【文章內(nèi)容簡介】 小可通過手柄進(jìn)行調(diào)節(jié)當(dāng)流體反向流動(dòng)時(shí)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(shí)現(xiàn)流體反向自由流動(dòng)當(dāng)正向流動(dòng)時(shí)經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流當(dāng)反向流動(dòng)時(shí)單向閥打開不節(jié)流 2 換向型控制閥 換向型方向控 制閥按控制方式分類分為氣壓控制電磁控制人力控制換向閥是利用閥芯和閥體間相對位置的不同來變換不同管路間的通斷關(guān)系實(shí)現(xiàn)接通切斷或改變流體方向的閥它的用途很廣種類也很多 換向閥的性能的主要要求是 1油液流經(jīng)換向閥時(shí)的壓力損失小 2互不相通的油口間的泄漏小 3 換向可靠迅速且平穩(wěn)無沖擊 按換向閥的操縱方式有手動(dòng)式機(jī)動(dòng)式電磁式液動(dòng)式電液動(dòng)式氣動(dòng)式 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 本設(shè)計(jì)選用三位四通電磁換向閥理由如下 電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動(dòng)閥芯來改變閥的工作 位置由于它操作輕便易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化因此應(yīng)用廣泛 當(dāng)三位四通電磁換向閥兩端電磁鐵都斷電時(shí)閥芯處于中位各口互不相通 使用三位四通電磁換向閥能夠快速實(shí)現(xiàn)氣缸的正反向運(yùn)動(dòng) 輔助元件 輔助元件是保證壓縮空氣的凈化元件的潤滑元件間的連接及消聲等所必須的可分為氣源凈化裝置和其他輔助元件兩大類 1 氣源凈化裝置 過濾器調(diào)壓閥和油霧器等組合在一起稱為空氣處理單元又稱為氣動(dòng)三聯(lián)件壓縮的空氣中含有各種雜質(zhì)這些雜質(zhì)的存在會(huì)降低氣動(dòng)元件的耐用度和性能造成誤動(dòng)作和事故必須清除空氣處理單元就是用來清除壓縮空氣的雜質(zhì)提高空氣質(zhì)量的元 件 2 消聲器 消聲器是降低排氣噪聲的裝置壓縮空氣完成驅(qū)動(dòng)工作后由換向閥的排氣口排入大氣此時(shí)的壓縮空氣是以接近音速的狀態(tài)進(jìn)入大氣由于壓力的驟然變化使空氣急速膨脹從而發(fā)出噪音其音量一般為 80dB～ 100dB34 氣動(dòng)回路的工作原理 物料分揀機(jī)械手的工作循環(huán)是擺動(dòng)氣缸的右旋→水平手臂的伸出→垂直手臂的下降→吸物→垂直手臂的上升→水平手臂的縮回→擺動(dòng)氣缸的左旋→垂直手臂的下降→放物→垂直手臂的上升→回到初始位置系統(tǒng)中選用電磁換向閥限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)二位二通電磁閥實(shí)現(xiàn)吸盤的吸物和放物實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)的工作原理如下 擺動(dòng)氣缸的右旋 按下啟動(dòng)按鈕右旋按鈕接通使三位四通電磁換向閥 12的 5YA得電閥 12的閥芯右移擺動(dòng)氣缸會(huì)執(zhí)行 右旋的命令這時(shí)的氣路是 進(jìn)氣路線 2 空氣處理單元→儲(chǔ)氣罐 3→三位四通電磁換向閥 12 左端→單向調(diào)速閥 19→擺動(dòng)氣缸 C 的 D 口 排氣路線擺動(dòng)氣缸 C 的 E 口→單向調(diào)速閥 20→三位四通電磁換向閥 12排氣口→調(diào)速閥 8→消聲器 9→排出 2 水平氣缸的伸出 當(dāng)擺動(dòng)氣缸 C 右旋到指定位置時(shí) 90 度就會(huì)碰到右旋限位開關(guān)使二位五通電磁換向閥 12 的 5YA 斷電擺動(dòng)氣缸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)停止經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)使三位四通電磁換向閥 10的 1YA得電閥 