【文章內容簡介】 較低?？芍苯硬捎谬X輪減速以實現(xiàn)回轉。 齒輪減速：工作可靠，使用壽命長；瞬時傳動比為常數(shù)；減速效率高；結構緊湊；功率和速度適 用范圍很廣等。 6 三江高等職業(yè)技術學院 2020屆本科生畢業(yè)設計（論文） 圖 電氣傳動使利用電動機直接驅動執(zhí)行機構，以獲得機械手的各種運動。 采用步進電機驅動，機械手的位移和運動速度，可由電控系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號數(shù)量及脈沖信號頻率來控制。步進電機能 夠達到比較高的重復定位精度。 步進電機 (stepping motor)是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。當步進驅動器收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度 (稱為 “布距角 ”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的：同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有累積誤差（精度為 100%）的特點，廣泛的用于各種開環(huán)控制。 步進電機分為機電式及磁電式兩種基本類型。 7 三江高等職業(yè)技術學院 2020屆本科生畢業(yè)設計（論文） 機電式步進電機由鐵芯、線圈、齒輪機構等組成。螺線管線圈通電時將產(chǎn)生磁力，推動其鐵芯芯子運動，通過齒輪機構是輸出軸轉動角度，通過抗旋轉齒輪使輸出轉軸保持在新的工作位置；線圈再通電，轉軸又轉動角度，依次進行步進運動。 磁電式步進電動機主要有永磁式、反應式和永磁感應子式 3種形式。 永磁式步進電動機由四相繞組組成。 A相繞組通電時，轉子磁鋼將轉向該相所確定的磁場方向； A相 斷電、 B相繞組通電時，就產(chǎn)生一個新的磁場方向，這是，轉子就轉動一個角度而位于新的磁場方向上，被激勵相的順序決定了轉子轉動方向。永磁式步進電動機消耗功率小，步距角較大。缺點是啟動頻率和運行頻率較低。 反應式步進電動機在定、轉子鐵芯的內外表面上設有按一定規(guī)律分析的相近齒槽，利用這兩種齒槽的相對位置變化引起磁路磁阻的變化產(chǎn)生轉矩。這種步進電動機步距角可做到 1176。～15176。，甚至更小，精度容易保證，起動和運動頻率較高，但消耗較大，效率較低。 永磁感應子式步進電動機又稱混合式步進電動機。是永磁式步進電動機和反應式步進 電動機兩者的結合，并兼有兩者的優(yōu)點。 步進電動機的驅動電源由變頻脈沖信號源、脈沖分配器及脈沖放大器組成，由驅動電源向電機繞組提供脈沖電流。步進電動機的運行性能決定于電機與驅動電源間的良好配合。 選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統(tǒng)的負載轉矩，電機的矩頻性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內。一般的說最大靜力矩 Mjmax大的電機，負載力矩大。 選擇步進電動機時應使 步距角和機械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到設備所需的脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量，一是可以改變絲杠導程，二是可以通過步進電機的細分驅動來完成。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。 選擇功率步進電機時，應當估算機械負載的負載慣性和設備要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有 一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足快速移動的需要。 選擇步進電機需要進行以下計算： （ 1）計算電機的步距角比，根據(jù)所要求脈沖當量，步距角 θ 計算如下： 8 三江高等職業(yè)技術學院 2020屆本科生畢業(yè)設計（論文） 式中： S絲杠螺距 (mm) Δ(mm/脈沖 ) i減速比 （ 2）計算電機負載轉矩 M △ 2 式中： F啟動單元負載 (N) η傳動系統(tǒng)總效率 (此處先以 1帶入 ) 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以選擇 17HS001電機。 