4.1.1 供料单元机械结构的安装
1.任务引入
供料单元是自动化生产线的起始单元，为系统中其他工作单元提供原料，可自动供给将多种原料，这其中还可能包括原料的干燥处理、配色处理以及原料的按比例回收利用，它能够实行高度的自动化控制、监测等，并能满足24 h不停机的生产需要。自动供料系统可以根据实际的需要设计成不同形式。在无人化的自动生产车间，供料单元与自动供料系统的配合使用可树立起现代化工厂管理的形象。常见的供料装置如图4-1所示。
图4-1 常见的供料装置
（a）称重式定量供料装置；（b）中央供料装置
2.任务目标
本任务主要是在熟悉供料单元结构和功能的基础上，用给定器材，使用合适的配件和工具，按照“供料单元的装配效果图”及其技术要求组装供料单元。组装完成后进行机械部分的检查和调整，使其满足规定的技术要求。
1）知识目标
（1）了解供料单元的基本构成和功能。
（2）掌握PLC控制系统的设计与调试方法。
2）技能目标
（1）掌握供料单元的基本安装工艺要求。
（2）掌握气动和电动元件的使用方法。
3）素养目标
（1）引导学生了解智能生产线在各个领域的应用和发展，明确新工科人才需求与自身的培养方向。
（2）培养严谨治学的科学态度及热爱劳动、健康向上的价值观。
3.任务分析
供料单元的技术要求如下。
（1）能够自动检查料仓内的物料是否充足、执行机构是否处于初始状态，如果料仓内物料充足且执行机构处于初始状态，相应传感器亮，检测信号输入至PLC，当PLC初始化检查成功后，则输出控制信号，供料单元能够将物料供给到物料台上，在供料单元没有接收到停止信号时，完成一次供料后，如果物料台无料，则继续供料。
（2）在系统运行过程中，应能够提供物料状态信号，如果物料检测传感器检测不到信号，说明物料不足，系统发出物料不足的报警信号；如果缺料传感器检测不到信号，说明物料已经没有，系统发出物料没有的报警信号。注意：物料不足和缺料的判断时间应根据供料执行速度和程序设计流程综合考虑，防止因供料间隙而误判。
（3）当供料单元在运行过程中接收到停止信号时，应该等当前供料结束后再停止，以防止器件突然停止，执行器件卡在中途或物料中途掉落，发生不必要的故障。
4.相关知识
1）供料单元的结构及功能
供料单元的结构如图4-2所示。其主要包括料仓及其底座、铝合金支架、物料检测传感器及其支架、推料气缸和顶料气缸及其支架、电磁阀组、接线排、模块底板等。
图4-2 供料单元的结构
（a）正视图；（b）俯视图
主要部件的功能如下。
（1）料仓。
料仓包括工件装料管和料仓底座，用来储存工件，工件属性根据系统控制要求进行选择，有金属、白色塑料和黑色塑料。料仓与料仓底座相连，工件垂直叠放在料仓中，直接安装在铝合金支架底座上，料仓内的最下层工件直接与铝合金底板接触，底座光滑，当推料时，形成的摩擦力较小。
（2）物料检测传感器。
物料检测传感器主要包括电感传感器和3个光电传感器，电感传感器及其支架安装在料仓底座的一边，用来检测工件的材质是否是金属，光电传感器1、2及其支架安装在另外一边，用来检测料仓内的物料是否充足，光电传感器3用来检测物料台上是否有物料，判断物料是否被成功推出到物料台上，以备机械手进行夹取。
（3）气缸及其支架。
气缸包括推料气缸和顶料气缸。顶料气缸用来将次上层的物料顶住而使物料不下滑；推料气缸用来将最下层的物料推出到物料台上。推料气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，而顶料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，首先使顶料气缸的活塞杆推出，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，再使顶料气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动地向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。
（4）电磁阀组。
电磁阀组包括一个汇流板和两个电磁阀，分别用来控制两个气缸的动作方向（伸出和缩回）。
（5）铝合金支架。
铝合金支架主要用来支撑推料机构及定位各个部件，上面的U形槽用来固定物料台工件位置。
