【正文】 的復(fù) 雜程度以及經(jīng)濟(jì)情 況等方面來考慮。所以工作效率高。 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手 的工作范圍可分為：一個旋轉(zhuǎn)運動，一個直線運動，加一個不在直線運動所在的平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動；二個直線運動加一個旋轉(zhuǎn)運動。 下面就各型式機(jī)械手作簡單的分析對比 [4]： 直角坐標(biāo)式 機(jī)械手 直角坐標(biāo)式機(jī)械手是適合于工作位置成行排列或與傳送帶配合使用的一種機(jī)械手。內(nèi)容包括氣動元件的選擇及其工作原理、氣動回路的設(shè)計和氣動原理圖的繪制。從傳統(tǒng)的汽車制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域延伸。它可以搬運貨物、分揀物品、用以代替 人的繁重及單調(diào)勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化；并能在 高溫、腐蝕及有毒氣體等 有害 環(huán)境下 操作以保護(hù)人身安全， 被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。 物料分揀采用可編程控制器 PLC 進(jìn)行控制，能連續(xù)、大批量的分揀貨物。它可以搬運貨物、分揀 物品、代替 人的繁重勞動。 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................... 20 附 件 ............................................................................................................................ 21 1 摘 要 分揀是把很多貨物或品種從不同的地點和單位分配到所置的場地的作業(yè)，按分揀的手段不同，可分為人工分揀、機(jī)械分揀和自動分揀。采用整體化的設(shè)計思想，充分考慮了軟、硬件各自的特點并進(jìn)行互補優(yōu)化。 關(guān)鍵詞 ： 機(jī)械手，可編程控制器（ PLC），物料分揀。本設(shè)計主要完成機(jī)械手的硬件部分設(shè)計。 項目名稱和要求 項目名稱： 基于 PLC 的物料分揀機(jī)構(gòu)設(shè)計 3 項目要求： (1)物料分揀機(jī)構(gòu)執(zhí)設(shè)計分析與選擇 執(zhí)行系統(tǒng)是由傳動部件與機(jī) 械構(gòu)件組成，是機(jī)械手賴以實現(xiàn)各種運動的實體。執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計主要是對機(jī)械手的手部、手臂和機(jī)座進(jìn)行設(shè)計。如在 X、 Y、Z 三個直線運動方向上個具有 A、 B、 C 三個回轉(zhuǎn)運動， 即構(gòu)成六個自由度。 球坐標(biāo)式機(jī)械手 球坐標(biāo)式機(jī)械手是一種自由度較多，用途較廣的機(jī)械手。它像人手一樣有肘關(guān)節(jié)，可以實現(xiàn)多個自由度，動作比較靈活，適于在狹窄的空間工作。 球坐標(biāo)式機(jī)械手和關(guān)節(jié)式機(jī)械手對動作要求方面足夠滿足要求，但是它們的結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，有很多動作是不必要的，顯得浪費和增加了制造的成本和難度。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分的分析與選擇 手部的選擇 1 手部形式的確定 手部就是用來握持工件或工具的 部分。 （ 4） 結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高。噴氣式吸附的工作原理是當(dāng)壓縮空氣高速進(jìn)入噴嘴時，由于管路的開始段截面積是逐漸收縮的，所以氣流速度逐漸增大，在管路的最小截面處，氣流速度達(dá)到臨界速度，此時的氣體受壓，密度加大。 真空吸盤機(jī)構(gòu)如圖 22 所示。 (2)手臂的運動速度要適當(dāng)，慣性要小。 雙作用單活塞桿油缸 :液壓機(jī)械手中實現(xiàn)手臂的往復(fù)運動用得最多的是雙作 9 用單活塞桿油缸。 本機(jī)械手的手臂有往復(fù)的直線運動，不需要很大的行程，考慮到結(jié)構(gòu)的簡單性和設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性，選用缸體固定活塞桿運動的雙作用單活塞桿氣缸?？梢苿邮降臋C(jī)座在停置時能夠剎車定位，以保證機(jī)械手工作時的位置精度。 10 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理 物料分揀機(jī)械手的結(jié)構(gòu)主要由機(jī)座、立柱、水平手臂、垂直手臂、電磁閥和吸盤等組成。機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)動力源的不同，分為液壓、氣壓、電氣、機(jī)械、氣液聯(lián)合和電液聯(lián)合等多種方式。另一方面，氣動技術(shù)作為“廉價的自動化技術(shù)”，由于其元器件性能的不斷提高，生產(chǎn)成本的不斷降低，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。 13 氣動元件選取及工作原理 氣壓驅(qū)動是利用壓縮氣體的壓力能來實現(xiàn)能量傳遞的一種方式，其介質(zhì)主要是空氣，也包括燃?xì)夂驼羝Ｈ莘e型結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。