17HS001電機的具體參數(shù)如表 。 表 42HS003步進電機電氣技術數(shù)據(jù) MicrosChip 芯片，采用新型的雙極性恒相流驅動技術，實現(xiàn)最大 64 細分高性能驅動，適合驅動 2A。 以下 42 系列， 57系列兩相混合式步進電機。廣泛應用于各種數(shù)控機床，紡織機械，噴繪機，疲勞測試機等用戶希望成本低，低振動，高精度 ，高速度的場合。 技術參數(shù)： 型號 ST2HB02X 相 數(shù)：二相 工作電壓： DC(1040)V 驅動電流： DC()A 驅動方式：全橋雙極恒相流驅動 電流設置： 細分功能：相電流不高于 2A/相的兩相，四相混合式步進電機 冷卻方式：散熱器 (安裝在通風良好的場合 ) 環(huán)境溫度： 0～ 50℃ 尺寸 /重量： 1307333mm/280g 9 三江高等職業(yè)技術學院 2020屆本科生畢業(yè)設計（論文） 為保證機械手重復定位精度，對機械手每工作循環(huán)提出返回原點校零位要 設備原點：機械手的設備原點。任何停止狀態(tài)，旋轉旋鈕到原點，啟動回原點按鈕，機械手回到了原點。 手動方式：各自的按鈕使各個負載單獨接通或斷開。實現(xiàn)實時按操作者的指令進行動作。同時也負責起自動工作方式中每一工步目的記錄保存工作。 單步：旋鈕旋轉單周期工作，按動一次啟動按鈕，進行一個工步。 單周期：旋鈕旋轉單周期工作，按動一次啟動按鈕，進行一個周期。 連續(xù)工作 (自動 狀態(tài) )：在用戶原點，旋鈕旋轉自動，按動啟動按鈕連續(xù)反復進行，途中按動停止按鈕，運行到原定后停止。 LED指示燈：狀態(tài)實時顯示。 電源和急停按鈕與 PLC工作無關。該按鈕使用來接通或斷開 PLC外部負載的電源。 10 三江高等職業(yè)技術學院 2020屆本科生畢業(yè)設計（論文） 圖 11 三江高等職業(yè)技術學院 2020屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第三章 軟件設計 總體流程圖的設計 圖 工作流程圖 本機械手采用點位控制，我們可將整個運動看作折線運動，每一步動作歸納為參數(shù)不同的點位之間動作。以起點作為參考點，通過脈沖計數(shù)，得到目的點位置。手動操作機械手從參考點到達目的點后，保存目的點的相對特征參數(shù)，并對每一步保存的參數(shù)進行列表管理。實現(xiàn)手動模式下點位輸入，自動模式查表 “仿行 ”運動。手動設置好以后就可以按預先設置自動運行。 核心思想：記錄關鍵點，構造工作路徑和狀態(tài)?，F(xiàn)就四工位作以下說明。 用戶在手動原點狀態(tài)下，控制機械手至 A 點位 (到 A 點的路徑可制定中間點實現(xiàn)繞行 )，按下 保存，記錄該店重要參數(shù)。之后控制機械手到 B 點位夾取工件，同時記錄機械手位置及加緊位置，為簡化過程，可在 A點設置機械手張開， B點設置夾緊。 控制機械手移動，同前所述記錄關鍵點位，到 D點放下工件。再用同樣的方法到下一工位進行操作。 PLC的選擇 PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則 滿足被控制對象的控制要求考慮將來的發(fā)展的需要， PLC 選用功能較強的新產(chǎn)品，并留有適當?shù)挠嗔俊? 系統(tǒng)安全、可靠。 盡可能簡單、經(jīng)濟、使用與維護方便。 具有較高的性價比。 PLC控制系統(tǒng)設計步驟 分析被控對象，提出控制要求。 12 三江高等職業(yè)技術學院 2020屆本科生畢業(yè)設計（論文） 確定輸入、輸出設備。 確定 PLC的 I/O點數(shù)，選擇 PLC機型。 分配 I/O點數(shù)，繪制 PLC控制系統(tǒng)輸入、輸出端子接線圖。 程序設計，繪制工作循環(huán)圖或狀態(tài)轉移圖。 程序調試。先進行模擬調試，再進行現(xiàn)場聯(lián)機調試；先進行局部、分段調試，再進行整體、系統(tǒng)調試。 調試過程結束，整理技術資料，投入使用。 圖 PLC控制 系統(tǒng)設計步驟流程圖 PLC品牌選擇 世界上生產(chǎn) PLC 的廠商有數(shù)百家，構成美國、歐洲和日本三大技術陣營，其代表機型有美國羅克韋爾 (Rockwell)自動化公司所屬的 AB(AllenBradley)公司生產(chǎn)的 PLC5系列 PLC、GEFanuc 公司生產(chǎn)的 90TM