PLC的物料分拣机械手自动化控制系统设计样本.doc

本科毕业论文（设计） 论文（设计）题目：基于PLC物料分拣机械手自动化控制系统设计学 院： 机械工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 机 自 054 学 号： 学生姓名： 邹 俊 辉 指引教师： 赵 丽 梅 6 月19 日贵州大学本科毕业生论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交毕业论文（设计），是在导师指引下独立进行研究所完毕。毕业论文（设计）中凡引用她人已经刊登或未刊登成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日 期： 目 录目 录I摘 要IVAbstractV第一章 前言11.1 研究目及意义11.2 机械手在国内外现状和发展趋势11.3 重要研究内容21.4 解决核心问题3第二章 执行系统分析与选取42.1执行机构坐标形式选取42.2 执行机构构成62.3 执行机构各某些分析与选取62.3.1 手部选取62.3.2 手臂构造选取82.3.3 机座构造选取92.4 执行机构工作原理102.5执行机构简图10第三章 驱动系统分析与选取123.1 驱动系统分析与选取123.2 机械手驱动系统控制设计133.3 气动元件选用及工作原理143.3.1 气源装置143.3.2 执行元件153.3.3 控制元件163.3.4 辅助元件173.3.5 真空发生器183.3.6 吸盘183.4 气动回路工作原理18第四章 控制系统分析设计224.1 控制系统构成构造224.2 控制系统性能规定224.3 传感器选取234.3.1 位置检测装置234.3.2 滑觉传感器234.3.3 视觉传感器244.4 控制系统PLC选型及控制原理254.4.1 PLC控制系统设计基本原则254.4.2 PLC种类及型号选取304.4.3 I/O点数分派304.4.4 PLC外部接线图324.4.5 机械手控制原理324.5 PLC程序设计344.5.1 总体程序框图344.5.2 初始化及报警程序364.5.3 手动控制程序374.5.4 自动控制程序39第五章 总结与展望42参照文献43致 谢44附 录45 基于PLC物料分拣机械手自动化控制系统设计摘 要 机械手在先进制造领域中扮演着极其重要角色。它可以搬运货品、分拣物品、代替人繁重劳动。可以实现生产机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 本文在纵观了近年来机械手发展状况基本上，结合机械手方面设计，对机械手技术进行了系统分析，提出了用气动驱动和PLC控制设计方案。采用整体化设计思想，充分考虑了软、硬件各自特点并进行互补优化。对物料分拣机械手整体构造、执行构造、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动，控制系统中选取PLC控制单元来完毕系统功能初始化、机械手移动、故障报警等功能。最后提出了一种简朴、易于实现、理论意义明确控制方略。通过以上某些工作，得出了经济型、实用型、高可靠型物料分拣机械手设计方案，对其她经济型PLC控制系统设计也有一定借鉴价值。核心词：机械手，气动控制，可编程控制器（PLC），自动化控制，物料分拣。The Design for The Automatic Control System of The Sorting Materials Manipulator Based on PLCAbstract Manipulator plays an extremely important role in the field of advanced manufacturing. It can carry goods，sort materials and do heavy works instead of the human being. It also can realize mechanization and automation of the production，do