【文章內(nèi)容簡介】 1步－＋－第2步＋＋－第3步＋－－第4步＋－＋第5步＋＋＋第6步－＋＋第7步－－＋第8步－－－ 傳感器的選型 SQ1的選型SQ1屬于存在性檢測，可以用紅外線傳感器：光電子學是一門光學和半導體電子學綜合學科。光電子元件制成的傳感器性能可靠，經(jīng)濟實惠。該系列產(chǎn)品包括：標準紅外線發(fā)射二極管（IRED)，傳感器及其組件。 最佳使用環(huán)境： 存在性檢測、運動傳感、位置編碼、限位傳感、運動物體的檢測和計數(shù)。經(jīng)濟型紅外光電傳感器選型表：（1）3mm 塑料封裝紅外光電傳感器 選型表型號類型波長驅(qū)動電流發(fā)光強度發(fā)光/接收角度亮電流Vce(sat)上升下降時間規(guī)格書頁碼發(fā)光管SEP4216發(fā)光二極管940nm20mA – 20deg接收管SDP4206光電三極管–TYP. 20us（2）5mm 塑料封裝紅外光電傳感器 選型表型號類型波長驅(qū)動電流發(fā)光強度發(fā)光/接收角度亮電流Vce(sat)上升下降時間規(guī)格書頁碼發(fā)光管SEP4208發(fā)光二極管940nm20mA – 20deg接收管SDP0323光電二極管900nmTYP. 13uATYP. 100nsSDP3208光電三極管 – TYP. 25us（3）側(cè)面發(fā)光塑料封裝紅外光電傳感器 選型表型號類型波長驅(qū)動電流發(fā)光強度發(fā)光/接收角度亮電流Vce(sat)上升下降時間規(guī)格書頁碼發(fā)光管SEP0322發(fā)光二極管940nm20mA – 40deg接收管SDP0301光電三極管 – TYP. 25us（4）反射式紅外光電傳感器 選型表外形型號組成驅(qū)動電流亮電流Vce(sat)上升下降時間規(guī)格書頁碼表貼式HOA1550發(fā)光二極管/光電三極管20mA – TYP. 7usHOA1550(SMT reflective sensor).pdf根據(jù)實際環(huán)境要求，初步選用HOA1550反射式紅外光電傳感器。其參數(shù)如下： SQ3的選型查閱：由于機械設計部分中：Fmg/2181。=2(2)= 傳感器受力面積A=1cm2所以壓力：P=F/A=15/=150KPa這里選用MPX2200壓力傳感器 最大壓力范圍為200KPA。 第三章 PLC程序的設計 PLC程序的設計流程圖梯形圖指令表。 PLC程序的調(diào)試由于PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設計的控制裝置，因此一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但環(huán)境過于惡劣、電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，都將不能保證PLC正常、安全、可靠的運行。因此，討論PLC設計調(diào)試就具有十分重要的意義。 PLC控制的安裝與布線 輸入接線（1）輸入接線一般不要超過30m。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當長些。 （2）輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開。 （3）利用普通二極管恰當?shù)拇釉赑LC輸入回路中，防止信號干擾，使PLC輸入信號大大增強。電源接線電源是PLC引入干擾的主要途徑之一，PLC應盡可能取用電壓波動較小、波形畸變較小的電源，這對提高PLC的可靠性有很大幫助。PLC的供電線路應與其他大功率用電設備或強干擾設備（如高頻爐、弧焊機等）分開。為了提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力，可編程序控制器供電回路一般可采用隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器、晶體管開關電源等。我們正是用了隔離變壓器和交流穩(wěn)壓器來抗干擾。