【正文】 利用齒形帶傳動代替?zhèn)鹘y(tǒng)絲杠傳動，相對齒輪齒條傳 動中能量損耗較小 ， 可靠 ， 噪音低 ， 傳動功率大 ， 效率高 。 （ 10）傳動機(jī)構(gòu)質(zhì)量輕。同步帶在使用過程中基本不伸長，所以在安裝時給定的初張力，在使用中不必調(diào)整，能適應(yīng)在人員不宜接觸和操作的地方使用。同步帶的齒面具 有自潤滑性，與帶輪槽接觸時，無需潤滑，因此也無污染。因此，同步帶傳動平穩(wěn)，沖擊小，適用于精密傳動。 （ 6）沖擊小，傳動平穩(wěn)。 （ 5）結(jié)構(gòu)緊湊。 （ 4）傳動速度高。 （ 3）傳動大，載荷范圍大。 （ 2）傳動效率高。 同步帶的特點(diǎn)： （ 1）傳動精確。同步帶除了傳遞運(yùn)動動力外，還可以進(jìn)行高精度的定位運(yùn)動，精密輸送等。因此，它是當(dāng)今最受推崇的環(huán)保 型產(chǎn)品。它集齒輪、鏈條、帶傳動等優(yōu)點(diǎn)于一體，具有傳動效率高、傳動比準(zhǔn)確、噪聲小、節(jié)能、維修方便等特點(diǎn)， 20世紀(jì) 80年代起，逐步成為精密機(jī)械的主導(dǎo)傳動產(chǎn)品。同步帶傳動在汽車制造、機(jī)床、紡織機(jī)械等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。由于齒間間隙，會出現(xiàn)一段空行程，在數(shù)控機(jī)床中并不適用。 （ 2）齒輪齒條傳動：耗能小，可靠，噪音低，傳動功率大，效率高。 （ 1）絲桿螺母傳動：通過絲桿螺母將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)為定位平臺的直線運(yùn)動，結(jié)構(gòu)簡單、安裝維護(hù)方便。每一維的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，都由電機(jī)控制器 接口電路 執(zhí)行部件 傳動機(jī)構(gòu) XY 工作臺 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 3章點(diǎn)膠機(jī)的驅(qū)動方案 19 提供動力，傳動機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動，或者直接采用直線電機(jī)的方式。機(jī)械傳動裝置，是指將驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)楣ぷ髋_的直線運(yùn)動的整個機(jī)械傳動鏈 。 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 3章點(diǎn)膠機(jī)的驅(qū)動方案 18 點(diǎn) 膠 膠 槍 運(yùn) 行模 塊Y 軸 運(yùn) 行 模 塊X 軸 運(yùn) 行 模塊觸 摸 屏電 源 開 關(guān) 圖 XY工作臺示意圖 schemes of XY workbench 一個典型的控制進(jìn)給系統(tǒng)，由 運(yùn)動控制器 、驅(qū)動單元、機(jī)械傳動裝置和 執(zhí)行 元件等幾部分組成。由于在坐標(biāo)系內(nèi)能夠方便地描述運(yùn)動對象的運(yùn)動軌跡，所以多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動又稱為坐標(biāo)系運(yùn)動。出于節(jié)約時間，提高效率的考慮，工作平臺采用多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動的方式實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)。單軸運(yùn)動是極坐標(biāo)的控制形式，通過控制單軸的長度和角度來實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動軌跡。 驅(qū)動系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)對工作臺的控制，使其根據(jù)控制系統(tǒng)的指令做出合適的動作。 點(diǎn)膠機(jī) 的動作控制絕大部分屬于邏輯控制，因此選擇 PLC（ 可編程序控制器 ） 來完成機(jī)床的動作控制。松下松下 GT30觸摸屏價格便 宜，可以與多種型號的 PLC連接，滿足傳輸數(shù)據(jù)的要求。本課題開發(fā)的基于 PLC的自動點(diǎn)膠機(jī)控制系統(tǒng)，從 PLC的能力分析，可以完成自動點(diǎn)膠機(jī)對點(diǎn)，直線，弧線，圓，橢圓等各種情況的點(diǎn)膠。 本課題研究的點(diǎn)膠機(jī)運(yùn)動軌跡簡單，處理有限的幾種產(chǎn)品點(diǎn)膠，對運(yùn)動控制的 能力要求不高 ， 企業(yè)經(jīng)費(fèi)有限，物美價廉的小型 PLC成為主要選擇 。字或雙字的最高位為符號位， O表示為正數(shù)， 1表示為負(fù)數(shù)。