the jobs in harmful environment to protect the personal safety. So it is widely used in metallurgy，machinery manufacturing，electronics，light industry and atomic energy etc.In this paper,by reviewing the developmental status of the manipulator in recent years，combining the design of manipulator and systematic analyzing technology of the manipulator，We proposed the design scheme that the manipulator was driven by the pneumatic and the system was controlled by PLC. Integrative idea was adopted in this design to fully consider the characteristics of the software and hardware and complementary optimization. We analyzed and designed the overall structure，the implementation of structural，driving system and control system of the manipulator. We used pneumatic-driven in the driving system，PLC control unit in the control system to complete initialization of the system，manipulators moving，failure alarm and so on. Finally we put forward a control strategy which is simple，easy to realize，and clear theoretical significance. Through the work above，a practical，economical，high-reliability sorting material manipulator was designed，which also had certain reference value for the other types of economical PLC control system design. Key words：manipulator ；pneumatic-driven； programmable logic controller (PLC)； automatic control；sorting materials第一章 前言1.1 研究目及意义机械手作为前沿产品应自动化设备更新时需要，可以大量代替单调往复或高精度需求工作，在先进制造领域中扮演着极其重要角色。它可以搬运货品、分拣物品、代替人繁重劳动。可以实现生产机械化和自动化，能在高温、腐蚀及有毒气体等环境下操作以保护人身安全，可以广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能等部门。 随着工业高速发展，机械手作为前沿产品应自动化设备更新时需要，已经在工业生产中得到了广泛应用。它可以搬运货品、分拣物品、用以代替人繁重及单调劳动，实现生产机械化和自动化；并能在高温、腐蚀及有毒气体等有害环境下操作以保护人身安全，被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能等部门。 