【文章內(nèi)容簡介】 裝料的編織袋容易被劃傷，使得里面的貨物散落出來。給予此兩點(diǎn)，本人設(shè)計(jì)了如下三種壓架結(jié)構(gòu)。 圓柱型壓架 帶橡膠式壓架 壓圈式壓架 第一種方案結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)簡易的定位壓緊過程，但由于無穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，細(xì)桿容易彎曲變形因此不采用。第二種方案不僅是把第一種的圓柱形變成了長方體，同時(shí)在其下方加了一層半圓柱形的橡膠，這樣既減少了手部在運(yùn)動(dòng)過程中袋料的上下抖動(dòng)程度，又使得本身不易變形。第三種方案加大了壓架與袋料的接觸面積，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能很好的夾緊袋料。綜上，采用第三種方案比較適合本次設(shè)計(jì)要求。 為了支撐機(jī)構(gòu)中的軸結(jié)構(gòu)，在軸的兩邊各加一個(gè)軸承使其機(jī)構(gòu)更加穩(wěn)定可靠。 軸按摩擦性質(zhì)分為：滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承，由于滑動(dòng)軸承有摩擦阻尼小，可同時(shí)承受徑向力和軸向力，互換性好，易于維修等特點(diǎn)。故本次采用滾動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承有包括：調(diào)心球軸承，調(diào)心滾子軸承，圓錐滾子軸承，推力球軸承，深溝球軸承，角接觸軸承，圓柱滾子軸承。而其中圓錐滾子軸承可同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷符合結(jié)構(gòu)要求。因此本次設(shè)計(jì)初選軸承型號為圓錐滾子軸承30204。 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，空氣被壓縮，氣缸，馬達(dá)或者其他裝置里儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。然而，在工業(yè)引用中當(dāng)能量要求不高時(shí)，使用壓縮空氣是唯一符合成本效益的。氣動(dòng)的“敏捷手指”被應(yīng)用于短距離高速移動(dòng)較小的物體，比如夾緊，運(yùn)輸，擰緊以及其他工業(yè)，貿(mào)易或醫(yī)療任務(wù)中。 手抓部分只負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)袋料的抓放過程和袋料的定位夾緊過程，屬于短距離高度移動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程，因此，采用氣動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)抓手部分比較符合本設(shè)計(jì)要求. 氣動(dòng)系統(tǒng)控制要求：實(shí)現(xiàn)抓手手爪部分的抓放過程，實(shí)現(xiàn)抓手壓架部分的壓合與分離過程。在氣動(dòng)系統(tǒng)中，氣動(dòng)執(zhí)行器是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的元件。它驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)做直線運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)或者回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，輸出力或力矩。氣動(dòng)執(zhí)行器分為氣缸，搬動(dòng)時(shí)氣缸和氣馬達(dá)，基于設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)采用氣缸來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過程。 氣動(dòng)控制基本流程為：由空氣壓縮機(jī)來壓縮空氣提空驅(qū)動(dòng)所需要的氣壓，被壓縮的空氣通過四個(gè)氣缸來實(shí)現(xiàn)手爪與壓架的機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程，途中通過換向閥來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過程中的工作行程與回程的切換。 氣動(dòng)控制方案原理圖氣動(dòng)控制方案原理圖說明：空氣通過空氣壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮然后在到達(dá)減壓閥（減少系統(tǒng)壓力，以保證氣動(dòng)系統(tǒng)工作安全，使系統(tǒng)壓力回到調(diào)定值范圍內(nèi)）。