气动机械手设计毕业设计（可编辑） .doc

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1、 毕 业 设 计(论 文) 题 目 气动机械手设计 并列英文题目 Pneumatic Manipulator design 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日 期: 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、

2、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:

3、 日期:年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年 月 日 导师签名:日期:年 月 日目录摘要2Abstract3前言4第一章 气动机械手发展简介51.1 机械手的概念51.2 气动机械手的简介61.2.1 气动技术61.2.2 气动机械手71.2.3 气动机械手的发展趋势9第二章 气动机器人的

4、设计102.1 机械手的设计方案102.1.1气动搬运机械手的结构102.1.2 气动搬运机械手的工作原理112.2 总体设计122.2.1 机器人各部分组成机构132.3 气动机械手的工作过程17第三章 系统硬件电路设计183.1 PLC的简介183.1.1 可编程控制器的概念18 3.1.2 PLC的应用领域 193.1.3 PLC的系统组成203.1.4 PLC的工作原理233.1.5 机器人的PLC控制24摘要 21世纪的工业发展,自动化程度要求越来越高,市场竞争激烈、人工成本上涨,以往人工操作的搬运和固定式输送带为主的传统物件搬运方式,不但占用空间也不容易更变生产线结构,加上需要人力

5、监督操作,更增加生产成本,原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度,提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品;充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制;充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点,采用标准化、模块化、系统化设计,配置灵活、组态方便。本设计就PLC在机械手控制上的应用作了详细阐述 关键词:plc 可编程控制器 机械手Abstract Along with sciences and technologys changing with each

6、 new day, the automaticity request is getting higher and higher, market competition intense, labor cost rise, formerly the manual control the transporting and the stationary conveyor belt tradition thing mode of transport primarily, not only takes the space not to be easy to change the production li

7、ne structure, in addition needs the manpower monitor operation, increases the production cost, the original production feeds the installment not to be able to satisfy current highly automated by far the need. Reduces the labor intensity, the safeguard production reliability, the security, reduces th

8、e production cost, reduces the environmental pollution, to enhance the product the quality and the economic efficiency is the major issue which the enterprise produces must face. It integrates the automatic control technology, the Measurement Technique, the new sensor technology, the computer manage

9、ment technology in a bodys integration of machinery product; Carries on the centralism surveillance, the control supervisor fully using the computer technology to the production process and disperses the control; Has absorbed the dispersion-like control system and the common control systems merit fu

10、lly, uses the standardization, the modulation, the systematized design, the disposition is nimble, the configuration is convenient. This design on PLC, in the manipulator controlled on to serve as the detailed elaborationkey word: plc programmable controller manipulator前言 近20年来,气动技术的应用领域迅速拓宽,尤其是在各种自

11、动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与气动技术相结合,使整个系统自动化程度更高,控制方式更灵活,性能更加可靠;气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展,对气动技术提出了更多更高的要求;微电子技术的引入,促进了电气比例伺服技术的发展,现代控制理论的发展,使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制,控制精度不断提高;由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点,国内外都在大力开发研究。 从各国的行业统计资料来看,近30多年来,气动行业发展很快。20世纪70年代,液压与气动元件的产值比约为9:1,而30多年后的今天,在工业技术发达的欧美、日本等国家,该比例已达到6:4,甚至接近5

12、:5。我国的气动行业起步较晚,但发展较快。从20世纪80年代中期开始,气动元件产值的年递增率达20%以上,高于中国机械工业产值平均年递增率。随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用,气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。气动机械手发展简介 机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器的优点,尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。1.1 机械手的概念 我国国家标准GB/T12643?90对机械手的定义:

13、“具有和人手臂相似的动作功能,可在空间抓放物体,或进行其它操作的机械装置。” 机械手可分为专用机械手和通用机械手两大类。专用机械手:它作为整机的附属部分,动作简单,工作对象单一,具有固定有时可调程序,使用大批量的自动生产。如自动生产线上的上料机械手,自动换刀机械手,装配焊接机械手等装置。通用机械手:它是一种具有独立的控制系统、程序可变、动作灵活多样的机械手。它适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产。它的工作范围大,定位精度高,通用性强,广泛应用于柔性自动线。 机械手最早应用在汽车制造工业,常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。机械手扩大了人的手足和大脑功能,它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高

