颜色运输分拣系统

2016-02-16齐明琪

知音励志·社科版 2015年12期

齐明琪

摘要机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。

【关键词】机电一体化；传感器；机械手；系统组合

1 系统结构

1.1 系统整体结构流程图

按下启动按钮传送带1运行，物料经两个颜色传感器检测，如果是颜色A传送带1继续运行。如果是颜色B传送带1停止，平行机械夹夹住物料经旋转汽缸转到传送带2上，此时传送带向左运行。若是颜色C传送带1停止，平行机械夹夹住物料经旋转汽缸转到传送带2上，此时传送带向右运行。系统整体结构流程图，如图1所示。

1.2 整体设计思路

机械方面：首先考虑外观样式图，然后设计机械臂，传送带等机械部件以及之间的配合关系并绘制相关的CAD图纸，通过Solidwork进行模拟组装。

电工方面：考虑电工器材的选择，灯、传感器、直流电机和 PLC外部连接及之间的接线；磁性开关和按钮等保护措施的连线等。

气动方面：气缸与机械爪的选择及根据需要选择何种电磁换向阀，气动执行元件和电磁阀之间的连接以及布局摆放。

电子方面：按钮盒的电子线路及焊接知识。

2 系统机械主要部分设计

2.1 传送带的安装设计

从动轮：首先，将固定块固定在从动轮支架的两侧；其次，将从动轮支架紧固到铝型材导板的一侧；第三，使用弹性锤子将油润过的轴承敲入从动轮两测的沉孔中；第四，将从动轮置于从动轮支架的凹槽部位；第五，使用弹性锤子将油润过的后轴从支架的一侧的腰孔中敲穿过从动轮，并置于另一侧的腰孔上；第六，使用弹性锤子适当敲击后轴，使得后轴两端露出部分的长度一样；最后在后轴两端露出的部分安装上收紧滑块。如图2所示。

在安装完成后，可通过调整固定块上的螺栓来移动从动轮的位置，从而起到收紧皮带的作用。

主动轮：首先，使用弹性锤子将油润过的轴承（628-ZZ）分别敲入主支架和辅支架上的沉孔内；其次，将主支架固定在铝型材的另一端上；第三，使用弹性锤子把油润后的主动轮一侧先敲入主支架上的轴承孔内；最后，再将主动轮另一侧装上辅支架。如图3所示

在安装完上述步骤后，装上皮带。在保证主动轮电机伸出轴同轴的情况下，再固定辅支架。

2.2 机械手部分的设计

机械手部分是本课题的关键部分，如图4所示：

1：回转缸与治具缸连接块1，2（1，2是一体的）

2：回转缸与治具缸连接块3

3：治具缸与平行机械夹连接块

4：机械夹子

机械手由几个汽缸的连接块以及机械爪组成。汽缸连接块主要有：回转汽缸与治具缸的连接块（1，2）、回转缸与治具缸的连接块（3）、治具缸与机械夹的连接块（4）、机械爪（5）等几部分组成。

2、3两块料的加工应注意相互间的配合问题，还应注意与回转缸、治具缸的连接问题，在2、3两块料的连接问题上，应该在连接螺钉上加上弹簧垫片。因为回转缸在转动过程中会产生惯性力，使2、3两处的连接螺钉受惯性力的影响，产生松动。所以加上弹簧垫片，以减小消耗惯性力的作用。4号料加工时应注意总体长度以及注意旋转一百八十度时是否能准确传送机械夹至传送带中间。5号机械夹的设计，需要注意机械夹张开的总长度以及闭合时的长度。才能够确定机械夹子的厚度以及爪子的长度等问题。

3 系统电气控制设计

3.1 电机和联轴器

直流电机：

首先测量主动轮的直径，算出其周长（即旋转一周皮带轮移动的距离），然后量取皮带轮到长度（皮带轮的长度是先前根据地板的大小和元器件摆放后所需的长度来确定的），计算出主动轮需转多少圈皮带轮从一端到达另一端，根据皮带轮上的操作要求选择直流电机的转速。从美观性和需要承受的负载的大小选择出轴直径，因为课题的直流电压是24V，所以我选择了额定电压为24V的直流电机，最后根据整体集合，选择最适合的电机。

此种直流电机与其他电机相比的主要特点有：永磁、加强型行星齿轮减速器，出轴直径小负载能力强，允许负载10kg.cm，并且在工作过程中能够保持稳定平稳，而且噪音低，出力大等等。如图5所示。

联轴器为：螺丝固定的联轴器。除了考虑与电机、旋转平台的连接，还应具有一定的弹性，以避免应电机与旋转平台的同轴度精度误差而带来的电机支架晃动，电机不能正常工作等。所以我选择了一体成型具有弹性的铝合金，夹紧靠螺丝固定的联轴器。

3.2 气动元器件选择

本课题中用到了很多的电气元器件，在选择这些器材时存在着很多的问题，尤其是机械手部分，涉及到三种汽缸的选择，回转缸，治具缸以及平行机械夹，在选择这些汽缸型号时不仅要考虑其功能方面是否能够做到适合整个课题运作的需要，还要考虑其与其他期间这间的配合衔接是否美观，价格方面是否经济合适。

3.3 气动部分

气动元器件连接时，应注意元器件的进出气方向，如电磁阀的进气口与出气口不可颠倒，否则将会影响元器件的正常工作。元件安装要紧固，不可松动，否则会出现安全事故。

为了防止气缸带动物件因冲击力过大而对其造成损坏，在气缸进出气口各安装一个节流阀，控制气流大小，减慢气缸活塞伸缩的速度。

4 安全性调试与分析

4.1 机械调试

首先确定传送带和回转缸的位置使机械夹能在两传送带之间夹到物料，调整回转缸的旋转位置确保回转缸旋转角度为180，对整个系统机械部分的连接处进行检查，看是否存在连接不牢固。如有连接不紧固，传动不正常等状况，对其进行校正并紧固。

4.2 电气调试

接通气泵打开气源检查整个系统是否漏气，如有漏气检查漏气原因并解决漏气问题，若无漏气先手动调试并调节气缸上的节流阀使气缸的动作达到稳定状态。手动调试正常后再进行自动调试。