目前最常選用的是標(biāo)準(zhǔn)氣缸，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)都已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。 本設(shè)計采用雙葉片式擺動氣缸，這樣就能產(chǎn)生更大的轉(zhuǎn)矩，以利于機(jī)械手的轉(zhuǎn)動。調(diào)速閥一般用于執(zhí)行元件負(fù)載變化大而運動速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。當(dāng)流體正向流動時， 其節(jié)流過程與調(diào)速閥是一樣的，節(jié)流縫隙的大小可通過手柄進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)流體反向 15 流動時，靠流體的壓力把閥芯壓下，下閥芯起單向閥作用，單向閥打開，可實現(xiàn)流體反向自由流動。 按工作位置數(shù)和控制的通道數(shù)有：二位二通閥、二位三通閥、二位四通閥、二位五通閥、三位四通閥、三位五通閥等。壓縮的空氣中含有各種雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的存在會降低氣動元件的耐用度和性能，造成誤動作和事故，必須清除。吸收膨脹型消聲器是上述兩種的結(jié)合。將吸盤與真空發(fā)生裝置連接，吸盤內(nèi)部空間的空氣被抽去，當(dāng)吸盤接觸到工件時，大氣和吸盤之間形成 了密封，就會吸住物料，吸氣大小與大氣壓和吸盤內(nèi)部空間的壓力差成正比。行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動式、滾輪式、微動式和組合式。這類裝置許多是溫反射型、光束型、光纖型的，封裝在各種金屬和聚碳酸脂外殼中。要求使用外部電路，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出，然后才能輸送到數(shù)字信號處理器。 19 總結(jié) 械手的出現(xiàn)延伸和擴(kuò)大了人的手足和大腦功能，它可替代人從事危險、有害、有毒、低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作；代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。 本課題在完成了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，對物料分揀機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。 20 參考文獻(xiàn) [1]丁保華 ,徐軍， PLC在物料分揀機(jī)械手控制中的應(yīng)用，煤礦機(jī)械， 28期， 2020,192193 [2]鐘肇新 ,范建東 ， 可編程控制器原理及應(yīng)用 ， 華南理工大學(xué)出版社 , 2020,3540 [3]萬理想 ,丁保華 ,徐軍 ,滕孝來 ,胡明 ,PLC 在物料分揀機(jī)械手控制中的應(yīng)用 ,徐州 :中國礦業(yè)大學(xué) ,2020 [4]張建民 ， 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計 ， 北京： 高等教育 出版社 .， ,169183 [5]范金玲 ， 基于 PLC的氣動機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計 ， 液壓與氣動 ,7期， 2020,65, [6]陸祥生，楊秀蓮，機(jī)械手理論及應(yīng) 用，北京：北京鐵道出版社， 1985,4063 [7]左健民， 液壓與氣壓傳動 ，北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， ,47106 [8]陸祥生，楊秀蓮 .機(jī)械手理論及應(yīng)用 ,北京：北京鐵道出版社， 1985,4063 [9]宋建武，趙冬梅 .液壓與氣動元件操作訓(xùn)練 ,北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020,249261 [10]朱梅，朱光力 .液壓與氣動技術(shù) ,西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2020,177201 [11]楊文生，沈兆奎，王寶中，等 .液壓與氣壓傳動 ,北京：電子工業(yè)出版社， 2020,244264 [12]常曉 玲 ,電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器 ,北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020,170226 [13]黃長藝，機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， ,68124 [14]金發(fā)慶， 傳感器技術(shù)與應(yīng)用， 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , ,281290 [15]章文浩 ,可編程控制器原理及實驗 ,北京：國防工業(yè)出版社， 2020,56～ 90. 21 附 件 22 23 24 物料分揀系統(tǒng)流程圖 開始有無材料 自動循環(huán)周期開始是否歸位 周期是否結(jié)束帶傳動運行氣缸動作傳送帶停止運行氣缸動作是否復(fù)位進(jìn)入自動傳送周期傳送帶停止運行傳送帶運行SA 是否檢測到材料SC 是否檢測到材料氣缸 2 動作 氣缸動作是否復(fù)位氣缸動作是否復(fù)位SB 是否檢測到材料 氣缸動作是否復(fù)位氣缸 3 動作氣缸 4 動作無有是否是否是否是是是否否否否否