【正文】 中。（2）靜壓導(dǎo)軌：其形式主要是將具備相應(yīng)壓力的油液，經(jīng)過節(jié)流器運送到油腔當(dāng)中，從而形成具有一定承載能力的油膜，將相互接觸的導(dǎo)軌面隔開，實現(xiàn)液體摩擦的形式被稱為靜壓導(dǎo)軌。本次設(shè)計的導(dǎo)軌選用直線運動導(dǎo)軌，直線運動導(dǎo)軌根據(jù)接觸面的摩擦性質(zhì)可以被分為滑動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌三大類。由于這里的伺服電機和絲杠的軸在同一直線上具有很好的對中性，但存在軸向位移，而梅花型聯(lián)軸器（如圖39所示）不僅具有較大的軸向、徑向和角向補償能力，還具有徑向尺寸小、減振、緩沖、承載能力較高、不用潤滑、維護方便、轉(zhuǎn)動慣量小等特點，適用于中高速場合。單列角接觸球軸承選用SH品牌的7002AC/C型號，同樣其內(nèi)徑為15mm，外徑32mm，厚度9mm。因此，一方面可以選用在內(nèi)圈與軸或者外圈與軸承孔之間采用間隙配合，另一方面也可以內(nèi)圈或外圈無擋邊的軸承，以保證軸承游動方式。安裝與拆卸。如果同時還要求調(diào)心性能，則可以選用推力調(diào)心滾子軸承。軸承工作轉(zhuǎn)速。可通過適當(dāng)“預(yù)緊’ 提高軸承的剛性。 5防塵密封圈。其分布方式，如圖36所示。如使用接觸式或非接觸密封墊圈、螺旋式彈簧鋼帶等，用來防止硬性雜質(zhì)或者塵土落入絲杠。圖33 滾珠絲杠BSSC（k）2505兩端固定方式如圖34所示。滾珠絲杠固定方式有兩端固定, 一端固定、一端自由，兩側(cè)鉸支以及一側(cè)固定、一側(cè)鉸支四種。而在明確螺距t 時，通常情況下，絲杠的剛度要求和承載能力必須被考慮。表31 內(nèi)循環(huán)方式比較滾珠絲杠螺母副有多種預(yù)緊方法，其方法都是使兩個螺母生出軸向位移，旋加預(yù)緊力從而將它們之間的間隙消除。其缺點是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜因此制造較困難，價格較高，而且不能用于多線螺紋傳動。滾珠絲杠螺母副在結(jié)構(gòu)上，有兩種情況：循環(huán)時，滾珠有的時候會和絲杠脫離接觸的情況被叫做外循環(huán)式，而滾珠始終與絲杠保持接觸的形式被稱為內(nèi)循環(huán)式。圖32 滾珠絲杠副的組成和主要尺寸關(guān)系1一滾珠絲杠。 所以整體結(jié)構(gòu)的選用可被分割為以下幾個方面：(1)工作臺進給運動采用滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)；(2)滾珠絲杠支撐方式采用一端固定，一端鉸支；(3)伺服電機與滾珠絲杠間采用聯(lián)軸器連接；(4)支承軸承選用一個深溝球軸承和2個并列的角接觸球軸承。在滿足強度和剛度的條件下，零部件可盡量選擇輕質(zhì)材料。圖31 模塊化設(shè)計思路流程 對于專用機器人來說，執(zhí)行元件的執(zhí)行位置精度直接受到傳動精度的影響。本次設(shè)計的盤類零件HUB機器人Y軸傳動系統(tǒng)，顯然是從實用的角度考慮，而作為實用的角度性價比也要盡量高，這就要求我們要盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件，減少非標(biāo)件，以達到盡可能減少成本的目的。圖29 主電路三種主要接線方式考慮到實驗室基本情況我們采用單相三線制的接線方式使用220V交流電壓，這種接線方式將安全性作為首要考慮因素，其次是考慮使用情況。依靠分裂導(dǎo)線可以降低線路電抗以及電暈損耗，多根線拼在一起作為一個相線時，三相交流發(fā)電機向外供電的方式是通過三個繞組的始端引出三根火線。3. 三相三線制電路：一般性而言指的是10KV及以上的高電壓線路。在低壓配電網(wǎng)中，一般輸電線路會使用該電路。