零件分拣装置设计(毕业论文) 2

1、无锡科技职业学院毕业设计（论文）零件分拣装置设计 院（系）别 中德机电学院 专 业 机电一体化技术 班 级 机电1004 姓 名 刘 鑫 学 号 100101134 指导教师 胡 冬 梅 毕业设计（论文）报告题 目 零件分拣装置设计27 零件分拣装置设计摘要：本文主要研究的是轻型传动带，它的主要优点是运行平衡，运转可靠，能耗低，对环境污染小，便于集中控制和实现自动化，管理维护方便，在连续装载条件下可实现连续运输。本文根据使用说明的需要，结合常规上传送带的驱动方案及控制方案的理论的研究,对零件分拣装置进行了选型设计。通过对各部件的选型计算和某些重要部件的设计,最终使整个系统能够在安全可靠的情况下

2、运行。零件分拣装置输送线部分主要有传动机构，执行机构，检测机构，动力机构和机架结构设计。传动机构主要是由电机带动联轴器从而使传动轴带动皮带工作，执行机构主要是由气缸实现的，检测机构是光电式传感器，动力机构主要有直流电机和空气压缩机。电气部分主要由PLC来实现控制。本装置实现的功能就是分拣零件的高低，通过光电式传感器的检测，将高低不等零件分别送入指定的位置。它所实现的能够减轻劳动力，降低生产成本，本装置结构简单，设计灵活。 关键词：轻型传送带；分拣零件高低装置；选型设计；机构；PLCParts sorting device design Abstract：This paper mainly st

3、udies the light transmission belt, Its main advantage is to run the balance, reliable operation, and low energy consumption, small pollution to the environment, facilitate centralized control and the realization of automation, the management maintenance convenience, in continuous loading conditions

4、can realize continuous transportation. In this paper, according to the needs of the instructions ，Combined with the light transmission belts drive scheme and control scheme of the theoretical research, For parts sorting device type design. The experiments on the different components selection calcul

5、ation and some important parts design, Finally make the whole system can in the safe and reliable in operation. Parts sorting device conveyor line section, can do mainly drive mechanism, actuators, detection mechanism, dynamic mechanism and frame structure design. Drive mechanism is mainly composed

6、of motor drive coupling so that the transmission shaft drive belt work, Actuator is mainly realized by cylinder, detect organization is photoelectric sensors, Power mechanism mainly dc motor and air compressor. Electrical part is mainly composed of PLC to realize control.This device to realize the f

7、unction is sorting the parts ,By photoelectric sensor detection,Range will be high and low parts respectively into the location specified,Its implementation function can reduce labor, reduce the production cost, this device has simple structure, flexible design.Keywords: light transmission belt; Sor

8、ting device; Type selection design; institutions; PLC目录前言1第一章 零件分拣装置的总体设计21.1 总体方案的设计说明21.2 三维软件绘制输送带机械结构图2第二章 零件分拣装置的控制设计32.1 传动方案设计32.2 适用性分析32.3 装置工作过程分析3第三章 选型及设计计算53.1 主要参数计算及元器件选择53.1.1 主要参数计算53.1.2 元器件选择53.2 元件明细表15第四章 工作原理图184.1 电气原理图（见附录1）184.2 气动控制原理图(图4.1)184.3 PLC硬件接线图（见附录2）184.4 接线端子图（见

9、附录3）18第五章 控制程序设计195.1 I/O分配表195.2 控制程序(见附录3)19第六章 系统调试20第七章 总结21致谢22参考文献23附录124附录225附录326附录427 无锡科技职业学院毕业设计（论文）零件分拣装置设计前言输送线传送系统是最基本、应用非常广泛的输送方式，广泛应用于各种手工装配流水线、自动化专机、自动化生产线中，尤其在各种手工装配流水线及自动化生产线中大量应用，与各种移载机械手相配合，可以非常方便地组成各种自动化生产线。输送线传送的主要特点：1、实现生产自动化2、减轻劳动力3、制造成本低廉4、生产效率高5、使用灵活（主要体现在：皮带的运行速度可以根据生产节拍的