可编程控制器(PLC)是以中央解决器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术，具备可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简朴、功耗低等长处，已成为当前在机械手控制系统中使用最多控制方式。使用PLC自动控制系统具备体积小，可靠高，故障率低，动作精度高等长处。适应工业需要，本课题试图开发PLC对物料分拣机械手控制，并借助必要精密传感器，使其可以对不同颜色物料按预先设定程序进行分拣，动作灵活多样，合用于可变换生产品种中小批量自动化生产，广泛应用于柔性生产线。采用PLC控制，是一种预先设定程序进行物料分拣自动化装置，可某些代替人工在高温和危险作业区进行单调持久作业，并且在产品变化或暂时需要对机械手进行新分派任务时，可以容许以便改动或重新设计其新部件，而对于位置变化时，只要重新编程，并能不久地投产，减少安装和转换工作费用。本设计重要完毕机械手硬件某些与软件某些设计。重要涉及执行系统、驱动系统和控制系统设计。1.2 机械手在国内外现状和发展趋势 机械手最早应用在汽车制造工业，惯用于焊接、喷漆、上下料和搬运。机械手延伸和扩大了人手足和大脑功能，它可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中工作；代替人完毕繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。当前重要应用于制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可构成柔性制造系统(FMS)和计算机集成制造系统，实现生产自动化。随着生产发展，功能和性能不断改进和提高，机械手应用领域日益扩大。 当前，国际上机械手公司重要分为日系和欧系。日系中重要有安川、oTC、松下、FANLUC、不二越、川崎等公司产品。欧系中重要有德国KUKA、CLOOS、瑞典ABB、意大利C0毗U及奥地利工GM公司。国内机械手起步于20世纪70年代初期，通过30近年发展，大体经历了3个阶段：70年代萌芽期，80年代开发期和90年代应用化期。在国内，机械手市场份额大某些被国外机械手公司占据着。在国际强手面前，国内机械手公司面临着相称大竞争压力。如今国内正从一种“制造大国”向“制造强国”迈进，中华人民共和国制造业面临着与国际接轨、参加国际分工巨大挑战，对国内工业自动化提高迫在眉睫，政府务必会加大对机器人资金投入和政策支持，将会给机械手产业发展注入新动力。随着机械手发展深度和广度以及机器人智能水平提高，机械手已在众多领域得到了应用。从老式汽车制造领域向非制造领域延伸。如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统用于维护维修机器人等。在国防军事、医疗卫生、食品加工、生活服务等领域机械手应用也越来越多。在将来几年，传感技术，激光技术，工程网络技术将会被广泛应用在机械手工作领域，这些技术会使机械手应用更为高效，高质，运营成本低。据猜测，此后机器人将在医疗、保健、生物技术和产业、教诲、救灾、海洋开发、机器维修、交通运送和农业水产等领域得到应用。1.3 重要研究内容随着机械手技术飞速发展和机械手应用领域不断深化，不但规定其控制可靠性强、使用灵活性高和操作灵活性好，还要其成本低、可开发经济性强。本论文重要研究物料分拣机械手如下几种方面内容：(1) 物料分拣机械手执行系统分析与选取 执行系统是由传动部件与机械构件构成，是机械手赖以实现各种运动实体。重要涉及机身、手臂、末端执行器3某些构成，其中每一某些都可以具备若干自由度。执行系统设计重要是对机械手手部、手臂和机座进行设计。(2) 物料分拣机械手驱动系统分析与选取 驱动系统是向执行系统各某些提供动力装置。通过对液压、气压、电气三种驱动方式比较，本设计选取气压驱动方式。内容涉及气动元件选取及其工作原理、气动回路设计和气动原理图绘制。(3) 物料分拣机械手控制系统设计 控制系统是机械手指挥系统，它控制驱动系统，让执行系统按规定规定和时序进行工作。本机械手采用可编程控制器（PLC）对机械手进行控制，重要涉及对PLC型号选取、传感器类型进行选取、I/O口选取、对控制系统原理图、自动程序梯形图绘制等内容。