【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電平。此信號(hào)和控制系統(tǒng)配合使此，可它生相位記 憶功能。 ② 、報(bào)報(bào)輸出信號(hào)：每每驅(qū)動(dòng)器都有多種保護(hù)每每 (如：過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫 等 )。當(dāng)保護(hù)發(fā)生時(shí)，驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入驅(qū)機(jī)狀態(tài)使電機(jī)驅(qū)電，但這時(shí)控制系 統(tǒng)可能但 未知未。如要通知系統(tǒng)，就要用到 ‘ 報(bào)報(bào)輸出信號(hào) ’ 。此信號(hào)此兩個(gè)接線端子，此兩端為一繼電器的常開(kāi)點(diǎn)，報(bào)報(bào)時(shí)觸點(diǎn)立即閉合。驅(qū)動(dòng)器正常時(shí)，觸點(diǎn)為常 開(kāi)狀態(tài)。觸點(diǎn)規(guī)格： DC24V／ 1A 或 AC11OV／ O． 3A。一一來(lái)說(shuō)，對(duì)于兩相四根線電機(jī)可以直接和驅(qū)動(dòng)器相連。所以我采用 SH 系列步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，型號(hào)為 SH2H057。主要由電源輸入部分、信號(hào)輸入部分、輸出部分組成。 SH2H057 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用步步結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)主要用于此功率驅(qū)動(dòng)器 ,這種結(jié)構(gòu)為這閉的超此型結(jié)構(gòu)，本身不帶風(fēng)機(jī)，其外殼即為其熱體，所以使用 時(shí)要將其所定在較厚、較大的的的的上或較厚的機(jī)較內(nèi)，接觸面之間要接上導(dǎo)熱接接，在其在邊加一個(gè)風(fēng)機(jī)也是一種較好的其熱好法。此步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)細(xì)分?jǐn)?shù)驅(qū)動(dòng)器型號(hào)相數(shù)類別通過(guò)撥位開(kāi)關(guān)設(shè)定 SH2H057 二相或四相混合式 二相八拍最大相電流開(kāi)關(guān)設(shè)定一組直流,DC(24V40V)工作電源 。 及選擇 在系統(tǒng)中要將貨物放到指定地點(diǎn)，這就需要步進(jìn)電機(jī)在螺紋桿的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，選擇一種正確的步進(jìn)電機(jī)有利于程序的執(zhí)行。下面簡(jiǎn)要的介紹一下步進(jìn)電機(jī)的基本組成 以及工作原理。 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)和直線電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于開(kāi)環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)和直線電機(jī)主要應(yīng)用于半閉環(huán)或閉環(huán)進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 步進(jìn)電機(jī)受驅(qū)動(dòng)器的控制，將進(jìn)給指令脈沖信號(hào)變換為具有一定方向、大小和速度的機(jī)械轉(zhuǎn)角位移，并通過(guò)齒輪和絲杠帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)器每給步進(jìn)電機(jī)輸入一個(gè)電脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，稱為步距角，其轉(zhuǎn)動(dòng)角 s度與電脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)成正比，轉(zhuǎn)動(dòng)速度與電脈沖信號(hào)的頻率成正比。步進(jìn)電機(jī)的各相繞組在通電狀態(tài)時(shí)，電機(jī)具有自鎖能 力，同時(shí)，每轉(zhuǎn)一周都有固定的步數(shù)，從理論上來(lái)說(shuō)步進(jìn)電機(jī)的步距誤差不會(huì)累積。但步進(jìn)電機(jī)在大負(fù)載和速度較高的情況下容易失步，而且，能耗也大。步進(jìn)電機(jī)主要用于速度和精度要求不太高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。 、結(jié)構(gòu)及工作原理 1. 步進(jìn)電機(jī)的種類 步進(jìn)電機(jī)的分類方式很多，常見(jiàn)的分類方式有按相數(shù)、按產(chǎn)生力矩的原理、按輸出力矩的大小和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。 