787 自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)械手及分揀單元設(shè)計(jì)

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1、機(jī)械/機(jī)電/模具/數(shù)控畢業(yè)、課程設(shè)計(jì)QQ_2947387549現(xiàn)成資料CAD.Proe/Solidworks圖，另可定制 摘 要 機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)信號(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)的有機(jī)地結(jié)合，并運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中去的技術(shù)。本次設(shè)計(jì)的是基于自動(dòng)化生產(chǎn)線中的機(jī)械手及分揀單元模塊，系統(tǒng)在生產(chǎn)線中完成的是工件的工位轉(zhuǎn)移及按需分揀的過程。整個(gè)系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行控制，機(jī)械手模塊將工件搬運(yùn)到分揀單元指定位置，有升降和左右橫移兩個(gè)自由度。在分揀單元中，利用輸送帶輸送工件，通過使用光電傳感器和電感傳感器完成對材質(zhì)、顏色的檢測，區(qū)分出金屬工件以及黑色的非金

2、屬工件，在氣缸的作用下，利用分揀器達(dá)到分揀目的。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)化，PLC，氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，傳感測試技術(shù) ABSTRACT The integration of machinery technology is the mechanical skill, the electrician electronic technology, the microelectronic technology, the information technology, the sensor technology, the conection technology s

3、ignal translation technology and many kinds of technologies organically unifies, and apply to the practice of techniques. What this design is based on automatic production lines in manipulator and the sort unit module, what the system completes in the production line is the work piece location shift

4、 and on demand sort process. The overall system uses PLC to carry on the control, the manipulator module transports the work piece to the sort unit assigns the position, has the fluctuation and about moves to two degrees-of-freedom horizontally. In the sort unit, transports the work piece using the

5、conveyor belt, completes through the use photoelectric sensor and the inductive transceiver to the material quality, the color examination, differentiates the metal work piece as well as the black nonmetallic work piece, under air cylinders function, serves the sort purpose using the time sorter. K

6、ey words: Automation, PLC, pneumatic system design, sensor testing technology 目 錄 1 緒 論 1 1.1 本論文的背景和意義 1 1.2 機(jī)械手國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢 1 1.3 分揀系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 2 1.4 設(shè)計(jì)原則 4 2 自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)械手及分揀單元的方案設(shè)計(jì) 5 2.1 總體規(guī)格與相關(guān)參數(shù) 5 2.2 驅(qū)動(dòng)方式的分析與選擇 5 2.3 自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)械手及分揀系統(tǒng)的組成 6 2.4 總體建模效果 8 3 機(jī)械手方案設(shè)計(jì) 9 3.1

7、機(jī)械手坐標(biāo)形式的選擇 9 3.2 手部的選擇 9 3.3 氣缸等關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì) 12 4 分揀單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 4.1 分揀單元的主要組成部分及各自功能 22 4.2 輸送部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算 22 4.3 傳感檢測部分 25 4.4 導(dǎo)向部分 29 4.5 滑槽部分 34 5 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 35 5.1 方案簡述 35 5.2 機(jī)械手氣動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 36 5.3 分揀系統(tǒng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 43 6 總結(jié) 48 7 參考文獻(xiàn) 50 致 謝 51 機(jī)械/機(jī)電/模具/數(shù)控畢業(yè)、課程設(shè)計(jì)QQ_2947387549現(xiàn)成

8、資料CAD.Proe/Solidworks圖，另可定制 自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)械手及分揀單元設(shè)計(jì) 26 1 緒 論 1.1 本論文的背景和意義 自動(dòng)生產(chǎn)線的最大特點(diǎn)是它的綜合性和系統(tǒng)性，綜合性主要涉及機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測試技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；而系統(tǒng)性指的是生產(chǎn)線的傳感檢測、傳輸與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)等機(jī)構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機(jī)地融合在一起。本系統(tǒng)完成一個(gè)生產(chǎn)線的機(jī)械手搬

9、運(yùn)與物料分揀的過程。機(jī)械手的功能是將之前配合系統(tǒng)所提供的工件搬運(yùn)到分揀系統(tǒng)中去，最后根據(jù)一系列的傳感器完成對顏色、材質(zhì)的檢測，并將之分揀到相應(yīng)的滑槽中去。本設(shè)計(jì)綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識(shí)，如氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械連接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機(jī)位置控制和變頻器技術(shù)等。因此，進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)械手及分揀單元的研究設(shè)計(jì)是非常有意義的。 1.2機(jī)械手國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢 從自動(dòng)機(jī)到工業(yè)機(jī)器人是一個(gè)飛躍，從一般工業(yè)機(jī)器人到積極探索和開發(fā)具有智能和功能強(qiáng)大的工業(yè)機(jī)器人將又是一個(gè)飛躍。目前，工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)正處在一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段，在現(xiàn)今的工業(yè)發(fā)達(dá)國家里，工業(yè)機(jī)器人的開

10、發(fā)與制造正在形成一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)，全世界每年的工業(yè)機(jī)器人銷售額可達(dá)42億美元。盡管如此，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)仍在不斷拓展，不斷向新的領(lǐng)域進(jìn)軍[1]。 機(jī)器人首先是被工廠使用的。機(jī)器人在許多工廠出現(xiàn)后，許多臟活、累活都由機(jī)器人取代人工，受到了人們的廣泛歡迎。工業(yè)機(jī)器人取代了工人們進(jìn)行一部分重體力工作，從而使工人們能從事體力要求較低的工作，經(jīng)過培訓(xùn)就可以向著技術(shù)含量更高的崗位發(fā)展。 工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢是顯而易見的，相對于人，它能夠更精確而且不知疲倦地工作，可以說，幾乎可以用在一切需要大量重復(fù)勞動(dòng)的場合。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、自動(dòng)化工廠（FA）、計(jì)算機(jī)集成制造系