1.4 解决核心问题1 解决机械手机械构造设计问题，规定机械手构造简朴、经济、具备一定代表性。2 执行部件运动精度问题。3 机械手控制系统，涉及控制系统电路和控制程序，并解决工件和控制 系统协调问题。4 元件匹配规则和知识获取及其表达形式。5 传感器类型选取。第二章 执行系统分析与选取机器手执行构造是机械手赖以实现各种运动实体。执行机构布局类型直接影响到机械手工作性能。2.1 执行机构坐标形式选取机械手基本型式较多，按手臂坐标型式而言，重要有四种基本型式：直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式和关节式。下面就各型式机械手作简朴分析对比：1、直角坐标式机械手直角坐标式机械手是适合于工作位置成行排列或与传送带配合使用一种机械手。它手臂可作伸缩、左右和上下移动，按直角坐标形式X、Y、Z三个方向直线进行运动。其工作范畴可以是一种直线运动；两个直线运动或三个直线运动。如在X、Y、Z三个直线运动方向上个具备A、B、C三个回转运动，即构成六个自由度。直角坐标式机械手长处：（1） 产量大，节拍短，能满足高速规定； （2） 容易与生产线上传送带和加工装配机械相配合；（3） 适于装箱类、多工序复杂工作，定位容易变更；（4） 定位精度高，载重发生变化是不回影响精度；（5） 易于实行数控，可与开环或闭环数控机械配合使用。缺陷：机械手作业范畴较小。2、圆柱坐标式机械手圆柱坐标式机械手是应用最多一种型式，它合用于搬运和测量工件。具备直观性好，构造简朴，本体占用空间较小，而动作范畴较大等长处。圆柱坐标式机械手工作范畴可分为：一种旋转运动，一种直线运动，加一种不在直线运动所在平面内旋转运动；二个直线运动加一种旋转运动。圆柱坐标式机械手有五个基本动作：（1） 手臂水平回转；（2） 手臂伸缩；（3） 手臂上下；（4） 手臂回转动作；（5） 手爪夹紧动作。 圆柱式机械手特点是在垂直导柱上装有滑动套筒，手臂装在滑动套筒上，手臂可做上下直线运动和水平面内做圆弧状左右摆动。3、球坐标式机械手球坐标式机械手是一种自由度较多，用途较广机械手。它工作范畴涉及：一种旋转运动；二个旋转运动；二个旋转运动加一种直线运动。球坐标式机械手可实现八个动作：（1） 手臂上下动作，即俯仰动作；（2） 手臂左右动作，即回转动作；（3） 手臂先后动作，即伸缩动作；（4） 手腕上下弯曲；（5） 手腕左右摆动；（6） 手腕旋转运动；（7） 手爪夹紧动作；（8） 机械手整体移动。球坐标式机械手特点是将手臂装在枢轴上，枢轴又装在叉形架上，能在垂直面内作圆弧状上下俯仰动作，它臂可作伸缩，横向水平摆动，还可以上下摆动，工作范畴和人手类似。它特点能能自动选取最合理动作路线。因此工作效率高。此外由于上下摆动，它相对体积小，动作范畴大。4、关节式机械手关节式机械手是一种合用于接近机体操作传动型式。它像人手同样有肘关节，可以实现各种自由度，动作比较灵活，适于在狭窄空间工作。关节式机械手，早在四十年代就在原子能工业中得到应用，随后在开发海洋中应用，有一定发展前程。关节式机械手有大臂和小臂摆动，以及肘关节和肩关节运动。它还具备上肢构造，可实现近似于人手操作机能。为具备近似人手操作机能，需要研制最适当构造。机械手型式选取一方面是从满足它运动规定方面进行考虑， 然后从机械手复杂限度以及经济状况等方面来考虑。本设计中机械手重要动作为机械手手臂左右移动，升降移动和机械手整体旋转。直角坐标式机械手虽然具备手臂伸缩上下、左右直线运动等动作，但是不具备机械手整体旋转动作，因此不考虑用直角坐标式机械手。球坐标式机械手和关节式机械手对动作规定方面足够满足规定，但是它们构造都比较复杂，有诸多动作是不必要，显得挥霍和增长了制导致本和难度。圆柱坐标式机械手能满足手臂伸缩、手臂上下、手臂回转动等动作。可以将手臂回转动作改换成机械手整体转动就可以满足本设计中机械手动作规定。这样修改并没有变化机械手总体构造，只是进行了局部变动，使得整个系统经济、实惠，因此拟定用圆柱坐标式机械手。2.2 执行机构构成 工业机械手执行系统重要如下机械某些构成：（1） 手部 是机械手直接握持工件或工具某些。（2） 臂部 是机械手用来支持腕部与手部实现较大运动范畴部件。