半自动v带分拣机

1、2、第2章 系统总体设计2.1、 引言 本机是一典型的机电一体化产品。机电一体化总体设计是应用系统总体技术，从整体目标出发，综合分析产品的性能要求及各机、电组成单元的特性，选择最合理的单元组合方案，实现机电一体化产品优化设计的过程。随着大规模集成电路的出现，机电一体化产品得到了迅速普及和发展，机、电紧密结合的程度在迅速增加。种类繁多、性能各异的集成电路。传感器和新材料等，给机电一体化设计人员提供了众多的可选方案，使设计工作具有更大的灵活性。本章根据如何利用这些条件，应用机电一体化技术，开发出操作简便、测量精确、可靠性与性能价格比高的半自动V带分组机。2.2、 总体设计的主要内容一般来讲，机电一

2、体化总体设计包含技术资料准备、性能指标确定、总体方案确定三部分内容。也就是说，根据设计产品的技术要求来确定其性能指标，通过对多个可行方案进行比较和评价，设计出综合性能最优换较优的总体方案。2.2.1、 V带分组性能指标表2-1 V带尺寸分级规定（国家标准GB/T13575、1-92，单位mm）公称尺寸极限偏差配组公差公称尺寸极限偏差配组公差1400+23，-1142500+31，-1681600+23，-1142800+37，-1881800+27，-1343150+37，-1882000+27，-1343550+44，-221222400+31，-1644000+44，-22124500+5

3、2，-26127100+77，-38205000+52，-26128000+77，-38205600+63，-32209000+93，-46326300+63，-322010000+93，-4632根据表3.2按配组公差可以计算出带组段范围。表3.3是常用V带组段范围。每一个组段应对应一个组段的标识号。表3.3为V带组段范围直径为200mm的带轮直径为300mm的带轮160018002000224025002800315011589-15931787-17911987-19912224-22322484-24922782-27903132-314021593-15971791-17951991

4、-19952232-22402492-25002790-27983140-314831597-16011795-17991995-19992240-22482500-25082798-28063148-315641601-16051799-18031999-20032248-22562508-25162806-28143156-316451605-16091803-18072003-20072256-22642516-25242814-28223164-317261609-16131807-18112007-20112264-22722822-28303172-318071613-161718

5、11-18152011-20152830-28383180-318881617-16211815-18192015-201991621-16251819-18232019-2023101823-18272023-2027该机器对基准长度为2511mm、2711mm、2911mm、3111mm、3351mm、3611mm、3911mm、4261mm的八种规格带进行检测分组，其中基准长度为2511mm、2711mm两种规格的V带按配组公差要求分为8组；，基准长度为2911mm、3111mm两种规格的V带按配组公差要求分为2组；，基准长度为3351mm、3611mm两种规格的V带按配组公差要求分为3

6、组；，基准长度为3911mm、4261mm两种规格的V带按配组公差要求分为8组。产品的使用要求包括功能性要求、经济性要求。安全性要求等，产品的性能指标是指根据这些要求以及设计和制造能力、市场要求等来确定。根据以上分析，提出本机主要性能指标如下：（1）、本机用于Z，A，B，C四中常用V带长度检测（公称长度范围1600mm-3150mm）。（2）、位移检测范围：50mm（3）、本机检测项目：尺寸误差。（4）、检测精度：1mm。（5）、分拣速度为10-15条/分钟。（6）、程序编辑功能，以适应多种型号V带测量。对本机主要性能指标的说明：任何产品所能实现的功能都有一定的范围，合理的确定产品的功能范围，

7、既要考虑用户的使用要求，还要考虑产品经济上的合理性，本机仅用于Z，A，B，C四种常用V带长度检测，公称长度范围1600mm-3150mm，主要基于以下考虑，在实际生产中，公称长度较短的V型带，由于长度较短，带宽较小，重量体积都不大，且长度公差小（2mm）。因此，在生产中较易控制，人工检测也很方便，无需使用分拣机进行分拣，而长度相对较长的D、E型V带，经调查发现，在实际生产中用量极少，产量很低。考虑产品经济上的合理性，本机设计可忽略上述几种类型，只考虑使用范围最广，在生产中长度尺寸不易控制与检测的Z，A，B，C四种型号V带。产品的精度指标是产品设计的一个重要指标，也是用户选购产品的一个主要参考依

