自动专机中位置传感器的布置
摘要：位置传感器是自动化装配、检测、焊接、加工等专机中的关键部件，一旦误测，轻则导致自动作业的中断，重则导致机械零件的损坏。本文通过导线夹螺钉自动送锁装置中位置传感器出现故障的分析，得出自动化专机中位置传感器的布置应遵循：直接性、稳定性和静态的原则，位置传感器正确的布置有助于专机自动可靠运行。
0 引言
自动专机位置检测传感元件大多采用接近传感器，它是一种对接近它的物体有“感知”能力的器件，是保证零件按预期设定的步骤传输、加工、装配、检测、焊接的关键部件，专机中PLC给出的外设执行动作信号，大多依赖于位置传感器的触发信号，一旦位置传感器误触发，轻则导致自动作业的中断，重则导致机械零件的损坏。
1 位置传感器的布置
位置传感器在自动专机中布置时，必须考虑直接性、稳定性和静态的要求。
1.1 直接性
直接性是位置传感器必须设置在工件传输某一运动方向上的极限位置，任何中间位置的设置，都将导致运动的不确定性。举例说明，图1为导线夹螺钉自动送锁装置结构示意图，图2为导线夹螺钉组合图。
其动作过程是这样的：
导线夹由振动盘1排序传输后，落入分度盘3的定位孔中，分割器2驱动分度盘3转过一个角度，将导线夹送至夹持器4正下部，气缸6下行，驱动螺丝刀5沿直线导轨7向下直线运动，待抵住螺钉后，将螺钉拧入导线夹中，图中8为螺钉振动盘（省略了螺钉振动盘输出口至夹持器4的塑料管），当一只螺钉由螺丝刀拧入导线夹后，气缸6带动螺丝刀5上行，当螺丝刀5退至初始位置后，又一只螺钉通过塑料管被吹入夹持器4中，同时分度盘3转过一个角度，又一只导线夹被送至夹持器正下部待组合，成品的导线夹落入料仓。图3为导线夹下落至分度盘3定位孔的检测传感器位置图，之前将传感器设置在导轨10上，导电夹下落过程中，当导轨10与分度盘3孔未完全对准时，导线夹下落时有卡滞现象，导致导电夹未到位，但位置传感器已感应到物体并触发信号，使分割器2旋转，对导线夹进行剪切，损坏专机零件，并导致分割器2中轴承被剪断，因此，传感器必须设置在导线夹到底的位置上，如图3中11，只有导线夹完全到位后，传感器才可给出信号，分割器2才可驱动分度盘3转动。
1.2 稳定性
稳定性是传感器对被感应零件的信号必须稳定，不能时有时无，这就要求被感应面尽可能是足够大的平面，圆弧面不宜作感应面，否则容易出现传感器触发信号不稳定现象。图4为螺钉振动盘出口的传输轨道，首次调试时，将传感器设置在侧面的导轨上，如图中13所示,偶尔会出现传感器未触发信号，螺钉已布满导轨，却无法切入传送塑料管中的情况，究其原因是传感器正对着两个螺钉尾部的中间，由于接近开关感应金属有一定的距离要求（一般小型传感器不大于2mm）,当恰好对着两个螺钉尾部的中间位置时，便会出现传感器感应不到螺钉现象，后将传感器设置到传输轨道的上部，如图中12所示,对螺钉尾部平面感应，传感器的触发信号稳定性明显提高。值得注意的是,针对金属感应面有凹坑时,宜选用大一些规格的位置传感器,以减小凹坑对感应面的影响。
1.3 静态
静态就是要求位置传感器必须固定在相对静止或低速运动的基体上，工作时，处于剧烈运动或振动基体上的传感器常出现信号误触发现象。图5为光纤传感器安装于导线夹振动盘上，主要是为了区分图6导线夹螺孔与侧面不对称的情况，由于光纤传感器15安装于振动盘1上，工作时传感器与导线夹抖动幅度不一致，传感器对导线夹外形检测出现偏差，出现漏触发现象，导致不同方向的导线夹未被区分出来并吹回振动盘，出现误送导线夹现象，后将光纤传感器设置于水平直线传输导轨后半段上（前半段与振动盘连接，后半段与垂直传输导轨连接，处于相对静止状态），将不同方向导线夹吹入一个储存盒，使传输后导线夹方向全部一致。
2 实际应用
导线夹、螺钉自动送锁装置共设置有7处位置传感器，分别为：
A导线夹由导轨入分度盘处，检测导线夹是否到位，以触发分割器旋转；B夹持器正下方导线夹定位孔处，检测导线夹是否到位，以触发气缸工作带动螺丝刀下行；C导线夹螺钉组合工位的下一工位，检测螺钉，以判断组合是否成功；D螺钉振动盘出口处，检测螺钉，以停止振动盘振动；E螺钉振动盘导轨末端，检测螺钉，以触发振动盘振动和螺钉切入塑料管气缸工作；F塑料管入口处，检测螺钉是否入塑料管；G导线夹直线传输导轨上，识别导线夹的偏心，将不同方向的导线夹吹入储存盒；这些位置传感器控制着专机的自动运行，初期由于对传感器的布置缺乏经验，对A、E、G处传感器设置不合理，导致导线夹和螺钉自动传输过程中或出现卡滞报警现象，或出现不按预定排序现象，有一次甚至将分割器2内部的螺钉剪断，后经过对传感器位置按上述要求改进，导线夹和螺钉的自动传输逐渐正常，专机的效率逐渐显现。
导线夹螺钉自动送锁专机经过一年多使用以来，运行稳定可靠，基本达到设计预期目标。
3 结语
位置传感器在自动化专机或自动化流水线上广泛使用，价格低廉、性能稳定，安装调试方便，但在设置传感器的位置时，必须仔细谨慎，并遵循一般的规律，如本文所述的直接性、稳定性和静态要求，以获得传感器稳定的信号。
自动化研制人员应以追求自动专机或流水线可靠性为主要目标，尽管位置传感器设置不完全到位，不会每次作业都出现自动中断或机械零件损坏，但其故障率相对较高是必然的，这在很多场合是不允许的，希望广大技术人员能精益求精，努力提高自动专机或流水线自动运行的可靠性。
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