（6）走线槽。
走线槽用来整理和放置传感器的多余引出线，使设备整洁美观。
（7）接线排。(https://www.daowen.com)
接线排包括输入和输出两部分（相对于PLC而言），输入部分用来连接设备上的所有传感器引出线，其中最上面一排接24 V，最下面一排接0 V，中间连接传感器的信号线；输出部分用来连接电磁阀控制线，最上面一排接24 V，最下面一排接0 V，根据PLC输出连接方式确定电磁阀的接线。
（8）模块底板。
模块底板用来固定整个供料单元，使其安全可靠地运行，不晃动；黄色底板安装在导轨式实训台上，可根据位置要求进行定位。
2）供料单元的工艺要求
供料单元的每一个部件都需要用螺钉进行固定，所有部件都有安装支架。安装前，将工具和器材清理和清洗干净，不得有毛刺、飞边、氧化皮、锈蚀、切屑、沙粒、灰尘、油污等。安装过程须按照设计、工艺要求和有关标准进行，环境必须清洁，注意安全，不得磕碰、划伤人和设备。先将铝合金支架安装好，然后组装各组件，最后将各组件安装到铝合金支架上，完成总装。安装好的设备应运行平稳顺畅、不卡阻。
安装应满足以下要求。
第一，装配铝合金支架时，注意调整好各条边的平行及垂直度，进行直角固定，防止铝合金支架变形和松动，锁紧螺栓。
第二，在进行气缸安装板和铝合金支架的连接时，预先在特定位置的铝型材T形槽中放置与之相配的螺母。在对该部分的铝合金型材进行连接时，一定要在相应的位置放置相应的螺母。如果没有放置螺母或没有放置足够多的螺母，将导致无法安装或安装不牢靠。
第三，机械机构固定在底板上时，需要将底板移动到操作台的边缘，螺栓从底板的反面拧入，将底板和机械机构部分的支撑型材连接起来。
第四，物料台U形挡块安装位置应合理，边沿与铝合金底板的边沿齐平。
第五，各零部件装配后的相对位置应准确，安装固定牢靠，零件无松动且不要有错位。
第六，螺钉、螺栓和螺母拧紧后，其支撑面应与被紧固零件贴合，所有内六角螺丝与平面的接触处都要套上垫片后再拧紧。
第七，所有部件需用螺钉、螺栓连接。铝合金支架用专用连接件固定，各边应平行、高度一致、无落差，与模块底板接触处无缝隙。
第八，紧固螺钉、螺栓和螺母时严禁打击或使用不合适的旋具与扳手，紧固后螺钉槽、螺母、螺钉及螺栓头部不得有损伤。
5.任务准备
1）清理安装平台
安装前，先确认安装平台已放置平衡，安装平台下的滚轮已锁紧，保障安装台平稳，四角无落差，不晃动。确认安装平台上安装槽内没有遗留的螺母、小配件或其他杂物，然后用软毛刷将安装平台清扫干净，确保导轨内没有杂物和零部件等。
2）准备器材和工具
根据安装供料单元装置侧部分所需要的设备清单清点器材，并检查各器材是否齐全，是否完好无损，如有损坏，应及时更换。在清点器材的同时，将器材放置到合适的位置。配齐所需的配件，将较小的配件放在一个固定的容器中，以方便安装时快速找到，并保证在安装过程中不遗漏小的器件或配件。供料单元设备清单见表4-1。
表4-1 供料单元设备清单
续表
机械部件的固定都是用内六角螺栓，所需的安装工具见表4-2。请根据表4-2清点工具，并将工具整齐有序地摆放在工具盒或工具袋中。
表4-2 安装工具清单
6.任务实施
1）供料单元机械结构的安装
组装供料单元机械结构时，必须按照安装图纸的要求进行操作，使用专用的工具；在安装过程中，工具最好放置在固定位置，以方便取用，提高安装效率。
安装可分步骤进行，首先是各组件的组装，包括铝合金支架和供料机构，然后再将各组件按顺序进行组装。
在安装过程中要注意，在需要预留螺母的地方要预留螺母，铝合金支架要安装牢固，不要有松动，为保障安全，裸露的铝型材端面要安装塑料封，安装时不要有空隙，其他需要紧固的地方也不要有空隙。
注意：在表面裸露的位置进行固定时，多使用沉孔螺栓，沉孔螺栓应不凸出铝型材表面，以确保后续工序正常进行，因此选用的沉孔螺栓长度要适中，不能过长或过短，应在能够保障牢靠的同时不凸出。
2）安装检查与调整
第一，用手摇动铝合金支架、料仓等组件，检查是否松动，如果松动，则需要用内六角扳手拧紧固定螺栓。
第二，用手水平拉伸推料气缸和顶料气缸，观察其动作是否顺畅，若动作不顺畅，则需要检查气缸与安装板的连接。
7.任务评价
任务评价见表4-3。
表4-3 任务评价
续表