10的閥芯右移執(zhí)行手臂前伸動(dòng)作這時(shí)的氣路是 進(jìn)氣路線 2 空氣處理單元→儲(chǔ)氣 罐 3→三位四通電磁換向閥 10 左端→單向調(diào)速閥 15→氣缸 A 的無桿腔 排氣路線氣缸 A的有桿腔→單向調(diào)速閥 16→三位四通電磁換向閥 10的排氣口→調(diào)速閥 4→消聲器 5→排出 垂直手臂的下降 當(dāng)水平伸縮氣缸 A 伸出到指定位置時(shí)就會(huì)碰到前限開關(guān)使三位四通電磁換向閥 10 的 1YA 斷電手臂伸出動(dòng)作會(huì)停止經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)小臂下降按鈕接通使三位四通電磁換向閥 11的 3YA得電閥 11的閥芯右移執(zhí)行小臂的下降動(dòng)作這時(shí)的氣路是 進(jìn)氣路線 2 空氣處理單元→儲(chǔ)氣罐 3→三位四通電磁換向閥 11 左端→單向調(diào)速閥 17→氣缸 B 的無桿腔 排氣路線氣缸 B的有 桿腔→單向調(diào)速閥 18→三位四通電磁換向閥 11的排氣口→調(diào)速閥 6→消聲器 7→排出 吸物 小臂氣缸下降到指定位置時(shí)撞到下限位開關(guān)使三位四通電磁換向閥 11的 3YA 斷電小臂下降動(dòng)作停止經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)二位二通電磁閥 13 的 7YA 得電真空發(fā)生器 22開始動(dòng)作經(jīng)真空開關(guān) 24檢測真空度并發(fā)出訊號給控制器真空吸盤26 將物料吸起這時(shí)的氣路是 進(jìn)氣路線 2空氣處理單元→儲(chǔ)氣罐 3→二位二通電磁閥 13→真空發(fā)生器22→過濾器 25→吸盤 26 排氣路線 2 空氣處理單元→儲(chǔ)氣罐 3→二位二通電磁閥 13 →真空發(fā)生器 22→消 聲器 21 5 垂直手臂的上升 經(jīng)傳感器檢測到物料已經(jīng)被吸起時(shí)發(fā)出訊號使三位四通電磁閥 11 的電磁鐵 4YA 得電閥 11 的閥芯左移執(zhí)行小臂的上升動(dòng)作這時(shí)的氣路是 進(jìn)氣路線 2 空氣處理單元→儲(chǔ)氣罐 3→三位四通電磁換向閥 11 右端→單向調(diào)速閥 18→氣缸 B 的有桿腔 排氣路線氣缸 B的無桿腔→單向調(diào)速閥 17→三位四通電磁換向閥 11的排氣口→調(diào)速閥 6→消聲器 7→排出 6 水平手臂的回縮 小臂氣缸上升到指定位置時(shí)撞到上限位開關(guān)使三位四通電磁閥 11 的電磁鐵 4YA 斷電小臂上升動(dòng)作停止經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)使三位四通 電磁閥 10 的電磁鐵 2YA 得電閥 10 的閥芯左移執(zhí)行水平手臂的回縮動(dòng)作這時(shí)的氣路是 進(jìn)氣路線 2 空氣處理單元→儲(chǔ)氣罐 3→三位四通電磁換向閥 10 右端→單向調(diào)速閥 16→氣缸 A 的有桿腔 排氣路線氣缸 A的無桿腔→單向調(diào)速閥 15→三位四通電磁換向閥 10的排氣口→調(diào)速閥 4→消聲器 5→排出 7 擺動(dòng)氣缸的左旋 水平手臂氣缸回縮到指定位置時(shí)撞到后限位開關(guān)使三位四通電磁閥 10的電磁鐵 4YA 斷電水平手臂的回縮動(dòng)作停止經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)使三位四通電磁閥 12的電磁鐵 6YA得電閥 12的閥芯左移執(zhí)行擺動(dòng)氣缸的向左旋轉(zhuǎn)動(dòng)作這時(shí)的氣路是 進(jìn)氣路線 2 空氣處理單元→儲(chǔ)氣罐 3→三位四通電磁換向閥 12 右端→單向調(diào)速閥 20→擺動(dòng)氣缸 C 的 E 口 排氣路線擺動(dòng)氣缸 C 的 D 口→單向調(diào)速閥 19→三位四通電磁換向閥 12 排氣口→調(diào)速閥 8→消聲器 9→排出 8 垂直手臂的下降 擺動(dòng)氣缸左旋到指定位置 90度撞到左轉(zhuǎn)限位開關(guān)使三位四通電磁閥 12的電 磁鐵 6YA 斷電擺動(dòng)氣缸的左旋運(yùn)動(dòng)停止經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)使三位四通電磁閥 