其中，為了保證用電安全，PE線則被專門用來接到類似器件外殼等方面，作為保護地線使用。圖26 CN1口接線方式以下是位置控制模式下CN1對應(yīng)接口示意圖（圖27）：圖27 CN1接口標(biāo)示以下是CN1部分接口對應(yīng)功能（表22）:表22 CN1部分接口標(biāo)示含義以下是CN1接口對應(yīng)含義（表23）：表23 接口標(biāo)示全注圖28 控制電路接線圖根據(jù)以上位置控制模式信號連接圖以及CN1接口及接線圖設(shè)計所需要實現(xiàn)功能的控制電路連接原理圖，如圖28。 控制電路圖設(shè)計本設(shè)計使用AMPCI9102數(shù)據(jù)采集卡通過J1模塊連接伺服驅(qū)動器CN1口，同時與變頻器相連。按共模負反饋的形式被分為兩種類型。其取決于三極管基級所連接的集成電路，通過使它的發(fā)射極接地，集電極開路而輸出。圖22 位置控制模式信號連接 表21 數(shù)據(jù)采集卡與CN1的連接圖23 CN1接口及接線圖此伺服放大器MELSERVOJ3共有7個連接口分別為CN1，CN2，CN2L,CN3，CN4，CN5 ，CN6接口。位置控制模式的控制信號有多種指令輸入形式，可以通過設(shè)定參數(shù)PA13指定。MRJ3A伺服驅(qū)動器不同的控制模式的控制信號接口CN1有其不同的連接方法，本次設(shè)計采用位置控制模式，其信號連接狀態(tài)如圖22所示。通過外部模擬量輸入或參數(shù)設(shè)置的方式調(diào)整可以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的限制。 (2)位置控制模式: 該模式具有位置平滑功能，它可以根據(jù)機械情況從既有的兩種模式中進行選擇。由于交流伺服電機在數(shù)控機床中被當(dāng)做執(zhí)行元件，所以轉(zhuǎn)子速度的變化需要能夠很好地反映控制信號，當(dāng)沒有控制信號時轉(zhuǎn)子就不轉(zhuǎn)動，而當(dāng)它在轉(zhuǎn)動時，假如控制信號突然消失，轉(zhuǎn)子就要隨之迅即停止。此伺服放大器可以自動調(diào)整伺服的增益。相反，交流伺服系統(tǒng)的加速性能較步進電機好得多，一般只需要幾毫秒，可以應(yīng)用于要求快速啟動或者停止的控制場所。過載能力不同：步進電機一般不具有過載能力，而交流電機具有較強的過載能力。低頻時表現(xiàn)不同：在低速時前者需要采用阻尼技術(shù)或細分技術(shù)將低頻下振動的現(xiàn)象克服。而它的響應(yīng)速度也快得多。通過控制脈沖個數(shù)可以對角位移量進行控制，但由于它的非連續(xù)性，所以不能定位到任意位置，只能是盡可能地接近，且它屬于開環(huán)控制。圖18 單端輸入（出廠狀態(tài)）b: 雙端輸入：JP1的3短接，5短接，JP2的3短接圖19 雙端輸入在本次設(shè)計當(dāng)中選用單端輸入，即默認出廠狀態(tài)。它的所有讀寫操作能力均為16Bit。 數(shù)據(jù)采集控制板AMPCI9102AMPCI9102板卡屬于PCI總線通用數(shù)據(jù)采集控制板，它可以直接安裝到具備PCI插槽的個人微機的或者工控機（如圖15）當(dāng)中。而工業(yè)機器人衡量可靠性性能的指標(biāo)主要有作業(yè)范圍、負載、精度速度等，這些可以反映其作業(yè)能力。圖13 球坐標(biāo)型（如圖14所示）:肩關(guān)節(jié)肘關(guān)節(jié)兩個自由度可進行轉(zhuǎn)動，而機身上部則相對于機身下部可實現(xiàn)另一自由度的轉(zhuǎn)動。此種型式的機器人，所占的空間范圍較小，但其工作空間較大，末端執(zhí)行機構(gòu)可獲得較高的運動速率。(如圖11所示)：它有三個移動關(guān)節(jié)，三個移動關(guān)節(jié)可以作三個方向的獨立位移,而不會互相受到干擾。