止调节螺杆松动，造成回转精度降低。 回转到位的信号是通过调整气动摆台滑轨内的2个磁性开关的位置实现的，图4-8是调整磁性开关位置的示意图。磁性开关安装在气缸体的滑轨内，松开磁性开关的紧固定位螺丝，磁性开关就可以沿着滑轨左右移动，确定开关位置后，旋紧固定位螺丝，即可完成位置的调整。图 4-8 磁性开关位置调整示意二、导向气缸 1、定义导向气缸是指具有导向功能的气缸。 一般为标准气缸和导向装置的集合体。导向气缸具有导向精度高，抗扭转力矩、承载能力强、工作平稳等特点。装配单元用于驱动装配机械手水平方向移动的