11 的電磁鐵 3YA 得電閥 11 的閥芯右移執(zhí)行小臂的下降運(yùn)動(dòng)這時(shí)的氣路是 進(jìn)氣路線 2 空氣處理單元→儲(chǔ)氣罐 3→三位四通電磁換向閥 11 左端→單向調(diào)速閥 17→氣缸 B 的無桿腔 排氣路線氣缸 B的有桿腔→單向調(diào)速閥 18→三位四通電磁換向閥 11的排氣口→調(diào)速閥 6→消聲器 7→排出 9 放物 小臂氣缸下降到指定位置時(shí)撞到下限位開關(guān)使三位四通電磁閥 11 的電磁鐵 3YA 斷電垂直手臂的下降運(yùn)動(dòng)停止經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)使二位二通電磁 13 斷電二位二通電磁閥 14 通電真空 發(fā)生器停止運(yùn)動(dòng)真空消失壓縮空氣進(jìn)入吸盤 26將物料與吸盤吹開這時(shí)氣路為 進(jìn)氣路線 2 空氣處理單元→儲(chǔ)氣罐 3→二位二通電磁閥 14→調(diào)速閥 23→過濾器 25→吸盤 26 排氣路線 2 空氣處理單元→儲(chǔ)氣罐 3→二位二通電磁閥 14→調(diào)速閥 23→過濾器 25→吸盤 26 10 垂直手臂的上升 經(jīng)傳感器檢測到物料已脫離吸盤發(fā)出訊號經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)使三位四通電磁閥 11的 4YA得電閥 11的右位接入工作執(zhí)行垂直手臂的上升動(dòng)作這時(shí)的氣路是 進(jìn)氣路線 2 空氣處理單元→儲(chǔ)氣罐 3→三位四通電磁換向閥 11 右端→單向調(diào)速閥 18→氣缸 B 的有桿腔 排氣路 線氣缸 B的無桿腔→單向調(diào)速閥 17→三位四通電磁換向閥 11的排氣口→調(diào)速閥 6→消聲器 7→排出 11 回到初始位置 垂直手臂上升到指定位置撞到上限位開關(guān)接通復(fù)位按鈕回到初始位置重復(fù)以上動(dòng)作 第四章 控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì) 機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和核心它在結(jié)構(gòu)和功能上的合理劃分與巧妙實(shí)現(xiàn)對提高機(jī)械手整體可靠性實(shí)用性具有重要的意義同時(shí)也是降低制造成本縮短開發(fā)周期的有效途徑為此本章在分析了當(dāng)前機(jī)械手廣泛采用的控制器結(jié)構(gòu)及 PLC 的發(fā)展之后提出了采用 PLC 的控制方法 41 控制系 統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般是使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)為目的包括高性能的計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的系統(tǒng)硬件和控制軟件 機(jī)械手的控制部分可分為 4 個(gè)部分機(jī)械手及其感知器環(huán)境任務(wù)控制器機(jī)械手是由各種機(jī)構(gòu)組成的裝置它通過感知器的內(nèi)部傳感器實(shí)現(xiàn)本體和環(huán)境狀態(tài)的檢測和信息交互環(huán)境即指機(jī)械手所處的周圍環(huán)境任務(wù)是指機(jī)械手要完成的操作它需要適當(dāng)?shù)某绦蛘Z言描述并把它們存入控制機(jī)中隨著系統(tǒng)的不同任務(wù)的輸入可能是程序方式或文字圖形或聲音方式控制器包括軟件和硬件兩大部分相當(dāng)于機(jī)械手的大腦它以計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ每刂破鬟\(yùn)行程序的方式來完成給定的任務(wù) 控制系 統(tǒng)的硬件一般包括 3 個(gè)部分 感知部分 用來收集機(jī)械手的內(nèi)部和外部的信息如位置速度加速度傳感器可接受機(jī)械手的本體狀態(tài)而視覺觸覺力覺等傳感器可感受機(jī)械手的工作環(huán)境的外部狀態(tài) 控制裝置 用來處理各種信息完成控制過程產(chǎn)生必要的控制指令它包括計(jì)算機(jī)相應(yīng)的接口等 