要想存儲 32位二進(jìn)制數(shù)據(jù) (雙字 )，必須同時用兩個序號連續(xù)的數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。 (6)數(shù)據(jù)寄存器 (DT) 數(shù)據(jù)寄存器是存儲數(shù) 值數(shù)據(jù)的軟組件，用 DT表示。 (5)計數(shù)器 (C) 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2章點(diǎn)膠機(jī)的控制方案 16 計數(shù)器在程序中用作計數(shù)控制。定時器是根據(jù)時鐘脈沖的累積計時的。松下 FP系列 PLC的輔助繼電器分為通用輔助繼電器和特殊輔助繼電器，其元件號為十六進(jìn)制。它們是用軟件實(shí)現(xiàn)的。硬件輸出繼電器只有一個常開觸點(diǎn)，接在 PLC的輸出端子上．松下 FP系列 PLC的輸出繼電器的元件號為十六迸制。輸出繼電器的線圈在程序 設(shè)計時只能使用一次，不可重復(fù)使用。 (2)輸出繼電器 (Y) 輸出繼電器是 PLC向外部負(fù)載發(fā)送信號的窗口。 PLC在每一個周期開始時讀取輸入信號，輸入信號的通、斷持續(xù)時間應(yīng)大于 PLC的掃描周期。在梯形圖中，可以多次使用輸入繼電器的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。 PLC通過光電耦合器，將外部信號的狀態(tài) 讀入并存儲在輸入鏡象寄存器中。 FPX維護(hù)簡單，程序內(nèi)存使用 EEPROM，無需備用電池；此外 FPX還增加了程序運(yùn)行過程中的重寫功能。 可追加實(shí)時時鐘功能。 （ 5）其他功能 對應(yīng) PWM 輸出功能的加熱控制，使用 專用指令，可以取出任意占空比的脈沖輸出 . 主機(jī)上配備了標(biāo)準(zhǔn)模擬電位器。在 FP－ X 上安裝 RS232C 2 通道型通信插卡后，可以連接 2 臺 RS232C 設(shè)備。利用主機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)編程口（ RS232C）可以與顯示面板或計算機(jī)通信。通過擴(kuò)展 FP0 適配器，最多可裝載 3 臺 FP0 擴(kuò)展單元。脈沖輸出頻率最大可達(dá) 100kHz，因此，不僅能對應(yīng)于使用步進(jìn)電動機(jī)的位置控制，而且還能對應(yīng)于使用伺服電動機(jī)的位置控制。 能對來自傳感器、編碼器等外部的輸入進(jìn)行計數(shù)，其值達(dá)到目標(biāo)值時，可將任意的輸出 。其特點(diǎn)如下： （ 1）基本性能 FPX作為適用于小規(guī)模設(shè)備控制的小型通用 PLC，具有充實(shí)的基本性能，雖然只是 AC 電源、螺絲端子臺、繼電器輸出的通用型式 ，但具有 1. 32k 步的程序容量 2. s 的指令處理速度 3. 最大 382 點(diǎn)的 I/O 控制（ E30R 發(fā)售時）的基本性能。 故本文選用松下 FPX系列 小型 PLC作為運(yùn)動控制器。 小型 PLC的功能越來越強(qiáng)，除了典型的順序控制外，在點(diǎn)位控制、 遠(yuǎn)程 控制等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，但由于沒有圓弧插補(bǔ)指令，除非用高級位置模塊，否則無法應(yīng)用在輪廓控制的領(lǐng)域。 隨著時代的發(fā)展 , 揚(yáng)聲器形狀趨于多樣化 , 但形狀各異的揚(yáng)聲器要用同一涂膠機(jī)來加工卻是困難重重 , 加上膠水固化、涂膠不均等問題 , 使得大多廠家只能采用人工涂膠。由于 PLC是以循環(huán)掃描方式工作，即每一個狀態(tài)變化需要一個掃描周期，被控對象不能在高頻下工作，轉(zhuǎn)速較慢且不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動關(guān)系 [2431]。而 PLC則編程很方便，特別是修改程序很方便，開發(fā)周期大大降低。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)則是八仙過海各顯神通，功能千差萬別，質(zhì)量參差不齊，這造成單片機(jī)開發(fā)困難，不方便維護(hù)。 PLC系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造。發(fā)展到今天， PLC已經(jīng)形成了大中小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。對于量大的配套項(xiàng)目，采用單片機(jī)具有成本低、效益高的特點(diǎn)，但這要有相當(dāng)?shù)难邪l(fā)力量和行 業(yè)經(jīng)驗(yàn)才能使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。對單項(xiàng)工程或重復(fù)數(shù)目極少的項(xiàng)目，采用 PLC是明智、快捷的途徑，成功率高，可靠性好。 