11、統(tǒng)（CIMS）的自動(dòng)化工具。 雖然中國的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進(jìn)步中，但和國際同行相比，差距依舊明顯。從市場占有率來說，更無法相提并論。工業(yè)機(jī)器人很多核心技術(shù)，目前我們尚未掌握，這是影響我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸。 而隨著工業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化的發(fā)展和氣動(dòng)技術(shù)本身的一些優(yōu)點(diǎn)的展現(xiàn)，氣動(dòng)機(jī)械手已經(jīng)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動(dòng)化的各個(gè)行業(yè)。 機(jī)器人功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化是提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)速度、降低成本和提高可靠性的重要途徑。可以預(yù)見，今后整個(gè)機(jī)器人機(jī)械手行業(yè)的發(fā)展方向都必然是朝著標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化的方向發(fā)展。模塊化指的是機(jī)械模塊、信息監(jiān)測模塊、控制模塊等。目前，國外已經(jīng)研制生產(chǎn)了各種不同的

12、標(biāo)準(zhǔn)模塊和組件，國內(nèi)有關(guān)模塊化工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)工作也有了初步的雛形。除了使用的各種伺服電機(jī)、傳感器外，手臂、手腕和機(jī)身的結(jié)構(gòu)也已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，這也是機(jī)器人發(fā)展歷史上的一個(gè)飛躍。 在發(fā)達(dá)國家中，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動(dòng)化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機(jī)械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個(gè)世紀(jì)的工業(yè)機(jī)器人的使用實(shí)踐表明，工業(yè)機(jī)器人的普及是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高社會(huì)生產(chǎn)效率，推動(dòng)企業(yè)和社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段[2]。 1.3 分揀系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 自動(dòng)分揀裝置是按

13、照預(yù)先設(shè)定的計(jì)算機(jī)指令對物品進(jìn)行分揀，并將分檢出的物品送達(dá)指定位置的機(jī)械。隨著激光掃描、條碼及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)分揀機(jī)在物流中的使用日益普遍。在郵政部門自動(dòng)信函分揀機(jī)及自動(dòng)包裹分揀機(jī)已經(jīng)使用多年。 自動(dòng)分揀系統(tǒng)目前在國外同行業(yè)技術(shù)比較成熟，但建設(shè)成本和維護(hù)成本較高而且維護(hù)難度大。而國內(nèi)同行業(yè)對物流配送中心的建設(shè)也在摸索過程中，都不夠成熟；國內(nèi)的應(yīng)用水平，只有在郵政物流系統(tǒng)中應(yīng)用較好，而其他行業(yè)并不理想。因此對其他物流系統(tǒng)的研究及其設(shè)備開發(fā)，都是有重要意義的。這樣不僅節(jié)約了企業(yè)人力資源，而且在鐵路列車的行包處理、食品工業(yè)、造紙業(yè)、化工業(yè)、機(jī)械制造、超市配送中心配送、出版業(yè)等各行各業(yè)中都

14、廣泛使用。 在物流行業(yè)飛速發(fā)展的今天，自動(dòng)分揀設(shè)備占有非常重要的地位。長期以來國內(nèi)分揀技術(shù)較為落后，一定程度上影響了我國物流業(yè)的發(fā)展，急需大量引進(jìn)一種高速而有效的分揀設(shè)備，推塊式分揀機(jī)正好符合此要求。 在高度發(fā)達(dá)的國家，物流量非常大，其中大量的物品需要經(jīng)過分揀才能分配到各個(gè)用戶，因此歐美各國和日本采用了大量的各種類型的分揀系統(tǒng)來完成分揀這一繁瑣而又枯燥的工作。特別是第二次世界大戰(zhàn)以后分家技術(shù)發(fā)展很快，分揀系統(tǒng)規(guī)模越來越大，分揀能力越來越高，應(yīng)用范圍越來越廣，已經(jīng)成為物流系統(tǒng)中的重要組成部分。 分揀是指為進(jìn)行運(yùn)輸、配送，把很多貨物按品種、不同的地點(diǎn)和單位分配到所設(shè)置的場地的作業(yè)。按分揀的手

15、段不同，可分為人工分揀、機(jī)械分揀和自動(dòng)分揀三大類。 人工分揀基本上是靠人力搬運(yùn)，把所需要的貨物分門別類地送到指定的地點(diǎn)，或利用最簡單的器具和手推車等，這種分揀方式勞動(dòng)強(qiáng)度大，分揀效率最低。 機(jī)械分揀是指以機(jī)械為主要運(yùn)輸手段，還要靠人力進(jìn)行揀選，這種分揀方式用得最多的是運(yùn)輸機(jī)，有板條式輸送機(jī)、傳輸帶、輥道運(yùn)輸機(jī)等，也有的叫“輸送機(jī)分揀”。這種方式是用設(shè)置在地面上的輸送機(jī)傳輸貨物，在各分揀位置配置作業(yè)人員，當(dāng)看到標(biāo)簽、色標(biāo)、編號(hào)等分揀標(biāo)志時(shí)，邊進(jìn)行揀選，在放到手邊的簡易傳送帶或場地上。也有用“箱式托盤分揀”，即在箱式分揀中裝入待分揀的貨物，用叉車的機(jī)械移動(dòng)箱式托盤，用人力把貨物分到分揀的位置，

16、或再利用箱式托盤進(jìn)行分配。使用較多的是在箱式托盤的下面裝車輪的滾輪箱式托盤。這種分揀方式投資不多，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高分揀效率。 自動(dòng)分揀是指貨物從進(jìn)入分揀系統(tǒng)到指定的分揀位置為至，都是按照人們的預(yù)先設(shè)置的指令來完成的。這種裝置是由接收分揀指令信息的控制部分、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)部分、搬運(yùn)部分、分揀部分、緩沖站等構(gòu)成。所以，除了用終端的鍵盤、鼠標(biāo)或其他方式向控制部分輸入作業(yè)需要信息的作業(yè)外，由于全部采用的是自動(dòng)控制方式進(jìn)行作業(yè)，因此分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較大。 從分揀技術(shù)水平上說，歐美各國發(fā)展最早，技術(shù)比較成熟，目前處于世界領(lǐng)先地位。日本則在第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展很快，到1985年自動(dòng)分揀

