第四章 加工单元的结构与控制

4.1 加工单元的结构 4.1.1 加工单元的功能

加工单元的功能是完成把待加工工件从物料台移送到加工区域冲压气缸的正下方；完成对工件的冲压加工，然后把加工好的工件重新送回物料台的过程。如图4-1所示为加工单元实物的全貌 4.1.2加工单元的结构组成

加工单元主要结构组成为：物料台及滑动机构，加工（冲压）机构，电磁阀组，接线端口，PLC模块，急停按钮和启动/停止按钮，底板等，加工机构的总成如图4-2所

1．物料台及滑动机构

物料台及滑动机构如图4-3所示。物料台用于固定被加工件，并把工件移到加工（冲压）机构正下方进行冲压加工。它主要由手爪气动、手指、物料台伸缩气缸、线性导轨及滑块、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。

滑动物料台的工作原理：滑动物料台在系统正常工作后的初始状态为伸缩气缸伸出，物料台气动手爪张开的状态，当输送机构把物料送到料台上，物料检测传感器检测到工件后，PLC控制程序驱动气动手指将工件夹紧→物料台回到加工区域冲压气缸下方→冲压气缸活塞杆向下伸出冲压工件→完成冲压动作后向上缩回→物料台重新伸出→到位后气动手指松开的顺序完成工件加工工序，并向系统发出加工完成信号。为下一次工件到来加工做准备。

在移动料台上安装一个漫射式光电开关。若物料台上没有工件，则漫射式光电开关均处于常态；若物料台上有工件，则光电接近开关动作，表明物料台上已有工件。该光电传感器的输出信号送到加工单元PLC的输入端，用以判别物料台上是否有工件需进行加工；当加工过程结束，物料台伸出到初始位置。同时，PLC通过通信网络，把加工完成信号回馈给系统，以协调控制。

移动料台上安装的漫射式光电开关仍选用OMRON公司的E3Z-L型放大器内置型光电开关（细小光束型），该光电开关的原理和结构以及调试方法在前面已经介绍过了。

移动料台伸出和返回到位的位置是通过调整伸缩气缸上两个磁性开关位置来定位的。要求缩回位置位于加工冲头正下方；伸出位置应与输送单元的抓取机械手装置配合，确保输送单元的抓取机械手能顺利地把待加工工件放到料台上。 2、加工（冲压）机构

加工（冲压）机构如图4-4所示。加工机构用于对工件进行冲压加工。它主要由冲压气缸、冲压头、安装板等组成。

冲压台的工作原理：当工件到达冲压位置既伸缩气缸活塞杆缩回到位，冲压缸伸出对工件进行加工，完成加工动作后冲压缸缩回，为下一次冲压做准备。

冲头根据工件的要求对工件进行冲压加工，冲头安装在冲压缸头部。安装板用于安装冲压缸，对冲压缸进行固定。

加工单元机械部件的装配和调整请参阅“YL-335A机械装配手册”。

3、电磁阀组

加工单元的气爪、物料台伸缩气缸和冲压气缸均用三个二位五通的带手控开关的单电控电磁阀控制，三个控制阀集中安装在带有消声器的汇流板组成，如图4-5所示。图中，前面的冲压缸控制电磁阀所配的快速接头口径较大，这是由于冲压缸对气体的压力和流量要求比较高，冲压缸的配套较粗气管的缘故。

图4-5 电磁阀组

这三个阀分别对冲压气缸、物料抬手爪气缸和物料台伸缩气缸的气路进行控制，以改变各自的动作状态。

电磁阀所带手控开关有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2种位置。在进行设备调试时，使手控开关处于开启位置，可以使用手控开关对阀进行控制，从而实现对相应气路的控制，从而实现对相应气路的控制，以改变冲压缸等执行机构的控制，达到调试的目的。 4.1.3 气动控制回路

本工作单元气动控制回路的工作原理如图4-6所示。1B1和1B2为安装在冲压气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，2B1和2B2为安装在物料台伸缩气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，3B1为安装在手爪气缸工作位置的磁感应接近开关。1Y1、2Y1和3Y1分别为控制冲压气缸、物料台伸缩气缸和手爪气缸的电磁阀的电磁控制端。

图4-6 加工单元气动控制回路工作原理图

从图4-6可以看到，当气源接通时，料台伸出气缸的初始状态是在伸出位置。这一点，在进行气路安装时应予注意。 4.2 加工单元的PLC控制及编程 4.2.1 PLC的I/O 接线

本单元中，传感器信号占用6个输入点，留出2个点提供给提供给急停按钮和启/停按钮作本地主令信号，则所需的PLC I/O点数为8点输入/3点输出，选用西门子S7-222 AC/DC/RLY主单元，共8点输入和6点继电器输出，加工单元的I/O接线原理图如图4-7所示，接线端口的端子接线图则如图4-8所示。