通過減壓閥后被壓縮的空氣依次通過2位5通電磁換向閥（通過電磁換向?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)工作行程與回程的切換）與節(jié)流閥（通過調(diào)節(jié)其開度來限制系統(tǒng)中的流量）到達(dá)氣缸，以實(shí)現(xiàn)氣缸正常的運(yùn)作。當(dāng)工作行程時(shí)，YA2,YA4,YA6,YA8電磁觸點(diǎn)得電。回程時(shí)，YA1 ,YA3,YA5,YA7電磁觸點(diǎn)得電。 目前，市面上可以選擇的控制方式有：（1）繼電氣控制（2）單片機(jī)控制（3）PLC控制。繼電器控制系統(tǒng)：工作方式上當(dāng)電源通電時(shí)所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，屬于并行工作方式?？刂扑俣壬瞎ぷ黝l率低，且機(jī)械觸電還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)?？煽啃阅苌舷到y(tǒng)用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線多，觸點(diǎn)開閉是存在機(jī)械摩擦，電弧燒傷等現(xiàn)象，觸點(diǎn)壽命短，所以可靠性和安全性能較差。不適用于本次設(shè)計(jì)。單片機(jī)控制系統(tǒng)：單片機(jī)雖然有一個(gè)五臟俱全的微計(jì)算機(jī)，但本身無自開發(fā)能力，必須借助開發(fā)工具來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，以及對硬件系統(tǒng)進(jìn)行診斷。系統(tǒng)硬件方面相對比較復(fù)雜，系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)工作量相對較大，影響設(shè)計(jì)時(shí)間。穩(wěn)定性上，由于工廠內(nèi)條件較差，很難保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。維修上，需要時(shí)間較多比較麻煩。故本設(shè)計(jì)不采用。PLC控制系統(tǒng)：可靠性能較高，抗干擾能力強(qiáng)，平均故障時(shí)隔時(shí)間長，故障修復(fù)時(shí)間短。通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便。并且編程簡單，容易掌握。還有體積小，重量輕，功耗低，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。因此本設(shè)計(jì)采用PLC控制系統(tǒng)比較合理。3 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 空氣壓縮器選型 空氣壓縮機(jī)是產(chǎn)生壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置，是組成壓縮空氣站氣源系統(tǒng)的主要設(shè)備。它分為容積型和速度型壓縮機(jī)。容積型壓縮機(jī)：氣體壓力的提高是靠周期地改變氣體容積的方法，即通過縮小氣體的容積增大氣體密度，來提高氣體壓力。速度型壓縮機(jī)：氣體壓力的提高是以改變氣體速度的方法，即先使氣體分子得到一個(gè)高速度而具有較大的動(dòng)能，然后將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能而達(dá)到提高氣體的壓力。基于本次設(shè)計(jì)為驅(qū)動(dòng)機(jī)械手這種小型機(jī)械系統(tǒng)，本次設(shè)計(jì)采用速度型壓縮機(jī)，這種壓縮機(jī)有（1）背壓穩(wěn)定，輸出壓力范圍大；（2）效率高；（3）適應(yīng)性強(qiáng)，單機(jī)能適應(yīng)多種流量，排氣量可在較廣范圍內(nèi)選擇等優(yōu)點(diǎn)。因此，本次設(shè)計(jì)采用容積型雙極往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)。由于整個(gè)系統(tǒng)比較小且沒有大的氣壓執(zhí)行件，,大致流量為120L/min?；谙到y(tǒng)的額定工作壓力與流量的考慮，本次設(shè)計(jì)選用DTYC公司的新型VS55A空氣壓縮機(jī)。 減壓閥是輸出壓力低于輸入壓力，并保持輸出壓力穩(wěn)定的壓力控制閥。它可保證氣動(dòng)系統(tǒng)或裝置的工作氣源壓力穩(wěn)定，不受輸出空氣流量變化以及壓縮空氣源壓力波動(dòng)的影響。