17、機(jī)總量達(dá)366套，號(hào)稱世界上擁有自動(dòng)分揀機(jī)最多的國家，從1970-1985年有338臺(tái)自動(dòng)分揀機(jī)投入運(yùn)行，其中58.32%用于儲(chǔ)運(yùn)業(yè)，17.15%用于銷售業(yè)。日本一位物流專家認(rèn)為，在用戶需求表現(xiàn)為多品種小批量的時(shí)代，物流技術(shù)的三大措施是自動(dòng)分揀機(jī)。自動(dòng)化倉庫和無人自動(dòng)牽引車。自動(dòng)化倉庫是基本成熟的產(chǎn)品，無人自動(dòng)牽引車是發(fā)展中產(chǎn)品，自動(dòng)分揀機(jī)是接近成熟的產(chǎn)品。 我國自動(dòng)分揀技術(shù)起步較晚，目前已能與世界先進(jìn)水平保證同步，但缺少技術(shù)創(chuàng)新能力，使用自動(dòng)分揀技術(shù)的物流系統(tǒng)也較少，大部分小型超市配送中心仍然依靠人工分揀。在20世紀(jì)80年代，我國最初是一些郵政局采用小型的半自動(dòng)翻盤分揀機(jī)，由于郵政分揀。

18、 但目前我國自動(dòng)分揀系統(tǒng)的規(guī)模和能力已有很大的發(fā)展，目前大型分揀系統(tǒng)大多能分揀幾十個(gè)到幾百個(gè)種類物品，分揀能力達(dá)到每小時(shí)萬件以上。國外分揀系統(tǒng)規(guī)模都很大，主要包括進(jìn)給臺(tái)、信號(hào)盤、分揀機(jī)、分揀信息識(shí)別系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)等幾大部分，還要配備外圍大的各種運(yùn)輸和裝卸機(jī)械，組成一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)。自動(dòng)分揀系統(tǒng)大部分與自動(dòng)化立體倉庫連接起來，配合自動(dòng)導(dǎo)引車、拖鏈小車等其他工具組成復(fù)雜的系統(tǒng)，分揀系統(tǒng)在總體布置上，可以說千變?nèi)f化。 1.4設(shè)計(jì)原則 根據(jù)任務(wù)書及學(xué)院要求，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則是：以任務(wù)書所要求的具體設(shè)計(jì)要求為根本設(shè)計(jì)目標(biāo)，充分考慮自動(dòng)化生產(chǎn)線工藝流程的具體要求。在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，

19、盡可能的使結(jié)構(gòu)簡練，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用元配件，以降低成本，同時(shí)提高可靠性。本著科學(xué)經(jīng)濟(jì)和滿足生產(chǎn)要求的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)也考慮本次設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，將大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)，如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、液壓、氣動(dòng)、電氣傳動(dòng)及控制、傳感器、可編程控制器（PLC）、電子技術(shù)、自動(dòng)控制、機(jī)械系統(tǒng)仿真等知識(shí)盡可能多的綜合運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，使得經(jīng)過本次設(shè)計(jì)對大學(xué)階段的知識(shí)得到鞏固和強(qiáng)化，同時(shí)也考慮個(gè)人能力水平和時(shí)間的客觀實(shí)際，充分發(fā)揮個(gè)人能動(dòng)性，腳踏實(shí)地，實(shí)事求是的做好本次設(shè)計(jì)。 2 自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)械手及分揀單元的方案設(shè)計(jì) 2.1 總體規(guī)格與相關(guān)參數(shù) 對自動(dòng)化生產(chǎn)

20、線機(jī)械手及分揀單元的基本要求是將兩個(gè)單元有效的連接起來,通過一系列的傳感器件和氣缸等,能夠快速、準(zhǔn)確的完成搬運(yùn)及分揀的任務(wù)。設(shè)計(jì)自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)械手及分揀單元的原則是充分分析作業(yè)對象(工件)的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件;明確工藝過程中的模塊分布，使得在滿足要求的基礎(chǔ)上，讓各個(gè)元器件在每個(gè)模塊，各個(gè)模塊在每個(gè)單元中有最合理的布置，從而進(jìn)一步確定對自動(dòng)化生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制的要求；在設(shè)計(jì)過程中，盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)組件，簡化設(shè)計(jì)制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實(shí)現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制。本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)械手及分揀單元是為了實(shí)現(xiàn)通過模塊的組合形成流水線的

21、功能。 參數(shù)說明： 抓重：0.2千克； 工件尺寸：Φ30mm，厚30mm; 定位精度：1mm；控制方式：點(diǎn)位程序控制（PLC）; 機(jī)械手橫移最大距離距離800mm。 2.2 驅(qū)動(dòng)方式的分析與選擇 液壓驅(qū)動(dòng)，功率重量比大，可實(shí)現(xiàn)頻繁平穩(wěn)的變速和換向，容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，可自行潤滑，使用壽命長。但也存在其油液容易泄露污染環(huán)境，需要配備油源，成本較高，工作噪聲較大。 電氣驅(qū)動(dòng)，控制精度高，驅(qū)動(dòng)力較大，響應(yīng)快，信號(hào)檢測、傳遞、處理方便。但是由于這種驅(qū)動(dòng)方式價(jià)格昂貴，限制了在一些場合的應(yīng)用。因此，人們尋求其他一些經(jīng)濟(jì)適用的驅(qū)動(dòng)方式[3]。 氣壓驅(qū)動(dòng)具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、功率體積比高、無

22、污染及抗干擾性強(qiáng)、在工業(yè)機(jī)械手中應(yīng)用較多。而從另一方面來說，氣動(dòng)技術(shù)作為各種控制方式中性價(jià)比最高的一種控制方式，由于其元器件性能發(fā)展迅速，從而使得生產(chǎn)成本可以一直被控制降低，因而被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。尤其在現(xiàn)代化的生產(chǎn)設(shè)備中，幾乎都配有氣動(dòng)系統(tǒng)。 表2-1 各種控制方式的比較 項(xiàng)目 氣壓傳動(dòng) 液壓傳動(dòng) 電氣傳動(dòng) 機(jī)械傳動(dòng) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 簡單 復(fù)雜 復(fù)雜 較復(fù)雜 安裝自由度 大 大 中 小 輸出力 稍大 大 小 不太大 定位精度 一般 一般 很高 高 動(dòng)作速度 大 稍大 大 小 響應(yīng)速度 慢 快 快 中 清