大多數(shù)工業(yè)機器人有3個或者5個自由度,有時也會有6個自由度。我國的機器人,基于使用環(huán)境的考慮，可以被分為特種類和工業(yè)類機器人。其目標(biāo)是在建筑業(yè)、生產(chǎn)業(yè)、或是其他危險的工作領(lǐng)域方面協(xié)助或取代人類工作。圖11 直角坐標(biāo)型工業(yè)機器人主要由驅(qū)動、主體和控制系統(tǒng)幾個模塊構(gòu)成。工業(yè)機器人可以被分為以下四種基本結(jié)構(gòu)。（如圖12所示）：它有一個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和兩個移動關(guān)節(jié)，末端操作器的安裝軸線的位置通過(z,r,θ)坐標(biāo)來表示。此型式的機器人，所占據(jù)的空間范圍同樣比較小，工作空間較大。圖14 關(guān)節(jié)型操作型面向工業(yè)方面的應(yīng)用行業(yè)主要有機械加工業(yè)，汽車業(yè)等。本次設(shè)計采用直角坐標(biāo)式設(shè)計完成盤類零件HUB專用機器人Y軸的設(shè)計，完成從伺服控制系統(tǒng)到整體結(jié)構(gòu)設(shè)計?？杀贿x擇的雙端8路/單端16路的模擬量數(shù)據(jù)采集輸入通道被AMPCI9102提供, 此通道具有程控放大功能,它可以直接驅(qū)動6路16位計數(shù)定時通道(二片82C54)。 圖17 信號輸入/輸出插座定義跨接線選擇定義：JPJP2：模擬信號單雙端輸入選擇跳線a: 單端輸入：JP1的2短接，4短接，JP2的2短接（出廠狀態(tài)）如圖18。在沒有超載的情況下，脈沖信號的頻率以及脈沖個數(shù)決定了它的轉(zhuǎn)速和停止的位置，而不是被負載變化影響。因為它本身具備發(fā)出脈沖的功能，因此伺服驅(qū)動器就和伺服電機編碼器的脈沖之間可以形成呼應(yīng)，所以屬于閉環(huán)控制。控制方式不同：一個是開環(huán)控制，一個是閉環(huán)控制。矩頻特性不同：交流伺服電機輸出方式為恒力矩輸出，而步進電機的輸出力矩則會隨轉(zhuǎn)速升高而下降。速度響應(yīng)快慢不同：從靜止達到工作轉(zhuǎn)速，步進電機需要上百毫秒的加速過程。另外，本產(chǎn)品具備USB和RS422串行通信的功能，可以采用帶有伺服裝置的PC機來對參數(shù)進行設(shè)定、調(diào)試運行、對狀態(tài)顯示的監(jiān)控以及增益調(diào)整等活動。而進行過初始原點的設(shè)定后，在開啟開關(guān)和報警發(fā)生時都不用再次進行原點的重設(shè)。此外，該模式還具有加減速時間常數(shù)設(shè)定功能可用于速度指令、伺服鎖定功能（在停止時）以及速度指令偏置自動調(diào)整功能（用于外部模擬量）。另外，在該模式下，為了限制轉(zhuǎn)矩，還使用了嵌位電路。伺服放大器接線原理：根據(jù)三菱公司提供的技術(shù)資料，連接HFKP13伺服電機與MRJ3A伺服驅(qū)動器接線原理圖與真實接線模塊如圖21。本實驗裝置設(shè)置參數(shù)PA01為0000H，工作狀態(tài)采用位置控制模式。脈沖和符號信號通過編程，由數(shù)據(jù)采集卡發(fā)出，數(shù)據(jù)采集卡與CN1的連接如圖15右和表21所示。集電極開路，事實上僅僅是一個NPN型三極管，不會輸出任一特定電流值或者電壓值（即三極管的集電極上什么都不接）。根據(jù)輸入輸出方式，差分放大電路被分為四種電路。綜合考慮差分驅(qū)動方式更能滿足長期使用的需求。接線圖如圖26。A、B、C、N和PE是其對應(yīng)的五根線。三相四線制電路：大多數(shù)時候，指的是660V或者380V，又或者是220V的低壓線路。但是，重復(fù)接地只可以在接地點或者接近接地點的地方接到一起，一定不能在任意位