（3） 立柱 支承手臂并带动它升降、摆动和移动机构。（4） 机座 是机械手用来支撑臂部，并安装驱动装置及其她装置某些。2.3 执行机构各某些分析与选取2.3.1 手部选取 1 手部形式拟定手部就是用来握持工件或工具某些。由于被握持工件形状、尺寸、重量、材质及表面状态不同，手部机构也是各种各样。惯用手部构造按其握持原理可以分为如下两类:1）夹持式夹持式手部构造与人手类似，是工业机械广泛应用一种手部形式。它重要由手指、传动机构、驱动机构构成。其又可分为内撑式、外夹式和内外夹持式，区别在于夹持工件部位不同，手爪动作方向相反。夹持式手部设计时应注意如下事项：（1） 手指应有一定开闭范畴。（2） 手指应具备恰当夹紧力。（3） 要保证工件在手指内定位精度。（4） 构造紧凑，重量轻，效率高。（5） 通用性和可换性。 2）气吸式气吸式手部又称为真空吸盘式手部，它是通过吸盘内产生真空或负压，运用压差而将工件吸附，是工业机械手惯用一种吸持工件装置。它由吸盘、吸盘架及进排气系统构成，具备构造简朴、质量轻、不易损伤工件、使用以便可靠等长处；但规定工件上与吸盘接触部位光滑平整、清洁、被吸附工件材质致密，没有透气空隙。重要适应于板材、薄壁零件、陶瓷搪瓷制品、玻璃制品、纸张及塑料等表面光滑工件抓取。气吸式又可分为：负压吸盘：真空式、喷气式、自挤式空气吸盘。磁力吸盘：永磁吸盘、电磁吸盘。 真空式吸附型它是运用真空泵抽出吸附头空气而形成真空，故称真空式。喷气式吸附工作原理是当压缩空气高速进入喷嘴时，由于管路开始段截面积是逐渐收缩，因此气流速度逐渐增大，在管路最小截面处，气流速度达到临界速度，此时气体受压，密度加大。在排气管路中因界面逐渐增大，气流膨胀减压而使密度大大下降，致使气流速度继续增高，在吸气口处形成负压。吸附头与吸气口连同，故形成真空，以吸住工件。自挤式空气吸盘工作原理是将软质吸盘按压在工件表面，挤出吸盘内空气、从而导致真空、吸住工件。磁吸式手是运用工件导磁性，运用永久磁铁或电磁铁通电后产生磁力来吸附材料工件。磁吸式手部不会破坏被吸附表面质量，但是由于被吸工件存在剩磁，吸附头上常吸附磁性屑，影响正常工作。通过以上对手某些析真空式具备构造简朴、质量轻、不损伤工件、使用以便、不影响机械手正常工作等长处。并且满足所设计机械手规定，因此选用真空式吸盘。真空吸盘机构如图2.1所示。 图2.1 吸盘机构图2.3.2 手臂构造选取手臂是机械手重要某些，是支撑手腕、手指和工件并使它们运动机构。手臂普通有三个运动伸缩、旋转和升降。手臂基本动作是将手部移动到所需位置和承受抓取工件最大重量，以及手臂自身重量。 1 手臂构成：(1) 动作元件，如油缸、汽缸、齿条、凸轮等是驱动手臂运动部件。(2) 导向装置，是保证手臂对的方向及承受由工件重量所产生弯曲和扭转力矩。(3) 手臂，起着连接和承受外力作用。 2手臂设计规定：(1) 手臂承载能力大、刚性好、自重轻。(2) 手臂运动速度要恰当，惯性要小。(3) 手臂动作要灵活。(4) 位置精度要高。(5) 通用性要强。3手臂构造 手臂伸缩和升降运动普通采用直线油（气）缸驱动。 手臂作直线运动构造，基本上是由驱动机构和导向装置所构成。驱动机构普通用油缸、油马达加齿轮、齿条来实现直线运动。往复直线油（气）缸可以分为如下几种。双作用单活塞杆油缸:液压机械手中实现手臂往复运动用得最多是双作用单活塞杆油缸。活塞在油压下作双向运动。机构上可以是油缸体固定、活塞杆运动；也可以是活塞杆固定，而缸体运动。双作用双活塞杆油缸：当需要很大行程时，将油缸做很长、体积很大，则加工上有困难。如做成伸缩式双活塞杆油缸，既能满足行程规定，油缸体积又小。其缺陷是一次行程有两种速度。丝杆螺母机构：该机构传动特点是易于自锁，但传动效率低。如采用滚珠丝杠，效率可以提高，但因其较长，制造比较困难。本机械手手臂有往复直线运动，不需要很大行程，考虑到构造简朴性和设计经济性，选用缸体固定活塞杆运动双作用单活塞杆气缸。4导向装置机械手手臂在进行伸缩运动时，为防止手臂沿伸缩方向向中轴线转动、加大承载能力，以及提高运动精度，必要设有导向装置。手臂导向装置系依照安装形式、构造及负荷等条件来拟定。惯用有单导向杆和双导向杆，本设计中，伸缩运动中选用双导向杆。