8、据。一般情况下，精度越高，成本也就越高，反之，成本降低。2.2.2、 总体方案1）、 设计思想本机是根据国家标准GB/T13575.1-92对V带尺寸的分级规定，用于V带长度检测、判断尺寸的组段范围，并自动完成打印组段标识号。因V带是武接头环形带，对其长度进行测量，不宜采取直接测量方法，如此将使得测量装置复杂化，势必增大设备成本，但如果考虑V带是套在两带轮上，在一定的张紧力作用下作回转运动，那么，在一定张紧力作用下，可以通过测量两带轮中心距尺寸，来间接得到带长。如果取两带轮直径为D，带长为L，中心距为a，则有下列关系：a=1/2（L-D）。表2-2列出了V带长度组段范围，由上式可以推得相应的中

9、心距组段范围。例如，配组公差为4mm的V带，对每一个配组公差其相应中心距变动量为2mm。反之，通过测量中心距变动量可以推知V带长度组段范围。因此，通过测量中心距位移量来间接计算V带长度组段范围，然后，通过打印头打上相应组段标识号，即可完成V带分拣工作。以基准长度1600mm的V带为例，由表2-2，取测量带轮直径D=200mm，取L=1589mm，对应的中心距为测量点初始值（a=559mm），固定带轮与移动带轮的初始中心即按此值调整。表2-3 V带组段范围、中心距位移量、打印标识号关系 （L=1400mm） 单位：mm组段范围1589-15931593-15971597-16011601-160

10、51605-16091609-16131613-16171617-16211621-1625中心距位移量0-22-42-66-88-1010-1212-1414-1616-18打印标识号123456789因此，本机应由以下功能模块组成：驱动模块：使移动带轮运动，被测带产生设定的张紧力。位移测量功能模块：检测出相对初始量的位移值量值。自动打印功能模块：根据组段范围自动打印标识号。控制模块：实现顺序控制、组段范围判断、正确打印标识号等。2、 主要模块设计驱动模块机械、液压、气动均可产生直线运动，本机采用气压驱动移动带轮运动，打印头打印的动作也由气压驱动完成，气压以空气为工作介质，介质清洁且容易获得

11、，成本低、结构紧凑；对本课题而言，利用压力继电器，气动传动很容易对被检测V带既进行张紧力控制，又能够适时发出电信号，这一点，单纯机械传动难以实现，液压传动可用于压力较大场合。检测时的带张紧力设定为400N-750N之间。工作压力：0.6MPa驱动移动带气缸型号：QG81150-MSI气缸内径D=50mm。驱动标记轮气缸型号：QGCX12-H，气缸内径D=12mm。位移测量功能模块位移检测可选择方案很多，如感应同步器、光栅传感器（直线位移测量精度可达0.5mm）、激光位移传感器、光传感器等。按国家标准GB/T13575.1-92的要求，V带配组公差值在4-32mm之间，相对于一般机械零件公差，数

12、值相当大，对检测精度要求较低，在能够满足使用要求的条件下，主要考虑结构简单、使用维修方便、降低成本，选择光传感器与码盘配合组成位移检测系统，初步提出位移检测精度0.5mm，以得到较高的性能价格比。自动打印功能模块打印头要根据位移测量结果，通过控制系统作用，完成正确转位以及打印组别标识号，打印头对应位移测量结果实现正确转位，可采用控制步进电机，伺服电机，光电码盘和交流异步微型电动机联合控制等实现。本机从实用、系统简便等方面考虑，选择后者实现打印头转位。 控制系统电机号为60YY25CDT。控制模块 本机以PLC作为设备的控制系统主体，利用其柔性控制特点，实现位移检测、打印头转动、气缸电磁阀动作及

13、其部分动作，通过改变应用程序的某些模块和对设备进行简单的调整后可完成不同型号V带的分拣。本机选用三菱F1系列的F1-40MR，即选择I/O总数为40点，24个输入点，16个输出点，消耗25VA，DC24V输出电源为0.1A。4、第4章气动系统设计4.1、 引言本机要实现两个运动，一是移动带轮的直线运动，使被测带产生一定的张紧力；二是打印头的打印动作。要实现直线运动可采用机械、液压、气动、电动等方式实现。由于本机设计要求每分钟检测10-15根带，动作频率较高，被检测带张紧力的大小无严格要求，只要能将各种带张紧即可，而打印分组标记采用油漆印制，也不需要很大力，综合考虑到车间中一般有气源和启动的成本