隔離變壓器是初級和次級之間采用隔離屏蔽層，用漆包線或同等非導磁材料組成，電器回路上不允許短路，兩極各引出一個接地抽頭。初級與次級之間的靜電屏蔽要聯(lián)結(jié)到零點位，接地抽頭配電容耦合最后引出到接地點。在選用交流穩(wěn)壓器時，一般可按照實際最大需求容量的130%計算。這樣可以保證穩(wěn)壓特性又有助于穩(wěn)壓器工作可靠[16]。PLC供電電源為50Hz、220V177。10%的交流電。由于本設計使用的是FX1N系列可編程控制器，所以有直流24V輸出接線端。該接線端可為輸入及傳感器（如光電開關或接近開關）提供直流24V電源。接地正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應采用直接接地方式。良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。所以我們給可編程控制器接上了專用接地線。第四章 機械部分設計 氣動搬運機械手的結(jié)構(gòu)機械手的種類很多，但按手臂坐標類型來分主要有直角坐標式、圓柱坐標式、球坐標式、關節(jié)坐標式、SCARA型。本次是一個用于傳送帶上輕型平動搬運機械手的設計。所針對的機械手屬于直角坐標式，如圖所示，機械手主要是由基座和手臂兩部分組成?；闹饕蝿帐侵巍Ｊ直垩b在基座上，作上下直線運動和伸縮運動，手部可夾緊/放松。機械手手部機械手橫臂機械手立柱機械手基座機械手原理圖本機械手的全部動作由氣缸驅(qū)動。氣缸由電磁閥控制。驅(qū)動部分有升降氣缸、擺動氣缸和手部驅(qū)動氣缸。 機械手的主要部件及運動在直角坐標式機械手的基本方案選定后，根據(jù)設計任務，為了滿足設計要求，本設計的機械手具有2個自由度：手臂伸縮；手指升降。本設計的機械手主要由3個大部件和3個氣缸組成：（1）手部，采用一個氣爪，通過機構(gòu)運動實現(xiàn)手爪的張合。（2）升降臂部，采用直線缸來實現(xiàn)手臂的伸縮。（3）平移臂部，采用氣動滑臺來實現(xiàn)手臂的平移。 驅(qū)動機構(gòu)的選擇驅(qū)動機構(gòu)是工業(yè)機械手的重要組成部分, 工業(yè)機械手的性能價格比在很大程度上取決于驅(qū)動方案及其裝置。根據(jù)動力源的不同, 工業(yè)機械手的驅(qū)動機構(gòu)大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅(qū)動等四類。氣動機械手因為結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、安全、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境等優(yōu)點而被廣泛應用在生產(chǎn)自動化的各個行業(yè)。因此，機械手的驅(qū)動方案選擇氣壓驅(qū)動。 機械手的技術(shù)參數(shù)列表一、用途：車間皮帶機之間的搬運二、設計技術(shù)參數(shù)：抓重：2Kg (夾持式手部)自由度數(shù)：2個自由度坐標型式：圓柱坐標最大工作半徑：200mm機身最大中心高：415mm主要運動參數(shù)：手臂伸縮行程：400mm 手臂伸縮速度：300mm/s手指升降行程：200mm 手指升降速度：200mm/s機械手氣動回路的設計主要是選用合適的控制閥，通過控制和調(diào)節(jié)各個氣缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來使氣動執(zhí)行機構(gòu)獲得必要的力、動作速度和改變運動方向，并按規(guī)定的程序工作，設計的氣動回路圖如圖所示。機械手氣動回路圖本設計的氣動機械手完成各個運動的氣缸只有完全伸出和完全縮回兩個狀態(tài)，選擇兩位五通換向閥控制各個氣缸的運動方向，氣缸的進出口回路各設置一個單向節(jié)流閥，通過控制進出口空氣流量的大小來控制氣缸執(zhí)行器動力的大小和運動速度。設計中采用PLC控制機械手實現(xiàn)各種規(guī)定的預定動作，既可以簡化控制線路，節(jié)省成本，又可以提高勞動生產(chǎn)率。