10、需要进行调整、皮带的宽度与长度可以根据生产节拍的需要进行调整、既可以在水平面内输送，还可以在同时采用2条或3条平行皮带输送线并列输送而共用电机驱动系统，各条输送线的方向既可以相同也可以相反，已将不合格的产品送回、既可以作为大型的输送线用于生产线）。本篇文章主要介绍了传送带有关零件分拣装置的设计，分为机械和电气两大部分。在机械方面首先要对输送带的设计结构有所了解，选择合适的材料，在机械加工方面应注意的细节；在电气方面，由PLC来控制整个电路，气缸作为执行机构来实现零件分拣的功能。对控制功能要求来说，其实有多种控制方法可以来实现动作。根据控制要求我们来选择能实现该功能的型材，本文中包含了材料加工明

11、细表和电气元器件明细表。根据要求，还设计了符合功能的电气原理图、布局图等等。第一章 零件分拣装置的总体设计1.1 总体方案的设计说明零件分拣装置的主要功能是将物体从输送线的一端向另一端传送，并进行物体高低的分拣（零件1 3025、零件2 3050），使用光电式传感器进行检测，采用气缸将其送入指定的位置，以实现生产自动化。输送线主要由动力、传动、检测、控制、执行和机架结构设计六大部分组成。动力部分：直流电机和空气压缩机；传动部分：传动轴、导向轴和返回轴；检测部分：光电式传感器；控制部分：PLC、按钮；执行部分:传送带和气缸；机架结构设计：支架和金属板。在机加工部分，由于都是需要纯手动加工的，因此

12、有相对误差，所以在装配的过程中可能出现问题，需要进行不断的调整与改善，以保证输送带能够正常运行；在电气部分，接线要保证不能有虚接、短路、断路、接错等现象，安装气动元件确保元器件安装的正确顺序，使用正确的安装方法。1.2 三维软件绘制输送带机械结构图第二章 零件分拣装置的控制设计2.1 传动方案设计1、双作用气缸控制：用两个双作用气缸来对物料进行分拣，当物料被传送到指定地点时经过传感器的检测来控制气缸进行分拣物料。2、传送带控制:将物料放在传送带上，进行检测，不同的物料通过不同的传送带进行传送。3、摆动缸控制：将物料放在传送带上通过传感器进行检测，当检测到不同种物料的时候气缸摆动相应的角度，将物

13、料推置指定的地方。4、机械手控制：传感器感应到输送线上不同的物料时，控制机械手将物料抓到指定的地方。2.2 适用性分析对以上四种方案的分析与比较，最后选取双作用气缸控制的设计方案，此方案与其余的相比结构简单，制造成本低廉，使用方便，容易控制，使用灵活。传送带控制方案需要使用多种不同的线路，某些部分不容易实现；摆动缸控制方案，首先是由于摆动气缸自身的结构特点容易导致其运动特性容易受到外加偏心负载的影响，对系统的稳定性和可靠性有一定程度上的影响，其次成本比较高；机械手控制方案，在整个制造过程中比较繁琐，相对要求比较高，程序方面也比较复杂，细节问题不易处理，因此，综合其各个方面的因素考虑，选择双作用

14、气缸控制的设计方案。2.3 装置工作过程分析1、按“启动”按钮，系统先检测气缸1、气缸2是否在零位：不在零位，则黄色报警灯以2秒亮2秒灭的频率闪烁报警，电机不运行；在零位，电机运行，同时绿色运行指示灯亮。2、1分钟内，系统没有检测到任何工件，则黄色报警灯以1秒亮1秒灭的频率闪烁，电机停止运转。3、放入工件，经过传感器1（光电式）检测有信号时，电机停止运转，电磁阀1得电，气缸1伸出，检测气缸1伸出到位后，让电磁阀1失电，气缸1收回，检测到气缸收回到零位后，电机继续运转。4、如工件经过传感器1无信号，传感器2（光电式）检测有信号时，电机停止运转，电磁阀2得电，气缸2伸出，检测气缸2伸出到位后，让电

