4.3.2 装配单元的气动控制回路连接与调试
1.任务引入
本任务是将装配单元作为一个独立的控制系统，了解相关气动元件的使用方法后，根据连接气动控制回路并进行状态调整，即调节气动元件，使设备的初始状态、运行状态等符合要求。
2.任务目标
1）知识目标
识别装配单元的气动元件。
2）技能目标
能够对装配单元气动控制回路进行连接和调试。
3）素养目标
3.任务分析
装配单元的气动执行由6个气缸来完成，分别是供料机构的顶料和挡料气缸，物料回转台的摆动气缸与装配机械手的伸缩、升降气缸和气动手指。这些气缸都是双作用缸，因此需要6个控制气缸的二位五通单控电磁换向阀。这些电磁换向阀分别对供料、位置变换和装配动作气路进行控制，以改变各自的动作状态。
电磁阀组的型号和前面两个单元相同，仍然是单控电磁换向阀。顶料和挡料气缸是笔形气缸，其行程相对供料单元而言较短，根据气缸行程标准，这里伸出行程为30 mm，而缸径的标准为16 mm。气动手指气缸是缸径为20 mm、型号为SMC的MHZ2-20D平行开闭型的两爪手指，抓取力足够抓取工件。
4.相关知识
1）装配单元的气动元件
（1）摆动气缸。
摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内做往复回转运动的气动执行元件，多用于物体的转动、工件的翻转、阀门的开闭以及工业机器人的手臂动作等。摆动气缸按结构特点有叶片式摆动气缸、齿轮齿条式摆动气缸和伸摆气缸。叶片式摆动气缸有单叶片式和双叶片式，单叶片式可实现小于360°的往复摆动，而双叶片式只能实现小于180°的往复摆动。齿轮齿条式摆动气缸的回转角度不受限制，可超过360°（实际使用中一般不超过360°），但不宜太大，否则齿条太长不合适。
装配单元使用齿轮齿条式摆动气缸来实现回转机构的回转运动，齿轮齿条式摆动气缸是由直线气缸驱动齿轮齿条实现回转运动的，回转角度在0°～90°和0°～180°范围内可任意调节，而且可以安装磁性开关，检测旋转到位信号。
摆动气缸的回转角度在0°～180°范围内可任意调节。当需要调节回转角度或调整摆动位置精度时，应首先松开调节螺杆上的反扣螺母，通过旋入和旋出调节螺杆，改变物料回回转台的回转角度，调节螺杆用于左旋和右旋角度的调整，当调整好摆动角度后，应将反扣螺母与基体反扣锁紧，防止调节螺杆松动，导致回转精度降低。
装配单元摆动气缸使用的是CHELIC的带缓冲装置的双作用气缸RTB10，缸径为15 mm，扭力矩为1.5 N·m，摆动角度为180°，可调整角度范围为0°～180°。
回转到位的信号是通过调整摆动气缸滑轨内的2个磁性开关的位置实现的。磁性开关安装在气缸体的滑轨内，松开磁性开关的紧定螺栓，磁性开关就可以沿着滑轨左右移动。确定开关位置后，旋紧紧定螺栓，即可完成位置的调整。
（2）导杆气缸。(https://www.daowen.com)
导杆气缸是指具有导向功能的气缸，一般为标准气缸和导向装置的集合体。与无杆气缸相比，导杆气缸能承受的负载和力矩较大，可用于伸缩、升降和限位等。其特点是结构紧凑、紧固，导向精度高，抗扭转力矩、承载能力强，工作平稳等。导杆气缸的驱动单元和导向装置构成一个整体，并可根据具体要求选择安装滑动轴承或滚动轴承支撑。滑动轴承式导杆气缸价格相对较低，但是精度会随着时间的推移降低；滚动轴承式导杆气缸价格相对较高，但是滚动轴承的使用时间更长。因此，在精度要求不是很高，且不频繁运动的场合，可以选用滑动轴承式导杆气缸。