目前，經(jīng)濟(jì)型控制系統(tǒng)常用的有兩種：一種是采用可編程邏輯控制器（ PLC）系統(tǒng)，二是采用單片機(jī)控制系統(tǒng)。 中國電子制造業(yè) 的發(fā)展，中小批量生產(chǎn)的 占據(jù)主流 ， 這就要求點(diǎn)膠機(jī)數(shù)控系統(tǒng)能滿足 不同加工需求，迅速高效、低成本，并能大幅度地降低維護(hù)和培訓(xùn)的成本，同時還要求新一代數(shù)控系統(tǒng)具有方便的 修改維護(hù) 功能，以適應(yīng)未來車間面向任務(wù)和訂單的生產(chǎn)組織和管理模式?？v觀這些數(shù)控系統(tǒng)，都具有十分強(qiáng)大的功能，能夠適應(yīng)多種生產(chǎn)環(huán)境。與前幾種數(shù)控系統(tǒng)相比， SOFT型開放式數(shù)控系統(tǒng)具有最高的性能價格比，因而最有生命 力。這是一種最新開放體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。 可以使用戶在 WINDOWS平臺下自行開發(fā)構(gòu)造所需的控制系統(tǒng) ， 被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動化控制各個領(lǐng)域。它由于開放體系 結(jié)構(gòu)運(yùn)動控制卡 +PC機(jī)構(gòu)成。這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強(qiáng)大，但價格昂貴。如 FANUCl8i、 16i系統(tǒng)、 Siemens840D系統(tǒng)、 Numl060系統(tǒng)、 AB 9／ 360等數(shù)控系統(tǒng)。 人機(jī)界面必須使用專門的開發(fā)工具，耗時耗力，用戶無法進(jìn)行自主研發(fā)，修改不便。 全功能性的數(shù)控系統(tǒng)大致有四種： 傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)。 其主要功能有：上下位機(jī)問通信、傳遞控制參數(shù)、監(jiān)控狀念和故障診斷與報警，以及數(shù)據(jù)處理等。 運(yùn)動控制系統(tǒng)控制方案方案確定 運(yùn)動控制器是整個點(diǎn)膠機(jī)的“心臟”。用一根電纜就能與松下 FP系列或者三菱電機(jī) FX系列的機(jī)種直接連接，因此布線時間大幅度減少。該觸摸屏為黑白機(jī)，在明亮、易讀的液晶畫面上，不僅能顯示信息、 圖形，還可以根據(jù)需要自由的顯示按鍵、指示燈、 PLC數(shù)據(jù)、圖表、時鐘等，使運(yùn)行狀況一目了然。用戶應(yīng)能控制運(yùn)動控制系統(tǒng)的啟動運(yùn)行，應(yīng)設(shè)置有專用的啟動按鈕，以使用戶能保持對系統(tǒng)運(yùn)行的控制。所以這就要求運(yùn)動控制系統(tǒng)的界面操作簡單明了，以降低對使用者或進(jìn)行培訓(xùn)者的要求。 系統(tǒng)操作界面要求 運(yùn)動控制系統(tǒng)操作界面是使用者對于本套運(yùn)動控制系統(tǒng)的最直觀的了解，它直接面對用戶，接受用戶的指令，并把用戶的運(yùn)動控制指令傳輸?shù)竭\(yùn)動控制器 PLC中。 (3)橢圓插補(bǔ) 橢圓方程的因變量有長短軸以及起點(diǎn)和終點(diǎn)的坐標(biāo)值，在相對坐標(biāo)系可以根據(jù)前一點(diǎn)的坐標(biāo)判斷下一步的進(jìn)給方向。在圓弧加工程序段除了要指定圓弧 終點(diǎn) 坐標(biāo)之外，還必須 指定 圓弧的圓心相對于圓弧起點(diǎn)在 X、 Y、 Z東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2章點(diǎn)膠機(jī)的控制方案 11 方向上的相對坐標(biāo)。工件相對于 膠槍 的現(xiàn)時位置是直線的起點(diǎn)，為已知點(diǎn)，因此程序段只要指定 終點(diǎn) 的坐標(biāo)分量，就給定了加工直線的必要條件。 在這類控制方式中，要求數(shù)控裝置具有插補(bǔ)運(yùn)算的功能，即根據(jù)加工程序輸入的基本數(shù)據(jù) (如直線的終點(diǎn)坐標(biāo)、圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)和原系坐標(biāo)或半徑 )，通過數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)運(yùn)算器的數(shù)學(xué)處理，把直線或曲線形狀的相關(guān)坐標(biāo)點(diǎn)計算出來，并邊計 算邊根據(jù)計算結(jié)果控制兩個或兩個以上的坐標(biāo)軸協(xié)調(diào)運(yùn)動。 要求坐標(biāo)位置具有較高的定位精度，為了提高生產(chǎn)效率，采用機(jī)床設(shè)定的最高進(jìn)給速度進(jìn)行 定位運(yùn)動，在接近定位點(diǎn)前進(jìn)行降速，以便低速趨近終點(diǎn)，從而減少運(yùn)動部件的慣性過沖和因此引起的定位誤差 ， 在移動過程中 對運(yùn)動軌跡沒有任何要求。