15、磁阀2失电，气缸2收回，检测到气缸收回到零位后，电机继续运行。5、按下“停止”按钮，系统停止运行（回到初始状态）。6、“启动”按钮和“停止”按钮不能同时按下，如果两者同时按下，电机停止运转，黄色报警灯闪烁；待故障消失，重按“启动”按钮后系统重新运行。第三章 选型及设计计算 3.1 主要参数计算及元器件选择 3.1.1 主要参数计算 （1）技术参数： 1)、零件外形尺寸：零件1（3025），零件2（3050） 2)、送输带机架外形（长宽高：650130160） 3)、输送带速度：10cm/s 4)、气源压力：4bar 5)、输送线行程：500mm 6)、物体重量3N （2）负载参数计算： a.摩

16、擦系数： 钢与扁平带之间的静摩擦系数为0.37 塑料与扁平带之间的静摩擦系数为0.42 b.电动机功率： f=mg=0.42x3N=1.26N F=10f=10x1.26N=12.6N 又因为：P=FV=12.6Nx0.1m/s=1.3W 所以选择Z4D40-24型号的直流电机。 c、皮带的有效张力： P=Tev/33000 Te=33000P/v=330000.0013KW/0.17cm/min=252N 所以皮带的有效张力为252N。3.1.2 元器件选择1、直流电机根据负载参数计算出需要使用多大功率的电机，选择适合装配要求的外观尺寸确定电机的型号为Z4D40-24。 a、外形（图3.1）

17、 图3.1 直流电机外观 b、外形尺寸要求（图3.2）图3.2 电机外形尺寸 c、电机特性表（表3.1） 表3.1 电机特性表型号电压功率空载参数负载参数转速电流转速力矩电流VWRPMARPMkg.cmAZ4D25-12122532001.431000.83.6Z4D25-24242530000.728500.91.7Z4D25-90902532000.230000.80.5Z4D40-12124031002.028001.45.2Z4D40-24244031000.830001.32.1Z4D40-90904032000.330001.30.7 d、电机特性曲线（图3.3） 图3.3 电机特

18、性曲线 e、电机接线图（图3.4） 图3.4 电机接线图2、联轴器 a、联轴器的重要参数：首先确定使用LK8系列的夹紧螺丝固定型梅花联轴器，结合选用的直流电机选择与之相对应的联轴器，确定联轴器的型号为LK8-C30，根据联轴器的型号表（表3.2）结合联轴器的外形尺寸（图3.5）确定联轴器的重要尺寸。表3.2 联轴器型号表型号DLL1L2SL3M拧紧力矩LK8-C141422761.03.5M2.51.0LK8-C2020301081.05.0M31.3LK8-C25253411101.05.0M41.5LK8-C30303511101.55.0M41.7LK8-C40406625122.010

19、M58LK8-C55557830142.010.5M68 图3.5 联轴器的外观尺寸 b、梅花联轴器中间弹性体的选择： 根据联轴器与弹性体相配合部分的尺寸，结合弹性体外形尺寸标记图（图3.6） 图3.6 弹性体外观尺寸查找其型号表(表3.3)，确定弹性体型号为30-4。表3.3 弹性体型号表弹性体型号LL1L2d14-46.16.10.5-20-48.21.00.57.925-410.34.30.68.230-410.01.61.010.940-612.23.41.518.255-814.04.01.526.6 c、联轴器的特点： 1）中间弹性体联接 2）可吸收振动、补偿径向、角向和轴向偏差

