基于YL-235A型光機(jī)電一體化設(shè)備的工件分揀裝置設(shè)計(jì)

張書博 陳東瓊

摘要：機(jī)電一體化課程是中等職業(yè)學(xué)校機(jī)電類專業(yè)學(xué)生在校期間必修的一門綜合性較強(qiáng)的課程，我校在開(kāi)設(shè)這門課程時(shí)，引入了亞龍YL-235A型光機(jī)電一體化設(shè)備，以這套設(shè)備為載體，重點(diǎn)開(kāi)展理實(shí)一體化教學(xué)。本文以工件分揀裝置為例，講述亞龍YL-235A型光機(jī)電一體化設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能的基本方法。

Abstract： Mechatronics course is a compulsory and comprehensive course for students majoring in Mechatronics in secondary vocational schools. When setting up this course， our school introduced YalongYL-235A optical mechatronics equipment， and focused on theoretical and practical integration teaching with this equipment as the carrier. Taking the workpiece sorting device as an example， this paper describes the basic method of realizing the function of Yalong YL-235A optical electromechanical integration equipment.

關(guān)鍵詞：光機(jī)電一體化;亞龍YL-235A;工件分揀

Key words： optical electromechanical integration;yalong YL-235A;workpiece sorting

中圖分類號(hào)：TP273??????????????????????????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A????????????????????????????????? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）21-0256-02

0? 引言

工件分揀，指的是針對(duì)不同顏色、不同材質(zhì)的工件，對(duì)其進(jìn)行分類識(shí)別和揀出歸類。本文以亞龍YL-235A型光機(jī)電一體化設(shè)備為基礎(chǔ)，進(jìn)行工件分揀裝置的設(shè)計(jì)討論，主要從控制要求、工件分類識(shí)別和揀出歸類的實(shí)現(xiàn)方法、設(shè)備組裝要求、電氣原理及安裝、控制程序編寫等方面進(jìn)行講述。

1? 控制要求

某生產(chǎn)線加工金屬、白色塑料和黑色塑料三種工件，在該生產(chǎn)線的終端有一個(gè)分揀裝置，將這三種工件分別送達(dá)不同的地方。按下啟動(dòng)按鈕后，設(shè)備啟動(dòng)開(kāi)始工件分揀，皮帶輸送機(jī)以10Hz的頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行，等待工人將工件從位置D的進(jìn)料口放入，當(dāng)進(jìn)料口檢測(cè)到有工件時(shí)，皮帶輸送機(jī)以25Hz的頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行，如果是金屬工件，則在位置A由氣缸I推入出料斜槽I;如果是白色塑料工件，則在位置B由氣缸II推入出料斜槽II;如果是黑色塑料工件，則在位置C由氣缸III推入出料斜槽III。當(dāng)工件被推入出料斜槽、氣缸活塞桿縮回后，皮帶輸送機(jī)以10Hz的頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行，等待下一個(gè)工件的到來(lái)。按下停止按鈕，設(shè)備在分揀完當(dāng)前工件后才停止工作。[1]

該工件分揀裝置的設(shè)備示意圖如圖1所示。

2? 基本知識(shí)

為了實(shí)現(xiàn)控制要求的功能，需要用到傳感器對(duì)工件進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)用到氣缸和電磁閥對(duì)工件進(jìn)行揀出。

2.1 實(shí)現(xiàn)工件分類識(shí)別的方法

2.1.1 位置D的進(jìn)料口檢測(cè)傳感器? 此處，利用電容傳感器實(shí)現(xiàn)進(jìn)料口位置的工件檢測(cè)。該傳感器是以電容器為傳感元件，在接通電源之后，當(dāng)有工件靠近電容器的電極時(shí)，會(huì)引起振蕩器的震蕩;當(dāng)沒(méi)有工件靠近電容器的電極時(shí)，振蕩器不會(huì)產(chǎn)生振蕩。電容傳感器會(huì)將振蕩和不振蕩兩種情況分別轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)的通斷信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)物體靠近的目的。

2.1.2 位置A的金屬工件檢測(cè)傳感器? 此處，利用電感傳感器實(shí)現(xiàn)金屬工件的識(shí)別。該傳感器可以在檢測(cè)處產(chǎn)生一個(gè)交替變化的磁場(chǎng)，當(dāng)金屬工件靠近傳感器的檢測(cè)面時(shí)，會(huì)引起傳感器中的振蕩器變化，進(jìn)而將振蕩和不振蕩兩種情況分別轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)的通斷信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)金屬物體靠近的目的。