減壓閥從調(diào)壓方式上分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式。內(nèi)部先導(dǎo)式減壓閥增加了有噴嘴，擋板，固定節(jié)流孔及氣室所組成的擋板放大環(huán)節(jié)。提高了對閥芯控制的靈敏度，即提高了閥的精度。故本次設(shè)計(jì)采用內(nèi)部先導(dǎo)式減壓閥。,，此時(shí)在P=?；谙到y(tǒng)工作壓力與排氣量考慮，本次設(shè)計(jì)采用SMC公司的AR10P030(自帶空氣過濾器與壓力計(jì))。 由于本次設(shè)計(jì)最大輸出流量為120L/min左右，即。查下表可得：。在管道的材料方面，尼龍管為氣動(dòng)最常用的產(chǎn)品，它可以在避免發(fā)生折曲并堵塞氣流的最小允許彎曲半徑外彎使用，它具有良好的抗磨損性能和耐壓性能，但高溫時(shí)耐壓能力迅速下降，其允許使用環(huán)境為20—+60176。C。聚氨酯管的彎曲性能比軟尼龍管好，適用于彎曲大，狹小空間使用，故本次設(shè)計(jì)采用聚氨酯管（TU系列）。其外徑為10mm時(shí)，最小彎曲半徑為27mm。 管道通徑 油水分離器的工作原理是壓縮空氣從冷卻器輸入管道進(jìn)入分離器殼體內(nèi)，氣流先受隔板阻擋被撞擊折回向下，然后又上升（一般速度不超過1m/s）產(chǎn)生環(huán)形回轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，油粒與水粒由于慣性和離心力的作用而析出并沉降于殼體底部清除。由于其無特殊要求，本次設(shè)計(jì)采用YASE公司的FRL802二聯(lián)件油水分離器。 管接頭選型設(shè)計(jì)管接頭是氣動(dòng)裝置管道與管道，管道與氣動(dòng)件之間不可缺少的輔件。對于管接頭不僅要求工作可靠，密封性能好，流動(dòng)阻力大，而且結(jié)構(gòu)簡單，制造和裝卸方便。它分為下面兩種：（1）快插式管接頭（2）快換式管接頭。由于快換式管接頭不需要工具就能夠快速裝拆，比較方便，且密封效果較好，故本次設(shè)計(jì)采用快換式管接頭，由于管道外徑為10mm，根據(jù)控制要求分析，選用T型三通接頭的快換式管接頭。選用型號為CRT10L。 氣缸分為兩大類， 單作用氣缸 雙作用氣缸由于本次設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)手爪的張合動(dòng)作，即所選擇的液壓缸要具備伸出與回縮的動(dòng)作，因此本次設(shè)計(jì)選用帶兩個(gè)進(jìn)氣口的雙作用氣缸，以產(chǎn)生伸出和回縮的行程。雙作用氣缸是利用空氣壓力交替作用于活塞的相對面而產(chǎn)生兩種伸出與回縮的力。由于有效活塞面積較小的緣故，所以推力在回縮行程時(shí)較弱，但由于本次設(shè)計(jì)回縮與伸出是負(fù)載不一樣所以不考慮。基于以上考慮，本次設(shè)計(jì)初選的液壓缸型號為：SMC公司的CDG1BA6375Z 氣缸根據(jù)相應(yīng)的工作要求分為：無桿氣缸，帶導(dǎo)向型氣缸，基本型搬動(dòng)氣缸，和手爪型氣缸，其他特殊動(dòng)作，特定功能氣缸。 由于本次設(shè)計(jì)是壓架的驅(qū)動(dòng)氣缸，要求其不僅能實(shí)現(xiàn)壓架的上升下降過程，還好使得壓架能夠穩(wěn)定可靠的壓緊袋料。因此本設(shè)計(jì)采用帶導(dǎo)向型氣缸中的軸導(dǎo)桿類型（）?；谝陨峡紤]本次設(shè)計(jì)初選的氣缸型號為：MGPM25100Z。本次設(shè)計(jì)手爪部分只實(shí)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)作，即工作行程與回程，因此選用方向控制閥即可實(shí)現(xiàn)對氣缸的控制。方向控制閥是氣動(dòng)控制回路中用來控制氣流方向和氣流通斷的氣動(dòng)控制元件，其根據(jù)輸出狀態(tài)可以用電磁力，氣壓力，機(jī)械力和人力操縱（控制）來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)結(jié)構(gòu)要求和工作效率，本次設(shè)計(jì)采用電磁控制方式，即采用電磁控制換向閥。此種閥由于用電信號操縱，所以能進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制，并且相應(yīng)速度快，是方向閥中使用最多的形式。四通，五通電磁閥一般用于控制雙作用氣缸，四通閥和五通閥的性能基本相同，因此有時(shí)在使用上沒什么區(qū)別。它們在結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn)是四通閥的排氣口合二為一，而五通閥的排氣口分為兩個(gè)。在作為液壓閥使用時(shí)，回油管合二為一可以減少配管的復(fù)雜性，因此基本上都采用四通。在氣閥中，排氣可以通入大氣，或者在排氣口分別安裝節(jié)流