20、3）抗油与电气绝缘 4）顺时针与逆时针回转特性完全相同 5）有两种不同硬度弹性体 6）夹紧螺丝固定3、气缸首先根据装置要求我们选用的是单杆双作用、带有缓冲性能和磁性的气缸。查表（图3.7）确定气缸的型号根据其外形尺寸图（图3.8）确定其具体数值。图3.7 气缸型号图3.8 气缸外形图4、光电式传感器a、产品外观：（图3.9） 图3.9 光电式传感器 b、技术参数 额定工作电压：10.36VDC 额定工作电流：200mA 额定检测距离：10mm/15mm 检测的材料：金属与非金属 输出形式：PNP NO+NC 最高工作频率：500HZ 连接方式：引线 工作环境温度：-20.70 外壳材料：ABS

21、 防护等级：IP67 备注：外形尺寸可按用户要求生产c、产品尺寸和接线图（图4.0） 图4.0 产品外形尺寸与电气接线图5、磁感应开关 a、型号图片：（图4.1） 图4.1 磁感应开关 b、技术参数： 产品类型：霍尔接近开关 反应频率：200Hz 额定电压：5-240（V） 额定电流：100m（A） 检测距离：10（mm） 种类：二线式（有接点干簧管型）和三线式（无接点常开性，NPN和PNP）c、优点： 产品结构简洁紧凑，采用LSU型LED发光指示灯，抗震设计，安装简便。适用于震动较大的场合；安装方式多适用BK系列钢带（图4.2）绑扎固定。 图4.2 磁开关扎带d、适用范围： 适用气缸广泛，适

22、用于6-63圆形气缸。6、PLC（Logo） a、产品图片：（图4.3） 图4.3 西门子-Logo b、技术参数 型号：6ED1 052-1MD00-0BA6 供电电压:12/24VDC 输入：8个数字量 输出：4个继电器 可用作模拟量输入：4（0-10V） 保护等级：IP 20 c、安装：在DIN导轨35mm上，宽为4个模块的宽度 d、特点： 具有密码保护功能；集成了 39 种预先编辑好的功能块；提供 200 个程序 块用于创建电路程序；主板集成 8 路数字量输入（包括 4 路AI，12 / 24V DC） 和 4 路数字量输出；信息文本、设定值和实际值显示，同样可直接在显示屏上 修改参数

23、值（不适用于经济型）。 7、支架a、型材： 材料：铝（图4.4） 图1.1 支架型材铝b、尺寸设计： 根据装置要求我们选择的型材长度分别为650mm（2根）、410mm（2根）、 140mm（4根）、90mm（2根）。c、联接件的选择：圆头内六角螺钉M6X25d、支架 3.2 元件明细表 元器件的明细表分为三个部分，首先是需要我们自己加工的零件，主要是机加工部分，根据可行性方案的分析，设计合理的尺寸进行加工（表）；其次是外购件部分，主要是电气部分（表），比如：电机、电源、熔断器、换向阀、气缸等；最后标准件部分（表），比如：螺钉、螺母等。零件分拣装置材料加工明细表序号元件数量备注1650支撑杆2

24、2020铝型材 L=30002140支撑杆43410横杆2490横杆25轴衬3Cu Zn 50356减速器连接板1铝板808067连接套18传动轴1圆钢151309返回轴110导向轴211导向轴轴承座4钢板202001012传动轴套4圆钢304013电机板1铝板120100314存贮引擎金属板115左存贮引擎金属板116右存贮引擎金属板117皮带盘1铝板85500218皮带盘支架219皮带120传感器支架221气缸支架222卸料槽2零件分拣装置外购件电气材料明细表序号名称型号数量备注1直流电机Z4D40-2412开关电源NES-150-2413断路器OSMC32N/C1014Logo6ED1

25、052-1MD0015中间继电器IEC25516光电式传感器OGT1002L1:10-30VDC7磁感应开关CS1-S4DC/AC 5-240V8急停按钮ZB2-BE102C19点动式按钮ZB2-BE101C210指示灯311双作用气缸212联轴器LK8-C30113端子排130个端子14绿色U型端子115U型导轨216G型导轨117线槽5长短不一18导线若干19气管若干零件分拣装置标准件明细表序号名称型号数量备注1内六角沉头螺钉M5X8ISO 10642-M5X8242圆头内六角螺钉M5X16ISO 4762-M5X1643圆头内六角螺钉M6X10ISO 4762-M6X1044内六角沉头螺