2.3.3 机座构造选取 机座是机械手基本某些，机械手执行机构各部件和驱动系统均安装于机座上，是支撑起机械手所有重量构件。对其构造规定是刚性好、占地面积小、操作维修以便和造型美观。机座构造从形式上分为落地式和悬浮式，或分为固定式、可移动式和行走式。无论哪一种形式，机械手工作时机座一定予以固定。可移动式机座在停置时可以刹车定位，以保证机械手工作时位置精度。依照本机械手设计规定选用落地固定式机座。机座构造与机械手总体布置关于，对专用机械手而言，传动和控制某些普通是单独布置，故机座比较简朴或不设机座。对通用机械手而言，传动某些布置在机架内部或后下方，控制某些则布置在机座后上方或单独布置一种控制箱。物料分拣机械手手臂需要一种旋转模块，摆动气缸就要固定在机座上。如果水平缸、垂直缸和手部机构直接安装到摆动气缸输出轴上，机构虽然简朴，但摆动气缸轴向受力增大，对气缸自身规定较高，并易导致摆动气缸损坏。同步，机械手自身重心偏离立柱轴线以及各气缸运动产生冲击都形成作用在摆动气缸转动轴上倾覆力矩，因此采用一种连接组件，将机械手立柱以上重量和倾覆力矩由机架来承担。连接组件重要由四某些构成：双向推力球轴承、底座、转台和扣罩。如图2.2所示。选取双向推力球轴承而不是单向，由于机座与转台在轴向上无法直接连接。采用双向推力球轴承就可以以便将轴承内环与转台连接，外环用罩扣固定在底座上。此外，推力球轴承应选取公称尺寸较大某些，这样可以更好承受倾覆力矩。 1、底座 2、摆动气缸 3、双向推力球轴承 4、扣罩 5、转台图2.2机座构造图2.4 执行机构工作原理物料分拣机械手构造重要由机座、立柱、水平手臂、垂直手臂、电磁阀和吸盘等构成。其中机座采用摆动气缸进行驱动，手臂及吸盘采用单活塞杆双作用气缸驱动。机械手动作基本有伸缩、升降、左右旋转、吸物和放物等动作。其构造原理如图2.2所示。其动作顺序为：初始位置 A右旋 B前伸 C气缸下降 D吸物料 C上升 B收缩A左旋 C气缸下降 D放物料 C上升回到初始位置。机械手动作在整个过程中都是持续可循环。2.5 执行机构简图依照前面机械手各某些设计，可做出机械手大体构造简图，如图2.3所示，大图见CAD图。 1右旋限位开关 2 左旋限位开关 3 回缩限位开关 4 前伸限位开关 5 上升限位开关 6 下降限位开关 A 摆动气缸 B前伸/回缩气缸 C上升/下降气缸 D 真空吸盘 图2.3 执行机构简图第三章 驱动系统分析与选取机械手驱动系统是驱动执行机构运动传动装置。机械手驱动系统依照动力源不同，分为液压、气压、电气、机械、气液联合和电液联合等各种方式。当前采用重要有液压、气压、电气这三种驱动方式。3.1 驱动系统分析与选取液压驱动，功率重量比大，可实现频繁平稳变速和换向，容易实现过载保护，可自行润滑，使用寿命长。但也存在其油液容易泄露污染环境，需要配备油源，成本较高，工作噪声较大。电气驱动，控制精度高，驱动力较大，响应快，信号检测、传递、解决以便。但是由于这种驱动方式价格昂贵，限制了在某些场合应用。因而，人们谋求其她某些经济合用驱动方式。气压驱动具备价格低廉、构造简朴、功率体积比高、无污染及抗干扰性强、在工业机械手中应用较多。另一方面，气动技术作为“便宜自动化技术”，由于其元器件性能不断提高，生产成本不断减少，被广泛应用于当代化工业生产领域。在当代化成套设备与自动化生产线上，几乎都配有气动系统。据记录：在工业发达国家中，所有自动化流程中约有30装有气动系统，有90包装机械，70锻造、焊接设备，50自动操机、40锻造设备和洗衣设备、30采煤机械，20纺织机械、制鞋业、木材加工、食品机械，43工业机器人装有气压系统。日、美、德等国气动元件销售平均每年增长超过10-15。许多工业发达国家气动元件产值已接近液压元件产值，且仍以较大速度发展，气动机械手技术已经成为可以满足许多行业生产实践规定一种重要使用工具。表3.1给出了各种控制方式比较：表3.1 各种控制方式比较通过以上三种驱动方式比较选用气动驱动方式，不但可以满足了本设计规定，并且节约了成本。3.2 机械手驱动系统控制设计依照物料分拣机械手规定，在驱动系统中气缸运动方式重要有两种：（1）直线运动（缸体固定，活塞杆运动）；（2）摆动（缸体固定）。