由于本設計所采用標準氣爪，不需要進行設計，直接選型即可。本設計要求機械手手爪的最大持重m=2Kg，根據(jù)具體的工作要求，選擇標準平行開閉型氣爪，其結(jié)構(gòu)如圖所示。當A口進氣B口排氣時，氣缸活塞桿1伸出，通過杠桿2繞杠桿軸8回轉(zhuǎn)，帶動兩個手指4通過一組鋼球3在導軌5上作向外直線運動，兩手指便張開，松開工件。止動塊6限制手指張開行程，定位銷7保證直線導軌不錯位。平行開閉型氣爪結(jié)構(gòu)原理圖1活塞桿 2杠桿 3鋼球 4手指 5導軌 6止動塊 7定位銷 8杠桿軸對夾持工件進行受力分析如圖所示， 2個手指的總夾持力產(chǎn)生的摩擦力2181。F必須大于夾持工件的重力mg，故應滿足 2181。Fmg即 Fmg/2181。式中 181?！Σ料禂?shù)，本設計的夾持輔助件材料為硬質(zhì)橡膠，一般令181。=；由此 Fmg/2181。=2(2)= 夾持工件受力示意圖根據(jù)計算出的夾持力的大小和表31，可選擇合適的末端執(zhí)行器（手爪）的型號：MHZ10D。表31升降手臂為機械手執(zhí)行上下伸縮運動的機構(gòu)，它是連接機械手末端執(zhí)行器和平移手臂的部件，它的基本作用是完成末端執(zhí)行器的伸出和縮回運動。升降手臂主要承受末端執(zhí)行器和夾持物件的重力，為使設計的標準化和簡便化，在本設計中，伸縮手臂采用新薄型帶導桿氣缸（如圖）。該氣缸體積小、輕巧，耐橫向負載能力強，耐扭矩能力強，不回轉(zhuǎn)精度高，導向桿的軸承可選擇滑動軸承或球軸承，安裝方便，二面接管位置可供選擇。新薄型帶導桿氣缸根據(jù)本機械手的設計技術(shù)參數(shù)，伸縮手臂的行程為200mm，氣爪抓重約為2Kg，加上末端執(zhí)行器（氣爪）和連接板的重量，總質(zhì)量約為3Kg，由此，伸縮手臂的最大負載F=mg=3=。根據(jù)數(shù)據(jù)要求，初步選定為缸徑為20mm型號為MGPL20—200的氣缸作為機械手的升降手臂。伸縮手臂作上下直線運動時，主要克服的是摩擦阻力和慣性力，因此，氣缸所需要的驅(qū)動力應由摩擦阻力,重力和慣性力來確定。 式中 —摩擦阻力，應包括手臂與伸縮導軌間的摩擦阻力，活塞與密封裝置處的摩擦阻力； —手臂在啟動過程的慣性力。其大小可按以下公式計算； 其中—手臂移動部件的重量（牛頓）； g—重力加速度（）； —啟動或制動前后的速度差（米/秒）； —啟動或制動所需的時間（秒）。慣性力的計算：本設計要求手臂升降時V=200mm/s，在計算慣性力的時候，設置啟動時間=，啟動速度V=V=200mm/s。==6 N由于升降運動，氣缸所受的摩擦力很小，可以忽略不計。所以：氣缸所需的驅(qū)動力 F驅(qū)= F摩+ F慣+F=0+6+= 氣缸的理論驅(qū)動力 F=1/4πd2p其中 d—氣缸活塞桿的直徑（米）； p—氣缸的工作壓力（帕）。根據(jù)設計技術(shù)參數(shù) d=10mm，p=代入數(shù)據(jù)進行計算得 F=1/4πd2p=1/4（）2106 = N由計算的結(jié)果可知 FF驅(qū)即氣缸提供的理論驅(qū)動力大于氣缸實際所需的驅(qū)動力，因此，伸縮手臂的設計符合設計要求。 平移手臂的設計平移手臂為機械手執(zhí)行左右平移運動的機構(gòu)，它是連接機械手升降手臂的部件，它的基本作用是完成機械手左右平移運動的。平移手臂主要承受升降手臂，末端執(zhí)行器和夾持物件的重力，為使設計的標準化和簡便化，在本設計中，平移手臂采用氣動滑臺（如圖34）。該氣缸體積小、輕巧，耐橫向負載能力強，耐扭矩能力強。圖34 氣動滑臺根據(jù)本機械手的設計技術(shù)參數(shù)，平移手臂的行程為400mm，氣爪抓重約為2Kg，加上升降手臂，末端執(zhí)行器（氣爪）和連接板的重量，總質(zhì)量約為4Kg，由此，伸縮手臂的最大負載F=mg=4=。根據(jù)數(shù)據(jù)要求，初步選定為缸徑為12mm型號為mxy12—400的氣動滑臺作為機械手的平移手臂。平移手臂做水平直線運動時，主要克服的是摩擦阻力和慣性力，因此，氣缸所需要的驅(qū)動力應由摩擦阻力,和慣性力來確定。