驅(qū)動(dòng)部分 為了使機(jī)械手完成操作及移動(dòng)功能機(jī)械手各關(guān)節(jié)可選用氣動(dòng)液動(dòng)電氣等方式驅(qū)動(dòng) 42 控制系統(tǒng)的性能要求 對于一般的控制系統(tǒng)有以下控制的要求 穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是系統(tǒng)受到短暫的擾動(dòng)后其運(yùn)動(dòng)性能從偏離平衡點(diǎn)恢復(fù)到原平衡點(diǎn)狀態(tài)的能力穩(wěn)定性是一般自動(dòng)控制必須 滿足的基本要求對穩(wěn)定性的研究是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的一個(gè)基本問題 過渡過程性能 描述過渡過程性能可以用平衡性和快速性加以衡量平衡性指系統(tǒng)由初始狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到新的平衡狀態(tài)時(shí)具有較小的超調(diào)和震蕩性系統(tǒng)由初始狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到新的平衡狀態(tài)經(jīng)歷的時(shí)間表示系統(tǒng)過渡過程的快速程度 穩(wěn)態(tài)誤差 穩(wěn)態(tài)誤差是在過渡過程結(jié)束后期望的穩(wěn)態(tài)輸出量與實(shí)際的穩(wěn)態(tài)輸出量之差控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越小說明控制精度越高因此穩(wěn)態(tài)誤差是衡量控制系統(tǒng)性能好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)之一就是在兼顧其他性能指標(biāo)的情況下使穩(wěn)態(tài)誤差盡可能小或者小于某個(gè) 允許的限制值 431 色標(biāo)傳感器它使用一 個(gè)白熾燈光源或單色 LED 光源 2RGB 紅綠藍(lán)顏色傳感器它檢測物體的對三基色的反射比率從而鑒別物體顏色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典型的輸出有 NPN 和 PNP 繼電器和模擬輸出 1 顏色傳感器的類型比較 1 光到光電流轉(zhuǎn)換器 光到光電流轉(zhuǎn)換器由光電二極管或具有色彩濾波器的光電二極管組成將光轉(zhuǎn)換成光電流可以使用外部電路將光電流轉(zhuǎn)換成一定比例的電壓輸出然后可以通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式輸送到微控制器中 優(yōu)點(diǎn) 設(shè)計(jì)靈活可以針對各個(gè)應(yīng)用訂制放大器的增益和 帶寬及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的速度和分辨率 缺點(diǎn) 增加了組裝成本提高了設(shè)計(jì)復(fù)雜程度光到光電流轉(zhuǎn)換器適合要求響應(yīng)時(shí)間短定制增益和速度調(diào)節(jié)及在光線變化條件下工作的應(yīng)用 2 光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器 光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器由搭配色彩濾波器的光電二極管陣列組成并整合一個(gè)跨阻抗放大器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 優(yōu)點(diǎn)簡化外設(shè)電路設(shè)計(jì)改善空間利用效率降低組裝成本 缺點(diǎn)響應(yīng)時(shí)間預(yù)先由內(nèi)置電流到電壓轉(zhuǎn)換器確定如跨阻抗放大器要求額外的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將電壓輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式光到模擬電壓轉(zhuǎn)換 器適合要求設(shè)計(jì)周