由电磁阀控制气体的进口方向，从而推动气缸活塞的左右运动，达到控制机械手左右，上下，抓握等动作。下面将分别介绍气缸和电磁阀的工作原理、特性及选型。
图 3-1 气缸运作结构图
3.1 气缸的介绍及选用
3.1.1 气动元件及双向活塞式气缸
将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动机构作直线往复运动，摆动和旋转运动的元件，称为气动元件。
在气动执行元件中，使用最多的是直线运动的气缸。按照将空气压力转换成力的受压不见的机构不同，有活塞式和非活塞式（如膜片式）目前使用最多的是活塞式。此次设计中采用的活塞式单杆双向气缸。
双向气缸的活塞前进或后退都能输出动力，行程可根据需要选择。一般气缸两段都带有缓冲装置，当活塞运动到终端时，活塞撞击的力量很大，所以缓冲装置可以有效的减少冲撞力。
同时，气缸的两端还设有行程开关，用以检测气缸是否行驶到了极限位置。当气缸行驶到极限位置时，行程开关闭合，电磁阀停止供气。 3.1.2 气缸工作原理
此次设计中，为了实现机械手在一个方向上的双向移动，所以选用双向气缸。如图2-11, 当a道进气时，活塞带动机械手向右移动；当b道进气时，活塞带动机械手向左移动。
图 3-2
3.1.3 气缸的选用
气缸的选用主要考虑的是气缸直径，气缸长度等。此次设计中，采用了SMC CJ2型，缸径20mm，长度为600mm的标准型双向气缸。 3.2 电磁阀的介绍及选用
3.2.1电磁阀简介及分类
追朔电磁阀的发展史，到目前为止，国内外的电磁阀从原理上分为三大类（即：直动式、分步直动式、先导式），而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类(直动膜片结构、分步膜片结构、先导式膜片结构、直动活塞结构、分步活塞结构、先导活塞结构) 。 一、直动式电磁阀
原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧力把关闭件压在阀座上，阀门关闭。 特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但一般通径不超过25mm。 二、分步直动式电磁阀
原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口压差≤0.05Mpa，通电时，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口压差>0.05Mpa，通电时，电磁力先打开先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀和主阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。
特点：在零压差或真空、高压时亦能可靠工作，但功率较大，要求竖直安装。
三、先导式电磁阀
原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速进入上腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，推动关闭件向下移动，关闭阀门。 特点：流体压力范围上限很高，但必须满足流体压差条件。 3.2.2 电磁阀工作原理图
此次设计采用的是直动式电磁阀，其工作原理是电磁阀内线圈通断电来控制阀门所在位置，以控制气流的行驶方向，从而达到使气缸活塞两边运动的目的。
当需要气缸活塞向右运动时，即气缸左边空间进气。此时PLC给出信号，电磁阀开关打开，线圈断电，使弹簧处于放松状态。气体从a管进入气缸。如图2-12
图 3-3电磁阀打开气流方向
当需要活塞向左运动时，则电磁阀开关闭合，线圈带电，产生磁力。弹簧被压缩，气体此时只能从b管进入气缸，推动活塞运动。如图2-15：
图 3-4 电磁阀关闭气流方向
3.2.3 电磁阀的选用
电磁阀的选用一般从以下五点考虑:
一、适用性： 管路中的流体必须和选用的电磁阀系列型号中标定的介质一致。流体的温度必须小于选用电磁阀的标定温度。电磁阀允许液体粘度一般在20CST以下，大于20CST应注明。工作压差，管路最高压差在小于0.04MPa时应选用如ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直动式和分步直动式；最低工作压差大于0.04MPa时可选用先导式（压差式）电磁阀；最高工作压差应小于电磁阀的最大标定压力；一般电磁阀都是单向工作，因此要注意是否有反压差，如有安装止回阀。 流体清洁度不高时应在电磁阀前安装过滤器，一般电磁阀对介质要求清洁度要好。 电源电流和消耗功率应根据输出容量选取，电源电压一般允许±10%左右，必须注意交流起动时VA值较高。
二、可靠性： 电磁阀分为常闭和常开二种；一般选用常闭型，通电打开，断电关闭；但在开启时间很长关闭时很短时要选用常开型了。寿命试验，工厂一般属于型式试验项目，确切地说我国还没有电磁阀的专业标
准，因此选用电磁阀厂家时慎重。 动作时间很短频率较高时一般选取直动式，大口径选用快速系列。
三、安全性：一般电磁阀不防水，在条件不允许时请选用防水型，工厂可以定做。电磁阀的最高标定公称压力一定要超过管路内的最高压力，否则使用寿命会缩短或产生其它意外情况。有腐蚀性液体的应选用全不锈钢型，强腐蚀性流体宜选用塑料王（SLF）电磁阀。爆炸性环境必须选用相应的防爆产品。
四、经济性： 有很多电磁阀可以通用，但在能满足以上三点的基础上应选用最经济的产品。
五、根据持续工作时间长短来选择：常闭、常开、或可持续通电。 1、当电磁阀需要长时间开启，并且持续的时间多余关闭的时间应选用常开型。
2、要是开启的时间短或开和关的时间不多时，则选常闭型。 鉴于以上特点，此次设计选择电磁阀型号为：SY3120-5LD-C6×3 3.3 本章小结
物件搬运系统主要的工作就是电磁阀控制气动机械手完成物件的抓取、搬运、放置的过程。它和传送带的传动调速系统一样，都是工作在自动控制系统的控制之下。
自动控制系统以PLC为主控单元，接受从信号采集器件即传感器处采集来的信号，经过处理发送给各部分硬件执行相应的操作。自动控制系统是整个工作单元的指挥者和调度者，其具体的设计将在下个章节详细介绍。
第四章 自动控制系统的设计及软件编写
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