时间继电器在生产线自动供料机构中的应用与研究

黑龙江 杜丽萍 郑翘

时间继电器在生产线自动供料机构中的应用与研究

黑龙江 杜丽萍 郑翘

本文通过分析研究选择电气控制元器件，并以生产线上的供料机构为例，设计控制回路，从而完成生产线上的供料机构的设计与安装。

时间继电器；生产线自动供料机构；应用

生产线上的供料机构是起始机构，在整个系统中，起着向系统中的其他机构提供原料的作用。具体的功能是：按照需要将放置在料仓中待加工工件（原料）自动地推到物料台上，保持两秒后，然后将其输送到其他工作站上。

考虑到需要保持两秒钟时间，可以在选择电器元件上选择用时间继电器控制推料气缸的时间。时间继电器是指从得到输入信号（线圈的通电或断电）开始，经一定延时后才输出信号（触头的闭合或断开）的继电器。

一、时间继电器的种类

1.时间继电器按动作原理不同主要有电磁式、空气阻尼式、晶体管式等，具有如下特点：

（1）电磁式时间继电器结构简单、价格低廉，但延时较短（一般延时只有0.3～5.5秒），一般只能用于直流断电延时。

（2）空气阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器，延时准备度低，有通电延时和断电延时两种。

（3）同步电动机式时间继电器延时准备度高、延时范围大，但价格昂贵。

2.时间继电器按照延时方式不同有通电延时性和断电延时性

（1）通电延时型时间继电器是接受输入信号后延迟一定的时间，输出信号才发生变化；当输入信号消失后，输出瞬时复原。

（2）断电延时性时间继电器是接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号；当输入信号消失后，延迟一定时间，输出才复原。

根据直流电磁式时间继电器具有结构简单、寿命长、允许通电次数多等优点，为了适应生产线上供料机构的往复性、供料次数多等特点，选择直流电磁式时间继电器。

时间继电器在气动系统的电气控制回路中主要用于通电延时和断电延时，其触点可分为通电延时触点和断电延时触点两类。其图形符号与时序图如图1所示。

图1 图形符号与时序图

二、供料机构的基本组成

供料机构主要组成为：工件装料管、工件推出装置、支撑架、阀组、时间继电器、停止按钮和启动按钮、走线槽、底板等。

该部分的工作原理是：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而夹紧气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使夹紧气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工作站。

本供料机构中所使用的传感器是接近传感器，它利用传感器对所接近的物体具有的敏感特性来识别物体的接近，并输出相应开关信号，因此，接近传感器通常也称为接近开关。接近传感器有多种检测方式，包括利用电磁感应引起的检测对象的金属体中产生的涡电流的方式、捕捉检测体的接近引起的电气信号的容量变化的方式、利用磁石和引导开关的方式、利用光电效应和光电转换器件作为检测元件等等。以下重点介绍磁性开关的工作原理及特点。

1.磁性开关

本机构中所使用的气缸是带磁性开关的气缸。这些气缸的缸筒采用导磁性弱、隔磁性强的材料，如硬铝、不锈钢等。在非磁性体的活塞上安装一个永久磁铁的磁环，这样就提供了一个反映气缸活塞位置的磁场。而安装在气缸外侧的磁性开关则是用来检测气缸活塞位置，即检测活塞的运动行程的。

有触点式的磁性开关用舌簧开关作磁场检测元件。舌簧开关成型于合成树脂块内，并且一般还有动作指示灯、过电压保护电路也塑封在内。图2是带磁性开关气缸的工作原理图。当气缸中随活塞移动的磁环靠近开关时，舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合；当磁环移开开关后，簧片失磁，触点断开。触点闭合或断开时发出电控信号，在控制回路设计中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。

图2 带磁性开关气缸的工作原理图

在磁性开关上设置的LED显示用于显示其信号状态，供调试时使用。磁性开关动作时，输出信号“1”，LED亮；磁性开关不动作时，输出信号“0”，LED不亮。磁性开关的安装位置可以调整，调整方法是松开它的紧定螺栓，让磁性开关顺着气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺栓。磁性开关有蓝色和棕色两根引出线，使用时蓝色引出线应连接到输入公共端，棕色引出线应连接到信号输入端。磁性开关的内部电路如图3中虚线框内所示。

图3 磁性开关内部电路

2.单电控电磁换向阀

顶料或推料气缸，其活塞的运动是依靠向气缸一端进气，并从另一端排气，再反过来，从另一端进气，一端排气来实现的。气体流动方向的改变则由能改变气体流动方向或通断的控制阀即方向控制阀加以控制。在自动控制中，方向控制阀常采用电磁控制方式实现方向控制，称为电磁换向阀。

电磁换向阀是利用其电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸力使阀芯切换，达到改变气流方向的目的。图4所示是一个单电控二位三通电磁换向阀的工作原理示意。

图4 单电控电磁换向阀的工作原理

根据以上基本组成元件，设计控制回路如图5：

图5 电气控制回路

（作者单位：哈尔滨职业技术学院）

（编辑 刘丽娜）