14、热等恶劣环境中的工作;代替人完成繁重、单调的重复劳动,提高劳动生产率,保证产品质量。目前主要应用于制造业中,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。机械手与数控加工中心,自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统FMS 和计算机集成制造系统CIMS ,实现生产自动化。随着生产的发展,功能和性能的不断改善和提高,机械手的应用领域日益扩大。1.2 气动机械手的简介1.2.1 气动技术 气动技术?这个被誉为工业自动化之“肌肉”的传动与控制技术,在加工制造业领域越来越受到人们的重视,并获得了广泛应用。目前,伴随着微电子技术、通信技术和自动化控制技术的迅猛发展,气动技术也不断

15、创新,以工程实际应用为目标,得到了前所未有的发展。气动技术Pneumatics是以压缩空气为介质来传动和控制机械的一门专业技术。“Pneumatics”一词起源于希腊文的“Pneuma”,其原义为“呼吸”,后来才一演变成“气动技术”。 气动技术因具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单,以及防火、防爆、抗电磁干扰、抗幅射等优点广泛应用于汽车制造、电子、工业机械、食品等工业产业中。随着新材料、新技术、新工艺的开发和应用,气动技术己经突破传统的设计、制造理念,正在IC/LCD、微电子、生物制药、医疗机械等高技术领域扮演着重要角色。 随着生产自动化程度的不断提高,气动技术应用面迅速扩大,气

16、动产品品种规格持续增多,性能、质量不断提高,市场销售产值稳步增长。在工业技术发达的欧美、日本等国家,气动元件产值已接近液压元件的产值,而且仍以较快的速度在发展。气动工业的高速增长,进一步刺激了气动技术的发展。气动技术正朝着精确化、高速化、小型化、复合化和集成化的方向发展。1.2.2 气动机械手 工业机械手使用最多的一种驱动方式是电机驱动。驱动电机一般采用步进电机、直流伺服电机以及交流伺服电机。由于电机速度高,通常须采用减速机构如谐波传动、RV摆线针轮传动、齿轮传动、螺旋传动和多杆机构等。这类机械手的特点是控制精度高,驱动力较大,响应快,信号检测、传递、处理方便,并可以采用多种灵活的控制方案。但

17、是由于这类机械手价格昂贵,限制了在一些场合的广泛应用。因此,人们开始寻求其它一些经济适用的机械手驱动方式。随着气动技术获得了快速发展,其利用成本性能比低廉及同时具有许多优点的气动设备,在满足社会生产实践需要的同时也越来越多的受到重视。气动机械手技术已经成为能够满足许多行业生产实践要求的一种重要实用技术。 气动机械手与其它控制方式的机械手相比,具有价格低廉、结构简单、功率体积比高、无污染及抗干扰性强等特点,表1.1给出了各种控制方式的比较。 表1.1 各种控制方式的比较 项目 气压传动 液压传动 电气传动 机械传动 系统结构 简单 复杂 复杂 较复杂 安装自由度 大 大 中 小 输出力 稍大 大

18、 小 不太大 定位精度 一般 一般 很高 高 动作速度 大 稍大 大 小 响应速度 慢 快 快 中 清洁度 清洁 可能污染 清洁 较清洁 维护 简单 比气动复杂 需要专门技术 简单 价格 一般 稍高 高 一般 技术要求 较低 较高 最高 较低 控制自由度 大 大 中 小 危险性 几乎没问题 注意火 一般无问题 无特殊问题 气动机械手是在己有的机械手基础上发展起来的。二者之间的区别在于气动机械手发展的起点颇高,它强调模块化的形式,把专用机械手和通用机械手结合起来。现代气动机械手的基本结构由感知部分、控制部分、主机部分和执行部分四个方面组成。采集感知信号及控制信号均由智能阀岛来处理,气动伺服定位系

19、统代替了伺服电机、步进马达或液压伺服系统;气缸、摆动马达完成原来由液压缸或机械所作的执行动作;主机部分采用了标准型材辅以模块化的装配形式,使得气动机械手能拓展成系列化、标准化的产品。人们根据应用情况的要求,选择相应功能和参数的模块,像积木一样随意的组合,这是一种先进的设计思想,代表气动机械手今后的发展方向,也将始终贯穿着气动机械手的发展及实用性。因此,气动机械手可以代替一些功能不理想的工业机械手的地位,在目前的工业自动线上有着及其广泛的应用前景。1.2.3 气动机械手的发展趋势 尽管世界工业经济发展放缓,使得气动机械手的发展受到一定的影响,然而,作为新兴科学技术的产物,气动机械手的发展势不可挡