装配单元的装配机械手臂的水平运动和垂直运动都是依靠两个导杆气缸驱动的，这里采用的是滑动轴承式导杆气缸，其输出力矩大，导向精度高，能够控制装配机械手和手爪在一定方向上运动。此外，导杆气缸除了起导向作用外，还能够通过导杆调整机构的运行行程来控制装配机械手的伸出和缩回行程范围及手爪的升降行程范围。
导杆气缸各部分的说明如下。
①安装支架，用于导杆导向件的安装和导杠气缸整体的固定。
②连接件安装板，用于固定其他需要连接到该导杠气缸上的物件，并将两导杆和直线型气缸活塞杆的相对位置固定，当直线型气缸的一端接通压缩空气后，活塞被驱动做直线运动，活塞杆也一起移动，被连接件安装板固定到一起的两导杆也随活塞杆伸出或缩回，从而实现导杠气缸的整体功能。
③行程调整板安装在导杆末端，用于调整导杆气缸的伸出行程。具体调整方法是松开行程调整板上行程限位缓冲器的紧定螺钉，让行程限位器可以在行程板上旋入或旋出，当达到理想的伸出距离以后，再完全锁紧紧定螺钉，完成行程的调节。
④直线型气缸是整个导杆气缸的动力来源，用于驱动导杆气缸动作。
⑤磁性开关用于检测导杆气缸状态，一共有两个，一个用于检测伸出到位，一个用于检测缩回到位。磁性开关的调整要在调整好行程后再进行，否则当导杆气缸行程变化后，活塞杆上的磁环位置也会发生变化，导致磁性开关检测不到位置信号。
2）装配单元的气动控制回路
装配单元的气动控制回路中的各气缸的初始位置为：挡料气缸处于伸出状态，顶料气缸处于缩回状态，管形料仓上已经有足够的小圆柱工件，装配机械手的升降气缸处于提升状态，伸缩气缸处于缩回状态，手爪处于松开状态。在进行气路连接时，首先要确保气缸的初始位置满足条件，连接的气管不要交叉。
5.任务实施
1）气路连接
理解装配单元的气动控制原理和气动元件的工作方式，根据气动控制回路图连接气路。连接气路之前首先要检查设备的电源和气源，确保两者处于断开状态。连接气路时要遵循一定的规范，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，根据气动控制回路图逐个连接元器件。为便于整理和绑扎，左侧的3个电磁换向阀连接到装配机械手上，右侧的3个电磁换向阀分别连接到供料机构的摆动气缸上，这样可避免气管交叉。连接气管时要符合一定的规范，气管不能交叉，应长度适中，插接牢靠，气管口要剪平，以防漏气。
2）气路调试
连接好气路后进行气路调试。首先调试初始位置，初始位置要满足设备的要求。初始位置调试是指电磁换向阀没有得电时，查看各个气缸是否在系统要求的初始位置，如果不在，则需要检查气路，并进行调整。初始位置无误后，通过电磁换向阀的手动按钮，逐个控制气缸动作，看动作是否正确、动作位置是否合理，尤其是摆动气缸的摆动角度和装配机械手的伸缩、升降位置。
调整摆动气缸的摆动角度，使摆动气缸的摆动角度满足气缸初始位置后，两边的料槽都能够正好对应供料仓的正下方和装配机械手的正下方。摆动气缸的电磁换向阀不得电时，调整物料回转台的水平度，向管形料仓内放入一个小工件，使挡料气缸缩回，要求放入的小工件能够正好落入左侧的小料盘。手动控制装配机械手下降，下降后手爪正好在右料盘的中间位置。手动控制摆动气缸的电磁换向阀得电，使摆动气缸旋转180°。重复上述步骤，调整旋转后的位置。
设备调整完成后，通过电磁换向阀的手动控制按钮控制气缸动作，通过单向节流阀调整气缸的运行速度，使气缸的运行速度平稳、适中。所有调试工作结束后，整理气管。
6.任务评价
任务评价见表4-19。
表4-19 任务评价