23、潔度 清潔 可能有污染 清潔 較清潔 維護(hù) 簡單 比氣動(dòng)復(fù)雜 需專門技術(shù) 簡單 加個(gè) 一般 稍高 高 一般 技術(shù)要求 較低 較高 最高 較低 控制自由度 大 大 中 小 危險(xiǎn)性 幾乎無問題 注意著火 一般無問題 無特殊問題 表2-1為在本設(shè)計(jì)中,根據(jù)負(fù)載以及環(huán)境考慮，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式不僅能滿足使用需要，而且簡單且安全性高，技術(shù)要求較低，故采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。 2.3 自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)械手及分揀系統(tǒng)的組成 2.3.1 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 機(jī)械手所實(shí)現(xiàn)的的主要功能就是實(shí)現(xiàn)工件工位的轉(zhuǎn)移，即將前一部分所提供的工件，通過升降抓取及橫移等動(dòng)作，將

24、工件搬運(yùn)到之后的分揀系統(tǒng)中去。 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng) 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)有三個(gè)工位，下工位，上工位及分揀工位。主要需要完成如下幾個(gè)動(dòng)作。 （1）水平方向手臂的左右移動(dòng) （2）垂直方向高度的上升、下降移動(dòng) （3）吸盤的吸取動(dòng)作 建模圖如圖2-1 圖2-1 機(jī)械手部分建模圖 2.3.2 分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 分揀單元主要由驅(qū)動(dòng)及輸送部分，傳感檢測部分，導(dǎo)向分揀部分，滑槽部分組成。在本設(shè)計(jì)中主要實(shí)現(xiàn)的是金屬工件的分揀、黑色非金屬工件的分揀以及其他顏色非金屬工件的分揀。 建模圖如下圖2-2，主要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)是工件的輸送及分揀。 圖2-2 分揀模塊建模圖 2.4 總體建模效果 圖2-3

25、 總體建模圖 3 機(jī)械手方案設(shè)計(jì) 3.1機(jī)械手坐標(biāo)形式的選擇 機(jī)械手的基本型式較多，按手臂的坐標(biāo)型式而言，主要有四種基本型式：直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。下面就各型式機(jī)械手作簡單的分析對比： 1、直角坐標(biāo)式機(jī)械手 直角坐標(biāo)機(jī)械手通常由三個(gè)線性關(guān)節(jié)組成，這三個(gè)關(guān)節(jié)用來確定末端操作器的位置，有時(shí)還帶有附加的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，用以確定末端操作器的姿態(tài)。這種模式的機(jī)械手在x、y、z軸上的運(yùn)動(dòng)都是相對獨(dú)立的，對他們的運(yùn)動(dòng)可以獨(dú)立處理，因此容易通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制。同時(shí)可以兩端支撐，對給定結(jié)構(gòu)的剛性能達(dá)到最大。 直角坐標(biāo)式機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)： （1） 產(chǎn)量

26、大，節(jié)拍短，能滿足高速的要求； （2） 容易與生產(chǎn)線上的傳送帶和加工裝配機(jī)械相配合； （3） 適于裝箱類、多工序復(fù)雜的工作，定位容易變更； （4） 定位精度高，載重發(fā)生變化是不回影響精度； （5） 易于實(shí)行數(shù)控，可與開環(huán)或閉環(huán)數(shù)控機(jī)械配合使用。 缺點(diǎn)：機(jī)械手的作業(yè)范圍較小。 機(jī)械手型式的選擇首先是從滿足它的運(yùn)動(dòng)要求方面進(jìn)行考慮， 然后從機(jī)械手的復(fù)雜程度以及經(jīng)濟(jì)情況等方面來考慮。在本設(shè)計(jì)中，機(jī)械手主要是用作搬運(yùn)工件用，故僅要求有機(jī)械手的左右與上下移動(dòng)。故采用直角坐標(biāo)式機(jī)械手。 3.2手部的選擇 由于本設(shè)計(jì)背景所要求的物料為直徑為30mm的圓柱形工件，故考慮采用吸附類手部

27、。 真空吸盤是真空設(shè)備執(zhí)行器之一，吸盤材料采用丁腈橡膠制造，具有較大的扯斷力，因而廣泛應(yīng)用于各種真空吸持設(shè)備上，如在建筑、造紙工業(yè)及印刷、玻璃等行業(yè)，實(shí)現(xiàn)吸持與搬送玻璃、紙張等薄而輕的物品的任務(wù)。 真空吸盤又稱真空吊具，一般來說，利用真空吸盤抓取制品是最廉價(jià)的一種方法。真空吸盤品種多樣，橡膠制成的吸盤可在高溫下進(jìn)行操作，由硅橡膠制成的吸盤非常適于抓住表面粗糙的制品；由聚氨酯制成的吸盤則很耐用。另外，在實(shí)際生產(chǎn)中，如果要求吸盤具有耐油性，則可以考慮使用聚氨酯、丁腈橡膠或含乙烯基的聚合物等材料來制造吸盤。通常，為避免制品的表面被劃傷，最好選擇由丁腈橡膠或硅橡膠制成的帶有波紋管的吸盤。 按形成

28、負(fù)壓(或真空)的方法，氣流負(fù)壓式手部可分為真空式、氣流負(fù)壓式和擠壓排氣式吸盤。在此次設(shè)計(jì)中，綜合各方面考慮，決定采用噴射式氣流負(fù)壓吸盤。 圖3-1 噴射氣流原理圖 氣流負(fù)壓吸盤手部是利用流體力學(xué)的院里，當(dāng)需要取物時(shí)，壓縮空氣高速流經(jīng)噴嘴，使得其出口處的氣壓要低于吸盤腔內(nèi)的氣壓，故腔內(nèi)的氣體被告訴氣流帶走從而形成負(fù)壓，完成取料工作。當(dāng)需要釋放工件時(shí)，切斷壓縮空氣即可達(dá)到目的。在實(shí)際生產(chǎn)中，對條件的要求并不苛刻，只需要壓縮空氣即可，在實(shí)際環(huán)境中容易取得，故成本較低[4]。 圖3-2 可調(diào)噴射式負(fù)壓吸盤結(jié)構(gòu) 1.橡膠吸盤 2.吸盤芯子 3.通氣螺母 4.