20、。目前,气动机械手的发展呈现出了以下趋势: 1、结构模块化 2、控制智能化 3、感觉功能变强 4、系统应用与集成化 5、可靠性越来越高 6、易操作更灵活 7、向微型化方向发展第二章 气动机器人的设计2.1 机械手的设计方案2.1.1气动搬运机械手的结构 机械手的种类很多,但按手臂坐标类型来分主要有直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式、关节坐标式、SCARA型。 本论文所针对的机械手属于圆柱坐标式,如图2.1所示,机械手主要是由基座和手臂两部分组成。基座的主要任务是支撑和完成手臂回转。手臂装在基座上,作上下直线运动,手部可夹紧/放松。图2.1 机械手原理图 本机械手的全部动作由气缸驱动。气缸由电磁阀

21、控制。驱动部分有升降气缸、摆动气缸和手部驱动气缸。2.1.2 气动搬运机械手的工作原理 本机械手采用气压驱动,使用的是压力为0. 6 MPa,最高可达1 Mpa。这个机械手具有二个直线运动和一个旋转运动自由度,用于将原工作台上的物品搬到其左侧工作台上。机械手的全部动作由气缸驱动,气缸由电磁阀控制,整个机械手在工作中能实现上升/下降、左旋转/右旋转、夹紧/放松功能,是目前较为简单的、应用比较广泛的一种机械手。机械手的工作流程如图2.2所示。 图2.2工作流程 其升降运动通过升降气缸、垂直导柱、滑动导柱、垂直导轨及升降位置微动开关相互配合完成,升降工作行程为01500mm。转动是通过摆动气缸、轴向

22、止推轴承、摆动臂及摆动位置微动开关协调完成,转动工作行程为0180。手部是通过气缸、弹簧的作用来夹持物品,夹持力是靠调节弹簧的预压缩量来调整。2.2 总体设计 本次设计的机械手是用来夹持移动高温物体,设有三个自由度(伸缩、升降、旋转),采用气动控制,用四个气缸控制,大概轮廓如下图所示:图2-3机器人总装配图此机器人为一个六自由度的机器人。2.2.1 机器人各部分组成机构底座图2-4底板盖图2-5机器人身图2-6机器人伸缩臂图2-7机器人大臂图2-8机器人小臂图2-9边接销图2-10手腕图2-11手指图2-122.3 气动机械手的工作过程 气动机械手的结构如图2-3所示,静止时机械手竖直装于基座

23、上,启动后,伸缩气缸伸出,手臂伸出,夹紧气缸夹紧物体,停顿几秒后,升降气缸上升,伸缩气缸缩回,然后回转气缸左转,伸缩气缸伸出,升降气缸下降,手爪松开,伸缩气缸缩回,回转气缸右转,以上过程在程序的驱动下会循环执行。系统硬件电路设计3.1 PLC的简介3.1.1 可编程控制器的概念 可编程控制器Programmable Logical Controller简称PLC。国际电工委员会(IEC)在1985年的PLC标准草案第3稿中,对PLC作了如下定义:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算

24、术运算等操作的指令。并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备,都应按易于使工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。” 现代工业生产过程是复杂多样的,它们对控制的要求也各不相同。PLC一经出现就受到了广大工程技术人员的欢迎。PLC具有如下特点: 1、编程方法简单易学。 2、功能强,性能价格比高。 3、硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强。 4、可靠性高,抗干扰能力强。 5、系统的设计、安装、调试工作量少。 6、维修工作量小,维修方便。 7、体积小,能耗低。3.1.2 PLC的应用领域 PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置,使得其应用

25、受到限制。但最近十年来,PLC的应用面越来越广,其主要原因是:一方面由于处理器芯片及有关元件的价格大大下降,使得PLC的成本下降;另一方面PLC的功能大大增加,能解决复杂的计算和通信问题。目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、纺织、环保和娱乐等行业。PLC的应用范围通常分成以下5种类型: 1、顺序控制 这是PLC应用最广泛的领域,也是最适合PLC使用的领域,它用来取代传统的继电器顺序控制。PLC应用于单机控制、多机控制、生产自动线控制等。例如:注塑机械、印刷机械、订书机械、包装机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制。 2、运