1）按相數(shù)分類 步進(jìn)電機(jī)按相數(shù)（即磁極對(duì)數(shù)）可分為三相、四相、五相、六相等。相數(shù)越多，步距角越小，輸出轉(zhuǎn)矩越大，但結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。通電方式采用 m相 m拍、雙 m拍和 m 相 2m拍等。 2）按力矩產(chǎn)生的原理分類 步進(jìn)電機(jī)根據(jù)磁場(chǎng)建立方式可分為反應(yīng)式、永磁反應(yīng)式和混合式三類。 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的定子有勵(lì)磁繞組，而轉(zhuǎn)子用軟磁材料制成無(wú)繞組，由被勵(lì)磁的定子繞組產(chǎn)生反應(yīng)力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。 永磁反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子均有勵(lì)磁繞組（或轉(zhuǎn)子用永磁材料制成），由電磁力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，具有輸出轉(zhuǎn)矩大、步距角小和額定電流小等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)子容易失磁，導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩下降。 混合式步進(jìn)電機(jī)是反應(yīng)式與永磁式步進(jìn)電機(jī)的混合，結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)有逐步取代反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的趨勢(shì)。 3） 按輸出力矩的大小分類 根據(jù) 步進(jìn)電機(jī)輸出力矩的大小可分為快速步進(jìn)電機(jī)和功率步進(jìn)電機(jī)兩類?？焖俨竭M(jìn)電機(jī)，輸出力矩一般為 ～ 4Nm，用于帶動(dòng)小型精密機(jī)床的工作臺(tái)（如線切割機(jī)床）。功率步進(jìn)電機(jī)輸出力矩在 5 Nm～ 50 Nm 以上，可以直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。 4）按結(jié)構(gòu)分類 步進(jìn)電機(jī)按結(jié)構(gòu)可分為軸向分相式（即多段式）和徑向分相式（即單段式）。軸向式步進(jìn)電機(jī)是沿著軸向長(zhǎng)度分成磁性能獨(dú)立的幾段，每一段都用一組繞組勵(lì)磁，形成一相。徑向分相式步進(jìn)電機(jī)沿著圓周的徑向分成磁性獨(dú)立的幾相，每一相都用一組繞組勵(lì)磁。 2. 徑向分相式步進(jìn)電機(jī)的組成及工作原理 如圖 32所示，步進(jìn)電機(jī)由定子 1和轉(zhuǎn)子 3兩部分組成。定子鐵心由硅鋼片疊壓而成，定子繞組繞置在定子鐵心 6 個(gè)均勻分布的齒上，在直徑方向上相對(duì)的兩個(gè)齒上的線圈串聯(lián)在一起，構(gòu)成一相控制繞組，共有三相定子繞組，稱為三相步進(jìn)電機(jī)。轉(zhuǎn)子用軟磁材料制成無(wú)繞組。 圖 32 三相徑向分相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理圖 1定子 2定子繞組 3轉(zhuǎn)子 工作原理如圖 33所示，當(dāng) A相繞組通以直流電流時(shí)，根據(jù)電磁學(xué)原理，便會(huì)在 AA′方向上產(chǎn)生一磁場(chǎng)， A 相繞組的磁力線為保持磁阻最小，給轉(zhuǎn)子施加電磁力矩，使轉(zhuǎn)子的 3 齒與定子 AA′磁極對(duì)齊，如圖 3— 3（ a）所示。若 A相斷電， B相通電，產(chǎn)生新的磁場(chǎng)，其電磁力矩又吸引轉(zhuǎn)子的 4齒與 BB′磁極對(duì)齊，此時(shí)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò) 30176。，如圖 3— 3（ b）所示。若 A、 B相斷電， C相通電，電磁力矩又吸引轉(zhuǎn)子的 3 齒與 CC′磁極對(duì)齊，轉(zhuǎn)子再沿順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò) 30176。，如圖 3— 3（ c）所示。依此類推，若三相定 子繞組順序通電，轉(zhuǎn)子則不停的轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 3— 3 步進(jìn)電機(jī)工作原理圖 a） A 相通電 b） B相通電 c） C 相通電 定子繞組的通斷電狀態(tài)每改變一次，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度，稱為步距角α。如圖 429 所示，步距角α為 30176。如果定子繞組按 A→ B→ C→ A?的順序通電，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子便連續(xù)地以每步 30176。逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。若通電順序改為 A→ C→ B→ A?，則步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子便連續(xù)地以每步 30176。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。這種通電方式稱為三相單三拍通電方式。如果定子繞組按 AB → BC → CA→ AB→?或 AC → CB → BA→ AC→?方式通電，則稱為雙三拍通電方式，步距角仍為 30176。雙三拍工作方式由于工作過(guò)程中始終保持有一相定子繞組通電，可有效克服單三拍繞組通電切換瞬間失去自鎖轉(zhuǎn)矩而導(dǎo)致失步的現(xiàn)象，所以平衡性更好，故在實(shí)際工作過(guò)程中多采用雙三拍工作方式。 如果定子繞組 按 A → AB → B → BC → C → CA → A ?或按 A → AC → C→ CB → B → BA → A?順序通電，稱為三相六拍方式，如圖 34 所示以三相六拍通電方式工作，當(dāng) A 相通電轉(zhuǎn)為 A 和 B 同時(shí)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子的磁極將同時(shí)受到 A相繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)和 B相繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)的共同吸引，轉(zhuǎn)子的磁極則停在 A 和 B 兩相磁極之間，此時(shí)步距角為 15176。，減小一半。 圖 34 步進(jìn)電機(jī)三相六拍通電方式工作原理圖 由此可見(jiàn)，改變定子繞組的通電順序，可改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。改變定子繞組通電的頻率，可改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電機(jī)的步距角與定子繞組的相數(shù)、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)以及通電方式有關(guān)。 3. 步進(jìn)電機(jī)的主要特性 1）步距角 步距角α是決定步進(jìn)式伺服系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的重要參數(shù)。步距角越小，脈沖當(dāng)量越小，數(shù)控機(jī)床的控制精度越高。步距角α： 360176。 式中 m—— 定子繞組的相數(shù)； z—— 轉(zhuǎn)子的齒數(shù)； k—— 步進(jìn)電機(jī)的通電方式，為 m相 m拍時(shí)， k=1；為 m 相 2m 拍時(shí)， k=2；依此類推。 實(shí)際步進(jìn)電機(jī)的定子磁極與轉(zhuǎn)子圓周上都有齒，如圖 35所示。定子磁極的齒距與轉(zhuǎn)子的齒距相同，只是定子磁極的齒依次與轉(zhuǎn)子的齒錯(cuò)開(kāi)齒距的 1/m（ m 為步進(jìn)電機(jī)相數(shù)）。這樣，每次定子繞組通電狀態(tài)改變時(shí)，轉(zhuǎn)子只轉(zhuǎn)過(guò)齒間夾角的 1/m（三相三拍）或1/2m（三相六拍 ）角度。若在三相定子的每個(gè)磁極上有 5個(gè)小齒，齒槽等寬，齒間夾角為 9176。，小齒在空間位置上依次錯(cuò)開(kāi) 1/3 齒距。轉(zhuǎn)子上均勻分布 40個(gè)小齒，齒槽等寬，齒間夾角也為 9176。當(dāng) A 相磁極上的小齒與轉(zhuǎn)子上的小齒對(duì)齊時(shí)， B 相磁極上的齒剛好超前（或滯后）轉(zhuǎn)子齒 1/3 齒距（即 3176。）， C 相磁極齒超前（或滯后）轉(zhuǎn)子齒 2/3 齒距角。 當(dāng)按三相三拍通電方式工作時(shí)，步距角為： 當(dāng)按三相六拍通電方式工作時(shí)，步距角為： 圖 35 步進(jìn)電機(jī)各相定子與轉(zhuǎn)子的齒距對(duì)應(yīng)關(guān)系 2）步距誤差 步進(jìn)電機(jī)每走一步，轉(zhuǎn)子實(shí)際的角位移與設(shè)計(jì)的步距角之間都存在步距誤差。連續(xù)走若干步時(shí)，上述誤差形成累積值。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一圈后，回至上一轉(zhuǎn)的穩(wěn)定位置，因此步進(jìn)電機(jī)的步距誤差不會(huì)長(zhǎng)期累積。影響步進(jìn)電機(jī)步距誤差和累積誤差的主要因素有：齒與磁極的分度精度、鐵心疊壓及裝配精度、各相矩角特性之間差別的大小、氣隙的不均勻程度等。 