至于點(diǎn)與點(diǎn)之間的移動軌跡 (路徑與方向 )并無嚴(yán)格要求 ,各坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動并不相關(guān)。 運(yùn)動控制系統(tǒng)的控制要求分析 研制這套基于 PLC的平面運(yùn)動控制系統(tǒng)的主要針對點(diǎn)位運(yùn)動控制的運(yùn)動控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn) 點(diǎn)膠機(jī)的點(diǎn)位運(yùn)動和運(yùn)動軌跡的要求。 （ 3）混料機(jī)構(gòu) 主要由 A、 B料罐， A、 B攪拌器， A、 B加熱器， A、 B液位限定器及直流電機(jī)攪拌器組 帶輪 電機(jī) 攪拌器 混料罐 A 混料罐 B 計量泵A 計量泵B 同步帶 工作臺 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2章點(diǎn)膠機(jī)的控制方案 10 成。工作后回到默認(rèn)位置。 通訊接口 運(yùn)動控制器 電機(jī) 機(jī)械 接收指令 東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2章點(diǎn)膠機(jī)的控制方案 9 圖 點(diǎn)膠機(jī)的機(jī)械示意圖 mechanical schemes of Adhesive injecting machine 點(diǎn)膠機(jī)主要由機(jī)床機(jī)構(gòu)，混料機(jī)構(gòu)，傳輸機(jī)構(gòu)等幾大部分組成。 點(diǎn)膠機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 為了防止膠水的固化，目前點(diǎn)膠機(jī)形式大都采用 AB雙液點(diǎn)膠， 其中 A料桶用于裝本膠， B料桶用于裝催化劑，當(dāng) A膠遇到催化劑時，膠水才開始固化 。 點(diǎn)膠控制系統(tǒng)是針對點(diǎn)膠加工車間的工人設(shè)計的，所以 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，在滿足運(yùn)動性能指標(biāo) 的前提下，適應(yīng)在點(diǎn)膠過程中的靈活快速的要求，不僅要提高產(chǎn)品的可靠性，有效降低產(chǎn)品成本，還要操作簡單快捷。它發(fā)脈沖給電機(jī)的驅(qū)動器，使電機(jī)帶動機(jī)械運(yùn)動。膠頭可以通過機(jī)械的移動定位到空間的任意一個（ X， Y， Z）坐標(biāo)。東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2章點(diǎn)膠機(jī)的控制方案 8 第二章 點(diǎn)膠機(jī)的控制方案 點(diǎn)膠 機(jī)簡介 點(diǎn)膠機(jī)由 “機(jī)械＋電機(jī)＋運(yùn)動控制 器 ”組成。 (4)解釋了點(diǎn)位運(yùn)動控 制和逐點(diǎn)比較法宣線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)運(yùn)動的數(shù)學(xué)函數(shù)的建立，重點(diǎn)講解了 PLC運(yùn)動控制程序?qū)τ谟脩敉ㄟ^操作界面輸入的數(shù)據(jù)的存儲與控制應(yīng)用，詳細(xì)說明了 PLC程序的編制過程。具體地講開發(fā)本運(yùn)動控制系統(tǒng)所要進(jìn)行的主要工作有： (1)分析了各種類型控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點(diǎn)，控制技術(shù)當(dāng)前在國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，比較了當(dāng)前各種運(yùn)動控制器的功能與優(yōu)缺點(diǎn)。開發(fā)了一種基于松下 FPX一 L60 PLC的平面運(yùn)動控制系統(tǒng)，提出了研制一種主要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位運(yùn)動控制功能的 控制方案，而且在這套運(yùn)動控制系統(tǒng)中利用 PLC程序來編寫逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)程序，可實(shí)現(xiàn)輪廓運(yùn)動控制。實(shí)現(xiàn)對點(diǎn)膠系統(tǒng)各運(yùn)動部件的控制， 兼顧經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，使 點(diǎn)膠機(jī) 適用于點(diǎn)，直線，圓，橢圓以及方形等規(guī)則產(chǎn)品的點(diǎn)膠。市場上出售的自動點(diǎn)膠機(jī)通過控制系統(tǒng)來控制 膠 槍運(yùn)動的軌跡，以達(dá)到對不同噴涂對象的噴涂， 這減少了因