26、动控制 PLC制造商目前已提供了拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块,在多数情况下,PLC把描述目标位置的数据送给模块,其输出移动一轴或数轴到目标位置,每个轴移动时,位置控制模块保持适当的速度和加速度,保持运动平滑。 相对来说,位置控制模块比CNC装置体积更小,价格更低,速度更快,操作更方便, 3、过程控制 PLC还能控制大量的过程参数,例如:温度、流量、压力、液位和速度等。PID模块提供了使PLC具有了闭环控制的功能,即一个具有PID控制能力的PLC可用于过程控制。当过程控制中某个变量出现偏差时,PID控制算法会计算出正确的输出,把变量保持在设定值上。 4、数据控制 在机械加工中,

27、PLC作为主要的控制和管理系统用于CNC和NC系统中,可以完成大量的数据控制。 5、通信控制 PLC的通信包括主机与远程I/O的通信、多台PLC之间的通信、PLC和其他智能控制设备(如计算机、变频器、数控装置)之间的通信。PLC与其他智能控制设备一起,可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。3.1.3 PLC的系统组成 PLC种类繁多,但其组成和工作原理基本相同。用PLC实施控制,其实质是按一定算法进行输入/输出变换,并将这个变换给以物理实现,应用于工业现场。PLC专为工业现场应用而设计,采用了典型的计算机结构,它主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入/输出接口电路等组成。PLC

28、的结构框图如图3.1所示。 1、中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)一般由控制器、运算器和寄存器组成,这些电路都集成在一个芯片内。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入/输出接口电路连接。 2、存储器 PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。 系统存储器包括用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序,并固化在ROM内,用户不能直接更改。它使PLC具有基本的功能,能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏,很大程度上决定了PLC的性能,其内容主要包括三部分。第一部分为系统管理程序。第二部分为用户指令解释程序。第三部分为标准程序与系统调用。 图3.1 PL

29、C的结构框图 用户存储器包括用户程序存储器(程序区)和数据存储器(数据区)两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序。用户数据存储器可以用来存放(记忆)用户程序中所使用器件ON/OFF状态和数值、数据等。用户存储器的大小关系到用户程序容量的大小,是反映PLC性能的重要指标之一。 PLC使用的存储器类型有三种。第一种是随机存取存储器(RAM);第二种是只读存储器(ROM);第三种是可电擦除可编程的只读存储器(EEPROM或EPROM)。 3、输入/输出模块 输入(Input)模块和输出(Output)模块简称为I/O模块。PLC的输入和输出信号类型

30、可以是开关量、模拟量和数字量。输入/输出模块从广义上分包含两部分:一是与控制设备相连接的接口电路;另一部分是输入和输出的映像寄存器。 输入模块用于处理输入信号,对输入信号进行滤波、隔离、电平转换等,把输入信号的逻辑值安全可靠地传递到PLC内部。输出模块用于把用户程序的逻辑运算结果输出到PLC外部,输出模块具有隔离PLC内部电路和外部执行元件的作用,还具有功率放大的作用。 4、电源模块 PLC一般使用220V的交流电源,内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、12V、24V等直流电源,使PLC能正常工作。 5、接口模块 接口模块用于将扩展单元以及功能模块与基本单元相连,使PLC

31、的配置更加灵活以满足不同控制系统的需要。 6、通信接口 为了实现“人?机”或“机?机”之间的对话,PLC配有多种通信接口。PLC通过接口可以与监视器、打印机和其他的PLC或计算机相连。 7、编程器 编程器的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。 编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程,且往往需要将梯形图转换为机器语言助记符(语句表)后,才能输入。智能型的编程器又称图形编程器,它可以联机编程,也可以脱机编程,具有LCD或CRT图形显示功能,可以直接输入梯形图和通过屏幕对话 8、其他部分 有些PLC还可配有EPROM写入器、存储器等其他外部设备。3.1.4 PLC的工作原理