29、吸盤體 5.噴嘴 6.噴嘴套 對吸盤的吸力進(jìn)行計(jì)算，其公式為: 　 (3-1) 式中:P—吸盤吸力(N)，工件自重為0.2KG，故此處取吸盤吸力為10N，故P=10N; D — 吸盤直徑(cm). n — 吸盤數(shù)量 —啟動(dòng)安全系數(shù)，在此取 —工作情況系數(shù)。根據(jù)工作條件以及實(shí)際情況的不同，選取工作情況系數(shù)，一般可在1~3的范圍內(nèi)選取。在此，取。 —方位系數(shù).當(dāng)吸盤垂直吸附時(shí)，則，f為摩擦系數(shù)，橡膠吸盤吸附金屬材料

30、時(shí)，取f=0.5~0.8;當(dāng)吸盤水平吸附時(shí)，取。在此，取 代入數(shù)據(jù)得: 綜合比較,選取FESTO規(guī)格為ESG-20-SF-HA-QS的吸盤，其具體參數(shù)如圖3-3。 圖3-3 選用吸盤的技術(shù)參數(shù) 3.3 氣缸等關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì) 因?yàn)榇藱C(jī)械手需要達(dá)到的目的較為直接和單一，故設(shè)計(jì)機(jī)械手只有升降及左右橫移兩個(gè)自由度。 3.3.1 機(jī)械手升降氣缸的計(jì)算與選用 （1）氣缸工作壓力的確定 氣源處理組件的作用是除去壓縮空氣中所含的雜質(zhì)及凝結(jié)水，調(diào)節(jié)并保持恒定的工作壓力。 氣源處理組件輸入氣源來自空氣壓縮機(jī)，所提供的壓力為0.6～1.0MPa, 輸出壓力為0～0.8MPa可調(diào)，取氣缸工

31、作壓力p=0.2Mpa 表3-1氣壓負(fù)載常用的工作壓力 負(fù)載F/N <5000 5000～10000 10000～20000 20000～30000 30000～50000 >50000 工作壓力p/MPa <0.8～1 1.5～2 2.5～3 3～4 4～5 >5～7 （2）氣缸的分類及典型結(jié)構(gòu) 氣缸是將壓縮空氣的壓縮能轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)并做功的執(zhí)行元件。氣缸按結(jié)構(gòu)形式分為兩大類：活塞式和膜片式。其中活塞式又分為單活塞式和雙活塞式，單活塞式有有活塞桿和無活塞桿兩種。下面簡單介紹幾種常用氣缸的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。 ①普通氣缸 普通氣缸的結(jié)構(gòu)中包括缸筒，前缸蓋，后缸蓋，

32、活塞和活塞桿，密封件和緊固件等基本組件。缸筒位于前后缸蓋之間并由拉桿和螺母將其連接鎖緊。活塞同活塞桿相連，同時(shí)活塞采用密封圈密封，并裝有導(dǎo)向環(huán)及磁性環(huán)。為了防止外部粉塵影響氣缸以及保障氣缸不會(huì)漏氣，在前缸蓋上安裝有防塵組合密封圈以作用于活塞桿。磁性環(huán)用來產(chǎn)生磁場，使活塞接近磁性開關(guān)時(shí)發(fā)生信號(hào)，即在普通氣缸上安裝磁性開關(guān)就成為可以檢測氣缸活塞位置的開關(guān)氣缸。 ②無活塞桿氣缸 無桿氣缸沒有普通氣缸的剛性活塞桿，它利用活塞直接或間接實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，無桿氣缸由缸筒，防塵和抗壓密封件，無桿活塞，左右端蓋，傳動(dòng)舌片，導(dǎo)架等組成。拉制而成鋁氣缸筒沿軸向方向開槽，為防止內(nèi)部壓縮空氣泄露和外部雜物侵入，槽被內(nèi)

33、部抗壓密封件和外部防塵密封件密封。內(nèi)、外密封件都是塑料擠壓成形件，且互相夾持固定。無桿活塞的兩端帶有唇形密封圈?；钊麅啥朔謩e進(jìn)、排氣，活塞將在缸筒內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)通過缸筒槽的傳動(dòng)舌片被傳遞到承受負(fù)載的導(dǎo)架上。此時(shí)，傳動(dòng)舌片將防塵密封件與抗壓密封件擠開，但它們在缸筒的兩端仍然是互相夾持的。因此，傳動(dòng)舌片與導(dǎo)架組件在氣缸上移動(dòng)時(shí)無壓縮空氣泄露。 無桿氣缸缸徑范圍為25-63mm，行程可達(dá)1000mm。這種氣缸最大的有點(diǎn)是節(jié)省了安裝空間，特別適用于小缸徑長行程的場合。在自動(dòng)化系統(tǒng)、氣動(dòng)機(jī)器人中或得大量應(yīng)用。 ③膜片式氣缸 這種氣缸適用于氣動(dòng)夾具、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥及短行程的工作場合。 ④沖擊氣缸

34、 沖擊氣缸的用途廣泛，可用于鍛造、沖壓、鉚接、下料、壓配、破碎等多種作業(yè)。 ⑤擺動(dòng)氣缸 擺動(dòng)氣缸是由一個(gè)雙作用葉片式馬達(dá)和一個(gè)普通雙作用氣缸組成。采用這種雙活塞桿結(jié)構(gòu)的擺動(dòng)氣缸，結(jié)構(gòu)簡單，能同時(shí)分別實(shí)現(xiàn)直線和擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 擺動(dòng)角度在0-270之間無級(jí)可調(diào)，氣缸行程范圍為1-100mm。 因擺動(dòng)氣缸的可調(diào)擋塊裝置和葉片之間是分開的，所以作用在擋塊上的沖擊力可由固定擋塊或自調(diào)式緩沖器吸收。另外，葉片在行程終端也由彈性緩沖墊緩沖。為了便于調(diào)節(jié)，角度標(biāo)尺安裝在背面。 擺動(dòng)氣缸的活塞桿有中空雙活塞桿型的，可用于真空、噴射等?；钊麠U端部有連接其它元件的內(nèi)螺紋和半圓鍵。擺動(dòng)氣缸常用作氣動(dòng)機(jī)械手的手