其气动驱动系统原理图如图3.1所示。图3.1 驱动系统原理图气动系统涉及三个三位四通电磁换向阀、两个二位二通电磁阀、三个气缸、一种吸盘、四个调速阀、六个单向调速阀、消声器（若干）等。图中调速阀控制气缸上升和下降、伸长和缩短、摆动过程中速度，防止速度过大对物料及机械手臂冲击；三位四通电磁换向阀是变化气缸运动方向；真空发生器工作原理运用气体喷射产生真空吸附物料，其重要功能是实现对物料吸取和释放，真空发生器动作是由二位二通电磁阀控制。3.3 气动元件选用及工作原理气压驱动是运用压缩气体压力能来实现能量传递一种方式，其介质重要是空气，也涉及燃气和蒸汽。典型气压传动系统由如下四某些构成：3.3.1 气源装置气源装置是获得具备一定能量压缩空气装置，其主体某些是空气压缩机，有还配有气源净化解决装置、气罐等附属设备。它将原动机提供机械能转变为气体压力能。气压传动对气源规定：(1) 规定压缩空气具备一定压力和足够流量。(2) 规定压缩空气有一定清洁度和干燥度。下面对于重要气源装置元件进行如下简介：1、空气压缩机空气压缩机是产生压缩空气气压发生装置，是气源重要设备。按构造和工作原理可分为速度型和容积型两大类。容积型压缩机是运用特殊形状转子或活塞压缩吸入封闭容积室空气体积来增长空气压力。容积型构造简朴、使用以便。本设计选用容积型压缩机。2、储气罐储气罐可以调节气流，减少输出气流脉动，使输出气流持续和气压稳定，也可以作为应急气源使用，还可以进一步分离油水杂质。储气罐上装有安全阀，使其极限压力比正常工作压力高10%，并装有批示罐内压力压力表和排污阀等。罐型式可分为立式和卧式两种。本设计选用立式储气罐，由于它进气口在下，出气口在上，以运用进一步分离空气中油、水。3.3.2 执行元件 执行元件是以压缩空气为工作介质产生机械运动，并将气体压力能转变为机械能能量转换装置，如气缸输出直线往复式机械能，摆动气缸输出回转摆动式机械能。 1、气缸输出直线往复式气缸是气动执行元件之一。当前最常选用是原则气缸，其构造和参数都已系列化、原则化、通用化。水平伸缩气缸选用单活塞杆双作用气缸。单活塞杆双作用气缸普通由缸筒、先后缸盖、活塞、活塞杆、密封件和紧固件等构成。其工作原理：对于前伸/回缩气缸，当左侧无杆腔进气，右侧有杆腔排气时活塞杆前伸，反之，活塞杆回缩；对于上升/下降气缸，当上侧无杆腔进气，下侧有杆腔排气时，活塞杆下降，反之活塞杆上升。2、摆动气缸输出回转摆动式摆动气缸分为单叶片式和双叶片式。单叶片式摆动气缸：压缩空气由进气口输入，作用在叶片上，带动轴回转产生转矩，另一腔空气从排气口排出。双叶片式摆动气缸：从进气口进入压缩空气作用在一种叶片上，同步通过轴上气路也作用在另一叶片上带动轴回转。这样双叶片式产生转矩将是单叶片式2倍。本设计采用双叶片式摆动气缸，这样就能产生更大转矩，以利于机械手转动。3.3.3 控制元件控制元件是用来调节压缩空气压力、流量和控制其流动方向，使气动执行机构获得必要力、动作速度和变化运动方向，并按规定程序工作。气动控制元件按功能分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。1、压力控制阀调节和控制压力大小气动元件称为压力控制阀。它涉及调压阀、溢流阀、顺序阀及多功能组合阀。调压阀是出口侧压力可调，并能保持出口侧压力稳定压力控制阀。溢流阀是在回路中压力达到阀规定值时，使某些气体从排气侧排出，以保持回路内压力在规定值阀。调速阀是依照“流量负反馈”原理设计而成单路流量阀。调速阀普通用于执行元件负载变化大而运动速度规定稳定系统中。调速阀依照“串联减压式”和“并联溢流式”，又分为调速阀和溢流节流阀两种重要类型。本设计选用串联减压式调速阀。2、方向控制阀方向控制阀是变化压缩空气流动方向和气流通断状态，使气动执行元件动作或状态发生变换控制阀，其普通可分为单向型控制阀和换向型控制阀两类。(1) 单向型控制阀单向阀是指气流只能向一种方向流动而不能反向流动通过阀，是最简朴单向型方向阀。在气动系统中，单向阀除单独使用之外，经常与流量阀、换向阀和压力阀组合成只能单向控制阀。单向调速阀就是单向阀与节流阀并联而成。单向调速阀是把节流阀芯提成了上阀芯和下阀芯两某些。