32、 PLC是一种工业控制计算机,故它的工作原理是建立在计算机工作原理之上,即通过执行反映控制要求的用户程序来实现的,但是 CPU是以分时操作方式来处理各项任务的,计算机在每一瞬间只能做一件事,所以程序的执行是按程序顺序依次完成相应各电器的动作,所以它属于串行工作方式。 概括而言,PLC是按集中输入、集中输出,周期性循环扫描的方式进行工作的。扫描周期是控制过程中一个比较重要的技术指标。一般来说,扫描周期越大,表明扫描所需要的时间就越长,要求输入信号的宽度就越大,控制周期就越长,控制速度就要降低。 PLC的过程可分为三部分。第一部分为上电处理,第二部分是扫描过程,第三部分是出错处理。3.1.5 机器

33、人的PLC控制机器人的PLC接线图机器人的PLC的I/O分配表 原点开关 I0.0 SP1 停止 I2.1 SB3 转缸左转到位 I0.6 SP6 转缸右转到位 I0.7 SP7 提升台上限 I0.5 SP5 提升台下限 I0.4 SP4 手爪伸出到位 I1.0 SP8 手爪缩回到位 I1.1 SP9 手爪夹紧状态 I1.2 SP10 启动 I2.0 SB2 复位 I1.7 SB1 手爪夹紧 Q0.6 KM4 手爪松开 Q0.7 KM5 手爪伸出 Q0.5 KM3 回转气缸左转 Q0.4 KM2 提升台上升 Q0.3 KM1机器人的控制系统程序如下:第四章 英文翻译 工业机械手可以代替人手的繁

34、重劳动,显著减轻工人的劳动强度,提高 劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁,单调的操作,如果没有机械手那么工人的劳动强度是很高的,有时候还要用行车员工件,生产速度大大延缓,这种情况采用机械手是很有效的。此外,它能在高温、低温、深水、宇宙、反射性和其他有毒、有污染环境条件上进行操作。更显其优越性,有着广阔的发展前途。 可编程控制器是60年代末在美国首先出现,当时叫可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller),目的是用来取代继电器,以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优

35、点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象,将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。控制器和被控对象连接方便。随着半导体技术,尤其是微处理器和微型计算机技术的发展,到70年代中期以后,PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器,输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路,这时的PLC已不再是逻辑判断功能,还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算,顺序控制、定时、计算和算术

36、运算等操作的指令,并通过数字式和模拟式的输入输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用微处理器的优点。可编程控制器对用户来说,是一种无触点设备,改变程序即可改变生产工艺,因此可在初步设计阶段选用可编程控制器,在实施阶段再确定工艺过程。另一方面,从制造生产可编程控制器的厂商角度看,在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器,适合批量生产。由于这些特点,可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎,并得到迅速的发展。目前,可编程控制器已成为工厂自动化

37、的强有力工具,得到了广泛的应用。 气动技术是以压缩空气为介质来传动和控制机械的一门专业技术。由于它具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单等优点,广泛应用于各种机械和生产线上。过去汽车、拖拉机等生产线上的气动系统及其元件,都由各厂自行设计、制造和维修。 气动技术应用面的扩大是气动工业发展的标志。气动元件的应用主要为两个方面:维修和配套。过去国产气动元件的销售要用于维修,近几年,直接为主要配套的销售份额逐年增加。国产气动元件的应用,从价值数千万元的冶金设备到只有12百元的椅子。铁道扳岔、机车轮轨润滑、列车的煞车、街道清扫、特种车间内的起吊设备、军事指挥车等都用上了专门开发的国产气动元件

38、。这说明气动技术已“渗透”到各行各业,并且正在日益扩大。 我国的气动工业虽然达到了一定规模与技术水平,但是与国际先进水平相比,差距甚大。我国气动产品产值只占世界总产值的1.3%,仅为美国的1/21,日本的1/15,德国的1/8。这与10多亿人口的大国很不相称。从品种上看,日本一家公司有6500个品种,我国只有它的1/5。产品性能和质量水平的差距也很大。 由于气动技术越来越多地应用于各行业的自动装配和自动加工小件、特殊物品的设备上,原有传统的气动元件性能正在不断提高,同时陆续开发出适应市场要求的新产品,使气动元件的品种日益增加,其发展趋势主要有以下几个方面: 体积更小,重量更轻,功耗更低.在电子