26、钉M6X25ISO 10642-M6X25125圆头内六角螺钉M5X12ISO 4762-M5X1286圆头内六角螺钉M5X10ISO 4762-M5X1097内六角沉头螺钉M5X16ISO 10642-M5X163第四章 工作原理图4.1 电气原理图（见附录1）4.2 气动控制原理图(图4.1) 图4.1 气动回路图光电式传感器B1检测到高度为50mm的金属或非金属物品，气缸1将其推出，磁传感器B5发出信号，气缸缩回；磁传感器B3检测气缸有无退到位，否则发出故障信号。光电式传感器B2检测到高度为25mm的金属或非金属物品，气缸2将其推出，磁传感器B6发出信号，气缸缩回；磁传感器B4检测气缸有

27、无退到位，否则发出故障信号。4.3 PLC硬件接线图（见附录2）4.4 接线端子图（见附录3）第五章 控制程序设计5.1 I/O分配表 I/O分配表I/O口输入定义I/O口输出定义I1启动按钮S0Q1故障指示灯P1I2停止按钮S1Q2电机运行P2I3传感器B1Q3电磁阀Y1I4传感器B2Q4电磁阀Y2I5气缸1伸出B3I6气缸2伸出B4I7气缸1缩回B5I8气缸2缩回B65.2 控制程序(见附录3)第六章 系统调试机械部分调试：首先需要调节的是联轴器的安装，一定要将联轴器与主动轴同轴，否则当装上电机带动的同时，联轴器势必会断裂；其次是皮带的安装，注意的细节为皮带的张紧度、导向轴与传动轴的距离。

28、调节皮带的张进度，如皮带过松则会导致摩擦力过小，从而不能带动皮带运动；如皮带过紧则会导致传动轴无法运动，因此传送带也不能正常工作。电气部分调试：首先需要使用万用表测量确保没有虚接、短路、断路、等基本问题，装置中使用的传感器，了解其正确的接法，其有四根线：棕色接24V，蓝色接0V，黑色接输入，白色不接；其次是气动部分关于两位三通手动换向阀、节流阀的使用，两位三通手动换向阀的接法需要使用更合理方法，节流阀的连接有两种，一种是进气节流，一种是排气节流，根据控制要求本装置使用的是进气节流，控制气缸伸出的速度；最后是传感器距离的调节，本装置的控制要求是分拣零件的高低，因此需要调整好距离，传感器1检测的是

29、50mm高度的物料，传感器2检测的是25mm高度的物料。根据控制要求所编写的程序输入PLC，进行操作，当遇到问题时，如气缸为何不伸出？原因大概有三种，其一可能是磁开关没有接收到信号，不能使电磁阀得电是气缸伸出；其二可能是气压不够，因此需要调节压力开关；其三可能是程序的问题，通过一一排查定能找出其原因。所以在遇到问题时，要学会查找问题的根源，这样既容易又能快速的解决问题。第七章 总结零件分拣装置的机械部分，是根据技术参数的要求设计每个零件合理的尺寸，对材料进行适当的选型，通过对零件分拣装置的主要部件，如主动轴、传动轴、导向轴以及驱动装置中的电机、联轴器的选型计算，安装过程中不断的调整最后完成了具体要求下可以运动的输送机。零件分拣装置的电气部分，采用的是PLC控制，通过程序的编制来实行所需要的动作要求，传动执行部分采用的是使用双作用气缸控制，简单，方便,易操作。气动部分使用了简单的气动回路图，当达到一定气压时气缸便能进行工作。检测部分使用的是光电式传感器，对零件的高低进行分拣，当检测到有物料时，传感器发出信号给气缸，使气缸做伸出运动，将物料推送到指定的地点。通过机械与电气结