14、大大低于液压传动等因素，该机器的打印标记动作以及张紧V带的移动带轮的动作由气动完成。4.2、 气动技术的主要特点气动技术在我国发展迅速，技术成熟，价格低廉，生产厂家众多，尤其众多合资企业，性能可靠，供货充足。基本上购置后的气动作，装配后即可使用，更换配件容易，非常方便。归纳起来，气动技术有以下特点。1、气动以压缩空气为工作介质，获得容易，使用后空气排入大气，无污染发生，符合环保要求。目前市场上各类空压机均可买到，控制可靠，价格低廉，以工作压力为0.6MPa，单台小型往复式空压机价格仅几百元人民币，体积小，占地面积小。2、相对于液压传动，空气粘度小，在管路中流动是压力损失少，启动管路损失小于液压

15、管路的1/1000。3、压缩空气的工作压力较低，因此，可减低对气动元件的材料与加工精度的要求。目前，气动元件大量采用铝合金材料，外形美观，体积小，价格低廉，4、相对液压传动，气压传动动作迅速、反应快，是其突出优点。本机设计要求每分钟检测10-15根带，动作频率相对较高，要求动作迅速、反应快，才能够得到较高的生产效率。5、工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中实用，较之液压、电气传动优越。6、维护操作简单，故障容易排除，特别适合中、小厂家使用。气动的不足之处是由于空气具有可压缩性，因此，工作速度稳定性较差，但本机由气动控制的打印标记与张紧V带的动作，对工作速度稳

16、定性的要求不是很高，因此，采用气动装置。4.3、 气动装置设计本分组机的气缸有两个：即推动打印头的气缸和推动带轮的气缸，其气动原理图如图4-1所示。其中：截止阀的型号为QF。三联体的型号为398-6，它是由394空气水分过滤器（它使压缩空气的到净化和干燥）、395减压阀（其功能是保持封闭回路中压缩空气的压力，使得在工作流量和入口压力有波动的情况下，仍能保持恒定的压力。此阀有溢流装置，当输出压力超过调定压力时，溢流阀自动打开排气，使系统压力保持不变）和396油雾器（供气系统润滑之用的装置，它通过气流将润滑油喷射成雾状，供给气缸、气阀等需要润滑的各类气动元件）组成。电磁阀为：三位四通电磁阀，型号：

17、K24JD-6。排气消声节流阀选择了LX系列吸收型消声器，该消声器采用铜珠烧结环作为吸音材料，对于空气动力噪声的中高频范围具有良好的降噪效果。其通径为6mm，型号为LX-L6。两气缸均选择双作用气缸，主要因为双作用气缸有以下特点：1） 双向通气，控制方便，结构简单。2） 不用弹簧等复位，不需要压缩空气的能量克服弹簧力等，因而增大了气缸的输出力。3） 与缸内安装弹簧的单作用气缸相比，与相同体积的单作用气缸相比，有效行程大一些。4） 没有单作用气缸复位弹簧的弹力均随变形大小的变化影响，因而气缸的输出力在整个行程过程中是恒定的。5） 气缸的可活动活塞可以停留于中间的某一位置，便于设备的调整。由于以上

18、特点，双向作用气缸多用于推力及运动速度均要求加高的场合，因此本机选用双作用气缸。推动打印头的气缸的型号的确定：气缸作用力的大小：根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力，由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作；但缸径过大，不仅使设备笨重、成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。气缸理论出力为：F= D2P（N）其中：F为气缸理论输出力（N），D为气缸缸径（mm），P为工作压力（MPa），选择气缸缸径为12mm的微型气缸，工作压力选择0.6MPa，则气缸理论输出力为：F= ×122×0.6=67.86，设气缸的效率为85%，则气缸的输出力F，=0.85F=57.68N,该力的大小能够满足打印标记的要求。气缸行程的确定，主要考虑为装卸V带的方便而预留的空间。在此留出30mm的空间，所以确定气缸的行程为100mm。安装形式：前端法兰，后平端型。所以型