時間繼電器在生產線自動供料機構中的應用與研究

黑龍江 杜麗萍 鄭翹

時間繼電器在生產線自動供料機構中的應用與研究

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，并以生產線上的供料機構為例，設計控制回路，從而完成生產線上的供料機構的設計與安裝。

時間繼電器；生產線自動供料機構；應用

生產線上的供料機構是起始機構，在整個系統中，起著向系統中的其他機構提供原料的作用。具體的功能是：按照需要將放置在料倉中待加工工件（原料）自動地推到物料臺上，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間，可以在選擇電器元件上選擇用時間繼電器控制推料氣缸的時間。時間繼電器是指從得到輸入信號（線圈的通電或斷電）開始，經一定延時后才輸出信號（觸頭的閉合或斷開）的繼電器。

一、時間繼電器的種類

1.時間繼電器按動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：

（1）電磁式時間繼電器結構簡單、價格低廉，但延時較短（一般延時只有0.3～5.5秒），一般只能用于直流斷電延時。

（2）空氣阻尼式時間繼電器又稱氣囊式時間繼電器，延時準備度低，有通電延時和斷電延時兩種。

（3）同步電動機式時間繼電器延時準備度高、延時范圍大，但價格昂貴。

2.時間繼電器按照延時方式不同有通電延時性和斷電延時性

（1）通電延時型時間繼電器是接受輸入信號后延遲一定的時間，輸出信號才發生變化；當輸入信號消失后，輸出瞬時復原。

（2）斷電延時性時間繼電器是接受輸入信號時，瞬時產生相應的輸出信號；當輸入信號消失后，延遲一定時間，輸出才復原。

根據直流電磁式時間繼電器具有結構簡單、壽命長、允許通電次數多等優點，為了適應生產線上供料機構的往復性、供料次數多等特點，選擇直流電磁式時間繼電器。

時間繼電器在氣動系統的電氣控制回路中主要用于通電延時和斷電延時，其觸點可分為通電延時觸點和斷電延時觸點兩類。其圖形符號與時序圖如圖1所示。

圖1 圖形符號與時序圖

二、供料機構的基本組成

供料機構主要組成為：工件裝料管、工件推出裝置、支撐架、閥組、時間繼電器、停止按鈕和啟動按鈕、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。當活塞桿在退回位置時，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上時，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，就自動向下移動一個工作站。

本供料機構中所使用的傳感器是接近傳感器，它利用傳感器對所接近的物體具有的敏感特性來識別物體的接近，并輸出相應開關信號，因此，接近傳感器通常也稱為接近開關。接近傳感器有多種檢測方式，包括利用電磁感應引起的檢測對象的金屬體中產生的渦電流的方式、捕捉檢測體的接近引起的電氣信號的容量變化的方式、利用磁石和引導開關的方式、利用光電效應和光電轉換器件作為檢測元件等等。以下重點介紹磁性開關的工作原理及特點。

1.磁性開關

本機構中所使用的氣缸是帶磁性開關的氣缸。這些氣缸的缸筒采用導磁性弱、隔磁性強的材料，如硬鋁、不銹鋼等。在非磁性體的活塞上安裝一個永久磁鐵的磁環，這樣就提供了一個反映氣缸活塞位置的磁場。而安裝在氣缸外側的磁性開關則是用來檢測氣缸活塞位置，即檢測活塞的運動行程的。

有觸點式的磁性開關用舌簧開關作磁場檢測元件。舌簧開關成型于合成樹脂塊內，并且一般還有動作指示燈、過電壓保護電路也塑封在內。圖2是帶磁性開關氣缸的工作原理圖。當氣缸中隨活塞移動的磁環靠近開關時，舌簧開關的兩根簧片被磁化而相互吸引，觸點閉合；當磁環移開開關后，簧片失磁，觸點斷開。觸點閉合或斷開時發出電控信號，在控制回路設計中，可以利用該信號判斷推料及頂料缸的運動狀態或所處的位置，以確定工件是否被推出或氣缸是否返回。

圖2 帶磁性開關氣缸的工作原理圖

在磁性開關上設置的LED顯示用于顯示其信號狀態，供調試時使用。磁性開關動作時，輸出信號“1”，LED亮；磁性開關不動作時，輸出信號“0”，LED不亮。磁性開關的安裝位置可以調整，調整方法是松開它的緊定螺栓，讓磁性開關順著氣缸滑動，到達指定位置后，再旋緊緊定螺栓。磁性開關有藍色和棕色兩根引出線，使用時藍色引出線應連接到輸入公共端，棕色引出線應連接到信號輸入端。磁性開關的內部電路如圖3中虛線框內所示。

圖3 磁性開關內部電路

2.單電控電磁換向閥

頂料或推料氣缸，其活塞的運動是依靠向氣缸一端進氣，并從另一端排氣，再反過來，從另一端進氣，一端排氣來實現的。氣體流動方向的改變則由能改變氣體流動方向或通斷的控制閥即方向控制閥加以控制。在自動控制中，方向控制閥常采用電磁控制方式實現方向控制，稱為電磁換向閥。

電磁換向閥是利用其電磁線圈通電時，靜鐵芯對動鐵芯產生電磁吸力使閥芯切換，達到改變氣流方向的目的。圖4所示是一個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

根據以上基本組成元件，設計控制回路如圖5：

圖5 電氣控制回路

（作者單位：哈爾濱職業技術學院）

（編輯 劉麗娜）