實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)系統(tǒng)的精確定位

作者：時(shí)間：2011-03-11 來源：網(wǎng)絡(luò)

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在很多使用氣缸的氣動(dòng)控制系統(tǒng)中，僅僅依靠對(duì)活塞位置的測(cè)定已滿足不了用戶對(duì)高精度的要求。只有連續(xù)不斷地位置信號(hào)反饋與監(jiān)控，才能在不使用價(jià)格昂貴的直線電機(jī)的前提下，完成高精度的自動(dòng)化任務(wù)?，F(xiàn)在，SICK公司研發(fā)生產(chǎn)了可以按照模擬信號(hào)工作原理采集氣缸活塞運(yùn)動(dòng)位置的MPS電磁式位置傳感器，成功地將操作靈活性和高定位精度結(jié)合起來。

在氣動(dòng)系統(tǒng)的線性運(yùn)動(dòng)位置檢測(cè)中可以使用MPS電磁式位置傳感器。該系列傳感器能夠檢測(cè)的長(zhǎng)度分別為：32mm、64mm、96mm和128mm，針對(duì)要完成的任務(wù)，用戶可任意選擇（圖1）。這樣在生產(chǎn)中就能夠擁有極高的靈活性。一方面，氣缸的T形槽上不再需要為各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)安裝多個(gè)傳感器；另一方面，通過“錄返”功能省略了大量的傳感器機(jī)械定位，優(yōu)化了生產(chǎn)，且有利于生產(chǎn)過程的轉(zhuǎn)換。零點(diǎn)和終點(diǎn)的調(diào)整設(shè)置也為用戶提供了檢測(cè)范圍內(nèi)的最大清晰度。

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圖1 SICK公司研發(fā)生產(chǎn)的MPS電磁式位置傳感器：根據(jù)檢測(cè)任務(wù)的不同，
該系列傳感器提供了4種檢測(cè)長(zhǎng)度，分別為32mm、64mm、96mm和128mm

提高氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的精度

不同的檢測(cè)范圍對(duì)傳感器探測(cè)部件的長(zhǎng)度也提出了不同的要求。MPS電磁式位置傳感器的探測(cè)部采用了快速插接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠方便地從上方安裝到T形槽中，且用兩個(gè)螺釘即可固定。在安全防護(hù)等級(jí)為IP 67的傳感器外殼中，有兩個(gè)電路板、用于非接觸式位置信號(hào)采集的霍爾傳感器、監(jiān)控器以及錄返功能元器件等。利用錄返按鍵，可以準(zhǔn)確確定零點(diǎn)和終點(diǎn)，也就是說，無論活塞運(yùn)動(dòng)到什么位置，電磁場(chǎng)極化如何，都能準(zhǔn)確確定所需檢測(cè)范圍。在零點(diǎn)和終點(diǎn)之間的活塞位置可作為4~20mA電流和0~10V電壓的模擬信號(hào)來表示（圖2）。此傳感器可在活塞最高運(yùn)動(dòng)速度為3m/s時(shí)對(duì)其運(yùn)動(dòng)位置進(jìn)行高精度的檢測(cè)。檢測(cè)精度達(dá)0.05mm，直線性偏差只有0.3mm，重復(fù)精度為0.1mm。在MPS電磁式位置傳感器的幫助下，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作精度可與直線電機(jī)相媲美，并使氣缸得到了更多應(yīng)用。

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圖2 帶位置檢測(cè)傳感器的氣缸：零點(diǎn)和終點(diǎn)之間的活塞位置
可作為4~20mA電流和0~10V電壓的模擬信號(hào)來表示

連接生產(chǎn)過程中的模擬控制

金屬材料或者金屬零部件的相互連接，以及與此連接相關(guān)的結(jié)構(gòu)件的粘接或裝夾，都可利用MPS電磁式傳感器來完成。在螺栓擰緊系統(tǒng)中，可通過傳感器的模擬信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)零點(diǎn)、擰入速度和最大擰入深度進(jìn)行調(diào)節(jié)和設(shè)定。在超聲波焊接設(shè)備中，MPS傳感器通過對(duì)活塞線性位置的檢測(cè)可精確提供超聲波發(fā)生器與工件間的相對(duì)位置。在插入鉚釘和鉚接加工中，MPS傳感器能夠提供精確的鉚接沖頭的參數(shù)。在粘接、裝夾或抓取工件時(shí)，MPS電磁式傳感器的模擬數(shù)據(jù)同樣能夠提供很高精度的生產(chǎn)過程控制數(shù)據(jù)，正如自動(dòng)的拾取-貼裝工序那樣。

與材料特性相匹配的沖裁工藝流程

沖剪生產(chǎn)過程對(duì)重復(fù)精度有著極高的要求。一方面，被沖裁的零件要求準(zhǔn)確可靠地被沖剪下來；另一方面，沖裁過程還不能對(duì)沖壓機(jī)床和沖壓模具造成損傷。利用MPS電磁式位置傳感器能夠精確控制沖頭在沖裁和沖壓模具過程中的運(yùn)動(dòng)，且能夠調(diào)節(jié)沖壓和沖裁生產(chǎn)工藝，使之與金屬材料的特性相匹配。同時(shí)，在沖壓到錄返確定的深度尺寸時(shí)，傳感器可及時(shí)令沖頭停止運(yùn)動(dòng)。

變形加工和自動(dòng)化生產(chǎn)過程的精確進(jìn)給

在進(jìn)行精確的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，無論是磨削、沖壓、彎曲還是沖裁，都經(jīng)常要面對(duì)沖頭運(yùn)動(dòng)距離、沖壓深度或模具彎曲位置的控制等問題（圖3）?，F(xiàn)在，利用MPS電磁式位置傳感器的模擬檢測(cè)數(shù)據(jù)可以輕松解決上述問題。同樣，在壓鑄機(jī)械中，此傳感器也可用于對(duì)壓鑄模具和鑄件頂出機(jī)構(gòu)的精確定位和控制。恰恰是在惡劣的工作環(huán)境中，MPS傳感器的高可用性尤為突出。在沖擊、撞擊和振動(dòng)等環(huán)境中，都不會(huì)影響傳感器在氣缸T形槽中的固定，也不會(huì)影響活塞位置檢測(cè)的精度和重復(fù)精度。

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圖3 適合于高要求的自動(dòng)化應(yīng)用：在MPS電磁式位置傳感器
的幫助下設(shè)備可精確測(cè)定沖壓深度

在某些應(yīng)用條件下，氣缸活塞位置的檢測(cè)數(shù)據(jù)可作為零件生產(chǎn)的重要數(shù)據(jù)使用。例如根據(jù)其采集的零件、裝配件或者部件的位置尺寸，就能夠?qū)Ξa(chǎn)品是否合格做出判斷。在包裝機(jī)械中，處理帶式和導(dǎo)軌型的材料時(shí)，可通過模擬控制的氣缸數(shù)據(jù)對(duì)裁剪長(zhǎng)度進(jìn)行監(jiān)控，必要時(shí)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。以后，儀器的特征數(shù)據(jù)，如可編程序的開關(guān)控制點(diǎn)或者IO-Link功能等，都可利用功能強(qiáng)大的MPS電磁式位置傳感器和相應(yīng)的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置加以改進(jìn)。

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