35、臂，在其上連接氣動(dòng)手指。 根據(jù)實(shí)際情況,此處選擇用單活塞桿雙作用氣缸。 （3）氣缸的壓力特性 氣缸的壓力特性就是氣缸內(nèi)壓力變化的情形。當(dāng)兩腔的壓力差所形成的力剛好克服各種阻力負(fù)載時(shí)，活塞就開始運(yùn)動(dòng)。 圖3-4氣缸的壓力特性曲線 （4）氣缸主要尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 氣缸的負(fù)載率是氣缸活塞桿受到的軸向負(fù)載力F與氣缸的理論輸出力之比。 　 ( 3-2 ) 負(fù)載力是選擇氣缸時(shí)的重要因素。負(fù)載狀況不同，作用在活塞桿軸向的負(fù)載力也不同。參考表3-2負(fù)載率的選取與負(fù)載的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，此處取η=40%. 表3-2 負(fù)載狀

36、態(tài)與負(fù)載力 負(fù)載狀態(tài) 提升 夾緊 水平滾動(dòng) 水平滑動(dòng) 負(fù)載力 F=W F=K(夾緊力) F=uW，取摩擦系數(shù)u=0.1～0.4 F=uW，取摩擦系數(shù)u=0.2～0.8 表3-3 負(fù)載率與負(fù)載的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 負(fù)載的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 靜載荷（如壓緊，低速壓鉚） 氣缸速度50～500mm/s 氣缸速度>500mm/s 負(fù)載率 小于等于70﹪ 小于等于50﹪ 小于等于30﹪ 根據(jù)氣缸的負(fù)載狀態(tài)，參考表3-2確定氣缸的軸向負(fù)載F 工件的質(zhì)量為0.2KG， 通過對已有標(biāo)準(zhǔn)吸盤的比對,大致估算負(fù)壓吸附式吸盤及其附件總重約為0.2KG,此處取0.2KG進(jìn)行計(jì)算。 由公式

37、 　( 3-3 ) 其中 D——活塞內(nèi)徑 p——工作壓力 ——活塞效率，此處取 由公式 　 ( 3-4 ) 計(jì)算得D=8.89mm. 圓整得D=18mm, 由d=0.35D，對照內(nèi)徑活塞桿選取表，取d=8mm. 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，知所取數(shù)值可以提供相應(yīng)的拉力，故所取缸徑及活塞桿徑合理。 表3-4 氣缸理論輸出力 （5）預(yù)選氣缸

38、行程及活塞桿的校核 活塞的行程L一般根據(jù)實(shí)際需要來確定，通常L值取（0.5～5）D。 L=（0.5～5）D=（0.5～5）12=9～90mm 根據(jù)設(shè)計(jì)和實(shí)際需要,預(yù)選氣缸行程為L=60mm. 一般取活塞桿長度l=L+30 ，故取活塞桿長度l=90mm。 由于活塞桿長度l>10d，所以不但要對其進(jìn)行強(qiáng)度校核，還要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。 1) 活塞桿的穩(wěn)定性校核 查閱資料，知一般來說，活塞桿都采用合金鋼制造，而缸筒則采用鋁合金制造，故查得各材料的許用拉應(yīng)力值如下表[5]。 表3-5氣缸材料許用拉應(yīng)力值 材料 []/Mpa 鑄鐵HT150 30Mpa Q235鋼 60Mpa

39、45號(hào)鋼 120Mpa 鋁合金ZL203 30Mpa 設(shè)活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)，其值F查過某一臨界值時(shí)，就會(huì)失去穩(wěn)定。 則穩(wěn)定條件為 ( 3-5 ) 其中為安全系數(shù)，一般取，此處綜合考慮，取 計(jì)算活塞桿的長細(xì)比,對于實(shí)心桿,取r=d/4=2mm.故l/d=42.5 查閱《液壓與氣壓傳動(dòng)》表3-4及3-5，取柔性系數(shù)及末端系數(shù) 故 故 ( 3-6 ) 其中——安裝長度

40、——柔性系數(shù) ——末端系數(shù) E——活塞桿材料的彈性模量，此處對鋼取 J——活塞桿橫截面的慣性矩，此處對實(shí)心圓桿 　　　 ( 3-7 ) 代入數(shù)據(jù)算得 遠(yuǎn)大于負(fù)載，故活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件。 2) 活塞桿的強(qiáng)度校核 由公式 　　 　 ( 3-8 )

41、 　　 　( 3-9 ) 其中為缸筒材料的抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一般取n=5. 查表知=30MPa，因此計(jì)算得 d=1.44mm

42、較薄，故在設(shè)計(jì)中適當(dāng)增加壁厚，所以此處取 =1mm。 (7)氣缸耗氣量及進(jìn)排口的計(jì)算 氣缸的耗氣量在實(shí)際設(shè)計(jì)中是一個(gè)重要的指標(biāo)，他與氣缸的缸徑、行程、工作頻率和從換向閥到氣缸的連接管路容積（死容積）有關(guān)，氣缸每分鐘消耗的壓縮空氣流量為[6]： ( 3-11 ) 式中， D——?dú)飧赘讖剑琺 d——活塞桿的直徑，m s——活塞行程，m n——?dú)飧谆钊糠昼娡鶑?fù)次數(shù) 此公式未考慮氣缸內(nèi)的死容積，因此計(jì)算值比實(shí)際值偏小，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)具體情況加以修正。

43、氣缸的進(jìn)排氣口當(dāng)量直徑的大小與氣缸的耗氣量有關(guān)，除特殊情況外，一般氣缸的進(jìn)氣口、排氣口尺寸相同。氣缸進(jìn)排氣口當(dāng)量直徑用下式計(jì)算： 　　 ( 3-12 ) 式中， -工作壓力下氣缸的耗氣量， -空氣流經(jīng)進(jìn)排氣口的速度，一般取 把計(jì)算出來的氣缸進(jìn)排氣口當(dāng)量直徑進(jìn)行圓整后，按照GB/T 14038—93<<氣缸氣口螺紋>>選擇合適的氣口螺紋。故， （8）氣缸的密封與連接 缸筒和缸蓋的連接 查閱圖3-5，選擇拉桿式螺栓連接