2.1.3 位置B的白色塑料工件檢測(cè)傳感器、位置C的黑色塑料工件檢測(cè)傳感器? 此處，利用光纖傳感器實(shí)現(xiàn)白色工件和黑色工件的區(qū)分。該傳感器并不能區(qū)分金屬工件和塑料工件，它是利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行信號(hào)傳輸，將發(fā)射器發(fā)出的光線用光導(dǎo)纖維引導(dǎo)到檢測(cè)點(diǎn)，再通過(guò)光導(dǎo)纖維將檢測(cè)到的光信號(hào)引導(dǎo)到接收器來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。光纖傳感器可根據(jù)檢測(cè)到的光信號(hào)的強(qiáng)弱，實(shí)現(xiàn)對(duì)白色工件和黑色工件的區(qū)分。

2.1.4 傳感器的電路連接? 在亞龍YL-235A型光機(jī)電一體化設(shè)備中，以上三種傳感器均為直流三線制傳感器，這類傳感器有黑色、棕色、藍(lán)色三根連接線。其中，黑色線為信號(hào)線，接PLC的輸入端;棕色線接24V直流電源的正極;藍(lán)色線接24V直流電源的負(fù)極。[2]

2.2 實(shí)現(xiàn)工件揀出歸類的方法? 在工件識(shí)別的基礎(chǔ)上，利用氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行揀出操作。在亞龍YL-235A型光機(jī)電一體化設(shè)備中，氣動(dòng)系統(tǒng)主要包括能源部件、控制元件、執(zhí)行元件和輔助裝置四大部分，根據(jù)控制要求，執(zhí)行元件選擇雙作用單出氣缸，控制元件選擇二位五通單控電磁閥。

3? 電氣控制原理設(shè)計(jì)

3.1 確定I/O分配

根據(jù)控制要求，啟動(dòng)按鈕和停止按鈕各分配一個(gè)輸入端，ABCD四個(gè)位置的傳感器各分配一個(gè)輸入端，三個(gè)氣缸的前后限位各分配一個(gè)輸入端，共計(jì)使用12個(gè)輸入端。

根據(jù)控制要求，變頻器控制輸送帶分別以兩種速度進(jìn)行正轉(zhuǎn)，給變頻器分配3個(gè)輸出端，三個(gè)氣缸各分配一個(gè)輸出端，共計(jì)使用6個(gè)輸出端。[3]

3.2 確定I/O分配表

該工件分揀裝置的I/O分配表如表1所示。

3.3 電氣原理圖

該工件分揀裝置的電氣原理圖如圖2所示。

4? 機(jī)械部分安裝

根據(jù)控制要求，主要完成皮帶輸送機(jī)和傳感器的安裝。在安裝皮帶輸送機(jī)時(shí)需要注意：一是要將主輥筒和皮帶輥筒調(diào)節(jié)平行;二是調(diào)節(jié)輸送機(jī)的皮帶，確保皮帶松緊適度;三是在聯(lián)接電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸和皮帶輸送機(jī)主輥筒軸時(shí)，要確保兩軸中心線的偏差在允許的范圍內(nèi)，否則設(shè)備會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)縮短聯(lián)軸器壽命。

5? 線路安裝

線路安裝階段共分為兩個(gè)步驟：

一是要按照電氣原理圖完成接線，在此過(guò)程中，YL-235A型光機(jī)電一體化設(shè)備提供兩種型號(hào)的安全線，只需按各元器件的使用要求完成插線即可。二是對(duì)接好的電路進(jìn)行檢查，并調(diào)試傳感器滿足使用要求。

6? 部分參考程序

根據(jù)控制要求，編寫該工件分揀裝置的部分參考程序如圖3。

7? 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)調(diào)試，該系統(tǒng)能夠良好地完成工件分揀任務(wù)。同時(shí)，該系統(tǒng)涉及了傳感器技術(shù)、氣動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用、電機(jī)學(xué)、可編程控制器、變頻調(diào)速技術(shù)等多門課程知識(shí)，具有很強(qiáng)的綜合性，將學(xué)生在書本上學(xué)到的理論知識(shí)，與實(shí)際應(yīng)用較好的結(jié)合在一起，對(duì)中職階段機(jī)電類專業(yè)的學(xué)習(xí)具有很好的借鑒作用。該系統(tǒng)同樣存在一定的不足：一是沒(méi)有對(duì)某些突發(fā)情況可能引起的安全問(wèn)題進(jìn)行討論;二是對(duì)人機(jī)交互（例如觸摸屏的應(yīng)用）的設(shè)計(jì)使用不足。以上不足，還需在之后的教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)一步加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊少光.機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試賽題集[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]楊少光.機(jī)電一體化設(shè)備的組裝與調(diào)試[M].南寧：廣西教育出版社，2009.

[3]袁浩威.基于亞龍YL-235A的工件識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子世界，2019（15）：151-152.