39、元件、药品等制造行业中,由于被加工件体积很小,势必限制了气动元件的尺寸,小型化、轻型化是气动元件的第一个发展方向。国外已开发了仅大姆指大小、有效截面积为0.2mm2的超小型电磁阀。能开发出外形尺寸小而流量较大的元件更为理想。为此,相同外形尺寸的阀,流量已提高23.3倍。有一种系列的小型电磁阀,其阀体宽仅10mm,有效面积可达5mm2;宽15mm,有效面积达10mm2等。 国外电磁阀的功耗已达0.5W,还将进一步降低,以适应与微电子相结合。 气源处理组合件,国内外大多采用了积木式的砌块结构,不仅尺寸紧凑,而且结合、维修都很方便。 执行元件的定位精度提高,刚度增加,活塞杆不回转,使用更方便.为了提

40、高气缸的定位精度,附带制动机构和伺服系统的气缸应用越来越普遍。带伺服系统的气缸,即使供气压力和所负的载荷变化,仍可获得0.1mm的定位精度。 在国际展览会上,各种异型截面缸筒和活塞杆的气缸甚多,这类气缸由于活塞杆不会回转,应用在主机上时,无须附加导向装置即可保持一定精度。此外还开发了不少带各种导向机构的气缸和气缸滑动组件,例如具有两根导向杆的气缸、双活塞杆双缸筒气缸等。 气缸筒外形已不限于圆形、而是方形、米字形或其它形状,在型材上开了导向槽、传感器和开关的安装槽等,让用户安装使用更方便。 多功能化,复合化.为了方便用户,适应市场的需要开发了各种由多只气动元件组合并配有控制装置的小型气动系统。如

41、用于移动小件物品的组件,是将带导向器的两只气缸分别按X轴和Z轴组合而成。该组件可搬动3kg重物,配有电磁阀、程控器,结构紧凑,占有空间小,行程可调整。又如一种上、下料模块,有七种不同功能的模块形式,能完成精密装配线上的上、下料作业,可按作业内容将不同模块任意组合。还有一种机械手是由外形小并能改变摆动角度的摆动气缸与夹头的组合件,夹头部位有若干种夹头可选配。 与电子技术结合,大量使用传感器,气动元件智能化.带开关的气缸国内已普遍使用,开关体积将更小,性能更高,可嵌入气缸缸体;有些还带双色显示,可显示出位置误差,使系统更可靠。用传感器代替流量计、压力表、能自动控制压缩空气的流量、压力,可以节能并保

42、证使用装置正常运行。气动伺服定位系统已有产品进入市场。该系统采用三位五通气动伺服阀,将预定的定位目标与位置传感器的检测数据进行比较,实施负反馈控制。气缸最大速度达2m/s、行程300mm时,系统定位精度0.1mm。日本试制成功一种新型智能电磁阀,这种阀配带有传感器的逻辑回路,是气动元件与光电子技术结合的产物。它能直接接受传感器的信号,当信号满足指定条件时,不必通过外部控制器,即可自行完成动作,达到控制目的。它已经应用在物体的传送带上,能识别搬运物体的大小,使大件直接下送,小件分流。 更高的安全性和可靠性.从近几年的气动技术国际标准可知,标准不仅提出了互换性要求,并且强调了安全性。管接头、气源处

43、理外壳等耐压试验的压力提高到使用压力的45倍,耐压时间增加到515min,还要在高、低温度下进行试验。如果贯彻这些国际标准,国内的缸筒、端盖、气源处理铸件和管接头等都难达到标准要求。除耐压试验处,结构上也作了某些规定,如气源处理的透明壳外部规定要加金属防护罩。 Industrial robots can replace the hands of heavy labor, significantly reduce labor intensity, and improve labor productivity and automation level. Industrial production

44、often appears in the heavy work frequently, handling and long-term operation, if not drab robots that labor intensity is high, sometimes even with employees, driving speed greatly retard, this kind of circumstance using manipulator is very effective. In addition, it can be in high temperature, low t

45、emperature, water, the universe, reflective and other toxic, environmental pollution condition on the operation. More show its superiority, has broad prospects Programmable controller is at the end of the 60s first appeared in the United States, when called programmable logic controller PLC Programm

46、able Logic Controller, the purpose is to replace the relay in order to determine the implementation of the logic, timing, counting, such as sequence control functions. PLC basic design idea is to improve the computer function, flexible, general-purpose relays, etc. and control system for easy-to-read, easy to operate, cheap to combine the advantages of the controller hardware is a standard, generic. Ap