44、。該結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，易于裝卸。 圖3-5缸筒和缸蓋的連接 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 活塞桿與活塞的常用連接形式分整體結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)。組合式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。 該氣缸選擇螺紋連接，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，應(yīng)用較多。 密封 氣缸密封的好壞，直接影響氣缸的性能和使用壽命，正確設(shè)計(jì)、選擇和使用密封裝置，對保證氣缸的正常工作非常重要。 查閱機(jī)械手冊，活塞的結(jié)構(gòu)與密封型式如下圖 采用O型密封圈工作可靠，靜摩擦因素大，活塞的結(jié)構(gòu)比較簡單，目前使用的范圍較廣[10]。 圖3-6 活塞的結(jié)構(gòu)與密封型式 3.3.2 機(jī)械手橫向無桿氣缸的選擇 無桿氣缸沒有普通氣缸的

45、剛性活塞桿，它利用活塞直接或間接實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，無桿氣缸由缸筒，防塵和抗壓密封件，無桿活塞，左右端蓋，傳動(dòng)舌片，導(dǎo)架等組成。拉制而成鋁氣缸筒沿軸向方向開槽，為防止內(nèi)部壓縮空氣泄露和外部雜物侵入，槽被內(nèi)部抗壓密封件和外部防塵密封件密封。內(nèi)、外密封件都是塑料擠壓成形件，且互相夾持固定。無桿活塞的兩端帶有唇形密封圈。活塞兩端分別進(jìn)、排氣，活塞將在缸筒內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)通過缸筒槽的傳動(dòng)舌片被傳遞到承受負(fù)載的導(dǎo)架上。此時(shí)，傳動(dòng)舌片將防塵密封件與抗壓密封件擠開，但它們在缸筒的兩端仍然是互相夾持的。因此，傳動(dòng)舌片與導(dǎo)架組件在氣缸上移動(dòng)時(shí)無壓縮空氣泄露。 無桿氣缸與普通氣缸的結(jié)構(gòu)與工作原理并不相同。普通氣缸有

46、圓柱形的活塞桿，并且其動(dòng)力的輸出也是通過活塞桿與外界相連來實(shí)現(xiàn)的。而無桿氣缸由于其結(jié)構(gòu)的不同，設(shè)計(jì)計(jì)算選型則是按照另一套流程： ①按力矩及負(fù)載示意圖計(jì)算出相應(yīng)的力矩及負(fù)載； ②根據(jù)計(jì)算所得出的力矩及負(fù)載查樣本《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，選型無桿氣缸； ③列出無桿氣缸的基本參數(shù)，以供后面使用。 (1)負(fù)載計(jì)算及氣缸選型 水平無桿氣缸所受負(fù)載（暫不考慮連接組件的重量） ( 3-13 ) 現(xiàn)選用FESTO行程為800mm的無桿氣缸DGPL-18-800-PPV-A-KF-B,下表為氣缸的一些主要參數(shù)。

47、 表3-6　所選無桿氣缸的技術(shù)參數(shù) 4 分揀單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 自動(dòng)分揀機(jī)是按照預(yù)先設(shè)定的計(jì)算機(jī)指令對物品進(jìn)行分揀，并將分檢出的物品送達(dá)指定位置的機(jī)械。隨著激光掃描、條碼及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)分揀機(jī)在物流中的使用日益普遍。 在物流行業(yè)飛速發(fā)展的今天，自動(dòng)分揀設(shè)備占有非常重要的地位。長期以來國內(nèi)分揀技術(shù)較為落后，一定程度上影響了我國物流業(yè)的發(fā)展，急需大量引進(jìn)一種高速而有效的分揀設(shè)備，推塊式分揀機(jī)正好符合此要求。 4.1 分揀單元的主要組成部分及各自功能 分揀單元主要由驅(qū)動(dòng)及輸送部分，傳感檢測部分，導(dǎo)向分揀部分

48、，滑槽部分組成。 驅(qū)動(dòng)輸送部分主要功能是作為驅(qū)動(dòng)裝置以及將電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在帶輪可以接受的范圍以及完成輸送工件的任務(wù)。 傳感檢測部分則主要負(fù)責(zé)檢測工件的材質(zhì)與顏色，進(jìn)而控制后面的導(dǎo)向分揀部分進(jìn)行分揀。 導(dǎo)向部分功能則為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向。 滑槽部分功能為根據(jù)顏色材質(zhì)的導(dǎo)向存放不同種類的工件。 4.2 輸送部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.2.1 驅(qū)動(dòng)滾筒 驅(qū)動(dòng)滾筒是傳遞動(dòng)力的主要部件。作為單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式來講，可分成單滾筒傳動(dòng)及雙滾筒傳動(dòng)。單滾筒傳動(dòng)多用于功率不太大的輸送機(jī)上，功率較大的輸送機(jī)可采用雙滾筒傳動(dòng)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，還可增加圍包角以增加傳動(dòng)滾筒所能傳遞的牽引力。使用雙滾筒傳動(dòng)時(shí)可以采用多電機(jī)分別

49、傳動(dòng)，可以利用齒輪傳動(dòng)裝置使兩滾筒同速運(yùn)轉(zhuǎn)。如雙滾筒傳動(dòng)仍不需要牽引力需要，可采用多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式。 驅(qū)動(dòng)滾筒是依靠與輸送帶之間的摩擦力帶動(dòng)輸送帶運(yùn)行的部件。驅(qū)動(dòng)滾筒根據(jù)承載能力分為輕型、中型和重型三種。同一種滾筒直徑又有幾種不同的軸徑和中心跨距供選用。 （1）輕型：軸承孔徑80～100mm。軸與輪轂為單鍵聯(lián)接的單幅板焊接筒體結(jié)構(gòu)。單向出軸。 （2）中型：軸承孔徑120～180mm。軸與輪轂為脹套聯(lián)接。 （3）重型：軸承孔徑200～220mm。軸與輪轂為脹套聯(lián)接，筒體為鑄焊結(jié)構(gòu)。有單向出軸和雙向出軸兩種[12]。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求及工件規(guī)格,選擇輕型筒體。 人字形溝槽鑄（包）膠滾筒是為了增