当流体正向流动时，其节流过程与调速阀是同样，节流缝隙大小可通过手柄进行调节；当流体反向流动时，靠流体压力把阀芯压下，下阀芯起单向阀作用，单向阀打开，可实现流体反向自由流动。当正向流动时，通过节流阀节流。当反向流动时，单向阀打开，不节流。(2) 换向型控制阀 换向型方向控制阀按控制方式分类，分为气压控制、电磁控制、人力控制。换向阀是运用阀芯和阀体间相对位置不同来变换不同管路间通断关系，实现接通、切断，或变化流体方向阀。它用途很广，种类也诸多。换向阀性能重要规定是：（1）油液流经换向阀时压力损失小；（2）互不相通油口间泄漏小；（3）换向可靠、迅速且平稳无冲击。按换向阀操纵方式有：手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式、气动式。按工作位置数和控制通道数有：二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、二位五通阀、三位四通阀、三位五通阀等。本设计选用三位四通电磁换向阀理由如下：(1) 电磁换向阀是运用电磁铁吸力推动阀芯来变化阀工作位置。由于它操作轻便，易于实现自动化，因而应用广泛。(2) 当三位四通电磁换向阀两端电磁铁都断电时，阀芯处在中位，各口互不相通。(3) 使用三位四通电磁换向阀可以迅速实现气缸正反向运动。3.3.4 辅助元件辅助元件是保证压缩空气净化、元件润滑、元件间连接及消声等所必要。可分为气源净化装置和其她辅助元件两大类。1、气源净化装置过滤器、调压阀和油雾器等组合在一起称为空气解决单元，又称为气动三联件。压缩空气中具有各种杂质，这些杂质存在会减少气动元件耐用度和性能，导致误动作和事故，必要清除。空气解决单元就是用来清除压缩空气杂质，提高空气质量元件。2、消声器消声器是减少排气噪声装置。压缩空气完毕驱动工作后，由换向阀排气口排入大气。此时压缩空气是以接近音速状态进入大气，由于压力骤然变化，使空气急速膨胀从而发出噪音，其音量普通为80dB100dB，为了改进劳动条件，应使用消声器。惯用消声器有三种类型吸取型、膨胀型和吸取膨胀型。吸取型消声器是依托吸声材料来消声。膨胀型消声器构造比较简朴，相称于一段比排气口径大管件，当气流通过时，让气流在其内部扩散、膨胀、碰壁撞击、反射、互相干涉而消声。吸取膨胀型消声器是上述两种结合。气流由斜孔引入，气流束互相撞击、干涉、进一步减速，再通过设在消声器内表面吸声材料消声，最后排向大气。本设计选用膨胀型消声器。3.3.5 真空发生器真空发生器作用重要是使吸盘橡胶皮碗形成真空而将工件吸附。真空发生器工作原理是运用喷管高速喷射压缩空气，在喷管出口形成射流，产生卷吸流动。在卷吸流动作用下，使得喷管出口周边空气不断地被抽吸走，使吸附腔内压力降至大气压如下，形成一定真空度。3.3.6 吸盘吸盘是直接吸吊物体元件，普通用橡胶做成。真空吸盘之因此能吸附在工件上因素是由于环境压力（大气压力）不不大于吸盘与工件之间压力。将吸盘与真空发生装置连接，吸盘内部空间空气被抽去，当吸盘接触到工件时，大气和吸盘之间形成了密封，就会吸住物料，吸气大小与大气压和吸盘内部空间压力差成正比。3.4 气动回路工作原理物料分拣机械手工作循环是：摆动气缸右旋水平手臂伸出垂直手臂下降吸物垂直手臂上升水平手臂缩回摆动气缸左旋垂直手臂下降放物垂直手臂上升回到初始位置。系统中选用电磁换向阀，限位开关，实现气缸往复运动。二位二通电磁阀实现吸盘吸物和放物。实现工作循环工作原理如下：(1) 摆动气缸右旋 按下启动按钮，右旋按钮接通，使三位四通电磁换向阀125YA得电，阀12阀芯右移，摆动气缸会执行右旋命令。这时气路是： 进气路线：2空气解决单元储气罐3三位四通电磁换向阀12左端单向调速阀19摆动气缸CD口。 排气路线：摆动气缸CE口单向调速阀20三位四通电磁换向阀12排气口调速阀8消声器9排出。 (2) 水平气缸伸出 当摆动气缸C右旋到指定位置时（90度），就会遇到右旋限位开关，使二位五通电磁换向阀125YA断电，摆动气缸旋转运动会停止，经时间继电器延时，使三位四通电磁换向阀101YA得电，阀10阀芯右移，执行手臂前伸动作。这时气路是:进气路线：2空气解决单元储气罐3三位四通电磁换向阀10左端单向调速阀15