對(duì)于本系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的選擇，在通過(guò)實(shí)用性，及價(jià)格方面的綜合考慮決定選用17HS111 型步進(jìn)電機(jī)，這種型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)引出四根線分別是紅色， 綠色，黃色和藍(lán)色；其中紅色引線應(yīng)該與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的 A 接線端子相連，綠色引線應(yīng)該與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的A 負(fù)相連，黃色引線應(yīng)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的 B 相連，藍(lán)色引線應(yīng)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的 B負(fù)相連。 接近開(kāi)關(guān) 的工作原理 及選擇 為了在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)能知道當(dāng)前的倉(cāng)庫(kù)是否有貨需要在每一個(gè)倉(cāng)位里裝有一個(gè)傳感器，以此來(lái)判斷倉(cāng)庫(kù)是否有貨，繼而控制程序的執(zhí)行。在此我選擇了電感式傳感器，同時(shí)也介紹一下其他種類的傳感器。 電感式接近開(kāi)關(guān)屬于一種有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，它由 LC 高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的 振蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用于接近開(kāi)關(guān)，使接近開(kāi)關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識(shí)別出有無(wú)金屬物體接近，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。這種接近開(kāi)關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是金屬物體。 概述 接近傳感器可以在不與目標(biāo)物實(shí)際接觸的情況下檢測(cè)靠近傳感器的金屬目標(biāo)物。根據(jù)操作原理，接近傳感器大致可以分為以下三類：利用電磁感應(yīng)的高頻振蕩型，使用磁鐵的磁力型和利用電容變化的電容型。 特性： 非接觸檢測(cè)，避免了對(duì)傳感器自身和目標(biāo)物的損壞。 無(wú)觸點(diǎn)輸出，操作壽命長(zhǎng)。 即使在有水或油噴濺的苛刻環(huán)境中也能 穩(wěn)定檢測(cè)。 反應(yīng)速度快。 小型感測(cè)頭，安裝靈活。 類型 （ 1）按配置來(lái)分 （ 2）、按檢測(cè)方法分 通用型：主要檢測(cè)黑色金屬（鐵）。 所有金屬型：在相同的檢測(cè)距離內(nèi)檢測(cè)任何金屬。 有色金屬型：主要檢測(cè)鋁一類的有色金屬。 高頻振蕩型接近傳感器的工作原理 電感式接近傳感器由高頻振蕩、檢波、放大、觸發(fā)及輸出電路等組成。振蕩器在傳感器檢測(cè)面產(chǎn)生一個(gè)交變電磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體接近傳感器檢測(cè)面時(shí)，金屬中產(chǎn)生的渦流吸收了振蕩器的能量，使振蕩減弱以至停振。振蕩器的振蕩及停振這二種狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)通過(guò)整形放大轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的 開(kāi)關(guān)信號(hào)，經(jīng)功率放大后輸出。下面為詳細(xì)介紹： （ 1）通用型接近傳感器的工作原理 振蕩電路中的線圈 L產(chǎn)生一個(gè)高頻磁場(chǎng)。當(dāng)目標(biāo)物接近磁場(chǎng)時(shí)，由于電磁感應(yīng)在目標(biāo)物中產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電流（渦電流）。隨著目標(biāo)物接近傳感器，感應(yīng)電流增強(qiáng)，引起振蕩電路中的負(fù)載加大。然后，振蕩減弱直至停止。傳感器利用振幅檢測(cè)電路檢測(cè)到振蕩狀態(tài)的變化，并輸出檢測(cè)信號(hào)。 振幅變化的程度隨目標(biāo)物金屬種類的不同而不同，因此檢測(cè)距離也隨目標(biāo)物金屬的種類不同而不同。 （ 2）所有金屬型傳感器的工作原理 所有金屬型傳感器基本上屬于高頻振蕩型。和普通型一樣，它 也有一個(gè)振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流在目標(biāo)物內(nèi)流動(dòng)引起的能量損失影響到振蕩頻率。目標(biāo)物接近傳感器時(shí)，不論目標(biāo)物金屬種類如何，振蕩頻率都會(huì)提高。傳感器檢測(cè)到這個(gè)變化并輸出檢測(cè)信號(hào)。 （ 3）有色金屬型傳感器工作原理 有色金屬傳感器基本上屬于高頻振蕩型。它有一個(gè)振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流在目標(biāo)物內(nèi)流動(dòng)引起的能量損失影響到振蕩頻率的變化。當(dāng)鋁或銅之類的有色金屬目標(biāo)物接近傳感器時(shí)，振蕩頻率增