50、大摩擦系數(shù)，在鋼制光面滾筒表面上，加一層帶人字溝槽的橡膠層面，這種滾筒有方向性，不得反向運(yùn)轉(zhuǎn)。人字形溝槽鑄（包）膠滾筒，溝槽能使水的薄膜中斷，不積水，同時(shí)輸送帶與滾筒接觸時(shí)，輸送帶表面能擠壓到溝槽里，由于這兩種原因，即使在潮濕的場合工作，摩擦系數(shù)降低也很小?？紤]到本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況和輸送機(jī)的工作環(huán)境：主要用于實(shí)驗(yàn)和教學(xué)，所以我們選擇這種滾筒。鑄膠膠面厚且耐磨，質(zhì)量好；而包膠膠皮易掉，螺釘頭容易露出，刮傷皮帶，使用壽命較短，比較二者選用鑄膠滾筒。 驅(qū)動(dòng)滾筒是傳遞動(dòng)力的主要部件。作為單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式來講，可分成單滾筒傳動(dòng)及雙滾筒傳動(dòng)。單滾筒傳動(dòng)多用于功率不太大的輸送機(jī)上，功率較大的輸送機(jī)可采用雙滾筒傳

51、動(dòng)。由于本設(shè)計(jì)的功率很小，故采用單滾筒傳動(dòng)。 4.2.2 電動(dòng)機(jī)的選定 帶式輸送裝置的負(fù)載是一種典型的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，而且不可避免地要帶負(fù)荷起動(dòng)和制動(dòng)。在實(shí)際生產(chǎn)中，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)特性與負(fù)載的啟動(dòng)要求往往不能達(dá)到一致，在通常情況下，電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流要比額定運(yùn)行時(shí)的電流大6～7倍才能保證電動(dòng)機(jī)有足夠的啟動(dòng)力矩，但是從保護(hù)電機(jī)不受過大電流沖擊的角度考慮，電流又不能太大，這就對電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)提出了一定要求，解決方案即加快轉(zhuǎn)子的加速度，使整個(gè)啟動(dòng)過程控制在3～5s以內(nèi)。 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定，一般情況下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不低500r/min，因?yàn)楣β室欢〞r(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低，其尺寸愈大，價(jià)格愈貴

52、，而效率低。若電機(jī)的轉(zhuǎn)速高，則極對數(shù)少，尺寸和重量小，價(jià)格也低。 因?yàn)榇讼到y(tǒng)主要是用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)用，故輸送速度會(huì)相對較慢，加上設(shè)計(jì)兩個(gè)導(dǎo)向器氣缸間的距離為200mm，設(shè)定每個(gè)工件的檢測時(shí)間為4s。故初定輸送機(jī)輸送速度為0.05m/s。設(shè)主動(dòng)滾筒直徑為80mm，則計(jì)算滾筒轉(zhuǎn)速為： ( 4-1 ) 輸送帶輸送能力計(jì)算： 對成件物料，依公式有： ，即180個(gè)/h。 　　　　　 ( 4-2 ) 查閱電機(jī)選型，初步選定電機(jī)為SEW-RF47-DR63S4-0.12 經(jīng)減速后轉(zhuǎn)速為

53、12r/min，可以直接與滾筒連接。 4.2.3 輸送帶的選定 輸送帶是帶式輸送機(jī)部件中最昂貴和最易磨損的部件。 輸送帶在帶式輸送機(jī)中既是承載構(gòu)件又是牽引構(gòu)件（鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)除外），它不僅要有承載能力，還要有足夠的抗拉強(qiáng)度。輸送帶有帶芯（骨架）和覆蓋層組成，其中覆蓋層又分為上覆蓋膠，邊條膠，下覆蓋膠。 輸送機(jī)的帶芯主要是有各種織物（棉織物，各種化纖織物以及混紡織物等）或鋼絲繩構(gòu)成。它們是輸送帶的骨干層，幾乎承載輸送帶工作時(shí)的全部負(fù)載。因此，帶芯材料必須有一定的強(qiáng)度和剛度。覆蓋膠用來保護(hù)中間帶芯不受機(jī)械損傷以及周圍有害介質(zhì)的影響。上覆蓋膠層一般較厚，這是輸送帶的承載面，直接與物料接

54、觸因此在接觸過程中會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊和磨損。下覆膠層主要承受壓力，為了降低阻力，下覆蓋膠設(shè)計(jì)的厚度一般會(huì)比較輕薄。側(cè)邊覆蓋膠主要起到的是一個(gè)保護(hù)作用，即輸送帶跑偏使側(cè)面與機(jī)架碰撞時(shí)，讓帶芯得意不受機(jī)械損傷。 常用的輸送帶有橡膠帶和塑料帶兩種。橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-15℃～40℃之間。物料溫度不超過50℃。向上輸送散粒料的傾角12～24。對于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點(diǎn)，但對于氣候的適應(yīng)性差，易打滑和老化。 帶寬是輸送帶的關(guān)鍵參數(shù)，分揀機(jī)構(gòu)所分揀的工件規(guī)格為直徑30mm，高30mm的圓柱形工件，由輸送帶寬度一般比成件物料寬度大50-100mm的規(guī)則，選定帶寬為10

55、0mm。（自動(dòng)線與工業(yè)機(jī)械手技術(shù)）。由于工業(yè)用輸送帶一般帶寬都在200mm以上，所以此輸送帶可以由廠家代為加工。 4.3 傳感檢測部分 4.3.1 傳感器工作原理 傳感器是將感受到的外界信息，按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成所需的有用信息的裝置。它獲取的信息可以是各種物理量。而轉(zhuǎn)換的信息也有各種形式如：電、光、溫度、聲、位移、壓力等。物理量可以通過傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但通常是將非電量或電量轉(zhuǎn)換成易于處理和傳輸?shù)碾娏?。傳感器的核心部件是敏感元件，它是傳感器中用來感知外界信息，并轉(zhuǎn)換成有用信號(hào)的元件。 根據(jù)功能需要，此處選定使用光電式傳感器以及電感式傳感器。因原文檔太大，此文檔%￥有部分刪除，需完整的含CAD圖的設(shè)計(jì)可問原著要。