4.2.2 加工单元的气动控制回路连接与调试
1.任务引入
本任务将加工单元作为一个独立的控制系统，认识加工单元气动元件的功能和使用方法，学习加工单元的气动控制回路，根据气动控制回路图进行实际连接与调整，并调整相关气动元件，使各气缸的初始状态正确、运行平稳、位置检测正确。
2.任务目标
1）知识目标
识别加工单元的气动元件。
2）技能目标
能够对加工单元的气动控制回路进行连接和调试。
3）素养目标
培养学生爱岗敬业、吃苦耐劳、遇到故障能够沉着应变的工作作风，增强岗位认同感和责任感。
3.任务分析
在供料单元中使用了标准双作用气缸作为推料机构的执行元件，当双作用气缸和滑动机构组合在一起时，既可以省力，又可以提高精度。加工单元中的加工台和滑动机构就是这样的组成，通过双作用直线型气缸推动固定在滑轨上的加工台前后移动。除了单、双作用气缸以外，还有一些特殊用途的气缸。加工单元的冲压气缸就是一个行程短、输出力较大、占用空间小的薄型气缸，而加工台则是用气动手指加上手爪来固定工件的。气缸的速度和方向控制仍然使用单控电磁换向阀实现。
4.相关知识
1）加工单元的气动元件
（1）薄型气缸。
薄型气缸属于省空间类气缸，即气缸的轴向或径向尺寸比标准气缸有较大减小的气缸。其具有结构紧凑、质量小、输出力大、占用空间小等优点，因此适合空间狭小的场合，在机械手和各种夹紧装置中应用广泛，通常用于固定夹具、在搬运中固定工件等。
薄型气缸由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封圈组成，其中缸筒的内径大小决定了气缸输出力的大小。薄型气缸的特点是：缸筒与无杆侧端盖压铸成一体，杆盖用弹性挡圈固定，缸体为方形。
智能生产线的加工单元利用薄型气缸行程短、输出力大的特点进行工件的冲压加工。双作用气缸带内置磁环，采用基本型安装方式，有专配的气缸安装板，使用压力范围不能超出气源的压力范围（0.3～1.0 MPa）。这里使用的是SMC公司CQ2系列CDQ2B50X20-D带内置磁环的双作用薄型气缸，其工作速度为50～750 mm/s，接口管径为1/4 mm，缸径为50 mm，行程为20 mm。
（2）气动手指。
气动手指又称气动夹爪或气动夹指，是利用压缩空气作为动力，用来夹取或抓取工件的执行装置，在自动化生产中广泛使用。其根据样式通常可分为开型、Y型、开闭型、三爪、滑轨和平型夹指。气动手指的缸径分为16 mm、20 mm、25 mm、32 mm和40 mm5种，其主要作用是替代人的抓取工作，可有效地提高生产效率及工作的安全性。
气动手指的工作方式通常有滑动导轨型、支点开闭型和回转驱动型。智能生产线的加工单元所使用的是SMC公司的MH系列滑动导轨型气动手指，两气爪平行开关，采用双作用动作方式，如图4-17（a）所示。其工作原理可从其中图4-17（b）和图4-17（c）中看出。
两气爪可同时移动且自动对中。气爪的内、外抓取摆角范围为40°，抓取力大。(https://www.daowen.com)
图4-17 气动手指实物和工作原理
（a）气动手指实物；（b）气爪松开状态；（c）气爪夹紧状态
2）加工单元的气动控制回路
加工单元的气动元件均采用二位五通单控电磁换向阀，各电磁换向阀均带有手动按钮和加锁钮，它们集中安装成电磁阀组固定在冲压支架后面。具体使用方法同供料单元。
加工单元气动控制回路的工作原理如图4-18所示。整个气动控制回路主要由冲压气缸、加工台伸缩气缸、气动手指和相应的电磁换向阀构成。1B1和1B2为安装在冲压气缸两个极限工作位置的磁感应接近开关，2B1和2B2为安装在加工台伸缩气缸两个极限工作位置的磁感应接近开关，3B为安装在气动手指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、加工台伸缩气缸和气动手指电磁换向阀的电磁控制端，在电磁换向阀和气缸中间的是单向节流阀，它采用排气节流方式调节气缸的速度。
3）加工单元气动控制回路的调试方法
在调试气动控制回路的过程中，仍然要遵循前述原则，将气动执行元件、气动控制元件一起调试。首先看电磁换向阀都没有得电时，3个气缸是不是处于如下的初始状态：冲压气缸处于上升状态、加工台处于伸出状态、手爪处于松开状态。然后手动控制每个气缸的动作，看每个电磁换向阀手动控制得电时，相应的气缸动作是否正确，如果有问题，检查气路连接是否有误。最后用软元件监控，使电磁换向阀得电，进行电路的排查，直到调试没有问题为止。
5.任务实施
理解了加工单元的气动控制原理和气动元件的工作方式，就可以连接气动控制回路了，连接时要遵循相关规范，即从气源处理组件出发，再到电磁换向阀，最后到气缸的快速接头，依顺序连接，连接时气管不要交叉、长度适中、插接牢靠，气管口要剪平，以防漏气。冲压气缸使用的气管口径为6 mm，其他都是4 mm。在进行操作之前还要检查设备的电源和气源，确保两者处于断开状态。
连接好气动控制回路后要进行气动控制回路的调试。调试分成两个部分，一是状态调试，二是速度调试。状态调试是指电磁换向阀没有得电时，查看各个气缸是不是在任务要求的初始位置，如果不在，则需要检查气动控制回路，并进行调整，然后通过电磁换向阀的手动控制按钮，控制气缸动作，观察气缸的动作状态是否正确。进行速度调试时，在用电磁换向阀的手动按钮控制气缸动作的同时，观察气缸的动作速度，然后调节气缸上的节流阀，使气缸的运行速度比较平稳、适中。加工单元的气动元件见表4-13。
图4-18 加工单元气动控制回路的工作原理
表4-13 加工单元的气动元件
气动控制回路调整好后，需进行气管绑扎，每隔80 mm左右绑扎一次，绑扎要均匀，绑扎带剪切时，剪切点凸出不大于1 mm，使气动控制回路干净利落、气管绑扎有序。
6.任务评价
任务评价见表4-14。
表4-14 任务评价
