【正文】 本章小結(jié) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇是對(duì)包帶機(jī)進(jìn)行電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必不可少的一部分，也是比較重要的部分。 m N m 轉(zhuǎn)子慣量 ? 103kg其技術(shù)參數(shù)如下表： 表 32 110STM4010型伺服電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)表 額定功率 額定電流 額定轉(zhuǎn)矩 4N0 ???。 故我們算得： mNT F 啟動(dòng)時(shí)所需的沿著包帶環(huán)圓周切線方向的推力， 80N 。 所以我們計(jì)算包帶環(huán)啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)力矩 1T ： RFT 39。F 為： 受力示意圖如下： 圖 33 包帶環(huán)的受力簡(jiǎn)圖 則有： NFF 801 0 0 39。 故我們?nèi)∮蜐?rùn)滑的滑動(dòng)摩擦系數(shù) ?? 。 我們估算正壓力 F =1000N 。 實(shí)現(xiàn)包帶頭旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型與設(shè)計(jì) 該部分的電動(dòng)機(jī)我們已經(jīng)在進(jìn)行包帶頭帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)中完成了選擇，以下是選擇過(guò)程： 我們已經(jīng)在本章第 1節(jié)中的第 8 部分已經(jīng)對(duì)包帶環(huán)的質(zhì)量進(jìn)行了精確估算，大約為黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 67kg ，重力為 670N 。 其他五軸的電動(dòng)機(jī)型號(hào)： 100YS200GY38（ X 軸、 Y軸、 B軸）； 90YS90GY38（ C軸）。 輸出功率的校核 ： 由于我們選擇的扭矩合理，輸出功率肯定滿足要求，故不必進(jìn)行校核 。 。 即可。 由于額定輸出轉(zhuǎn)速和額定扭矩均比絲杠要求的大，所以減速箱的選擇合理。而且在運(yùn)行頻率為 50Hz 時(shí)，額定輸出轉(zhuǎn)速為 120 min/r ，額定轉(zhuǎn)矩為 mN 于是我們根據(jù)轉(zhuǎn)速的要求，在《精研》的樣本上選取了型號(hào)為 型的減速箱與電動(dòng)機(jī)配合使用。圖 31為電動(dòng)機(jī)示意圖 圖 31 電動(dòng)機(jī)示意圖 減速箱的選擇 根據(jù) Z 軸方向 min/500mm 的移動(dòng)速度，我們算得滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速要求是100 min/r ，而電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為 1300 min/r 。 。 電流 額定轉(zhuǎn)矩 mN該型號(hào)的交流伺服電機(jī)是電磁制動(dòng)電機(jī)，其特點(diǎn)是： 斷電后立即制動(dòng)保持負(fù)載；內(nèi)轉(zhuǎn)失電電磁制動(dòng)器，斷電后立即產(chǎn)生制動(dòng)力保持負(fù)載；可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的瞬時(shí)的正、反轉(zhuǎn)，每分鐘可以停止 6 次；制動(dòng)速度快等。 而且， Z 軸方向的負(fù)載在突然斷電是要馬上自鎖，所以要求電動(dòng)機(jī)本身帶有斷電負(fù)載保護(hù)的作用。 515202020 ??? ??? ??? 初選電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 根據(jù)我們計(jì)算的驅(qū)動(dòng)力矩，我們可知，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩必須大于 mN ?p? 滾珠絲杠的實(shí)際傳動(dòng)效率，我們所得其值為 。 ????? ?? ?? 實(shí)際傳動(dòng)效率 p? 的計(jì)算： 由于我們的滾珠絲杠是豎直安裝，所以我們的實(shí)際傳動(dòng)效率和理論傳動(dòng)效率有很大的差別， 故我們應(yīng)該進(jìn)行計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)效率： 5 5 ????? Lp f?? 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 驅(qū)動(dòng)力矩 T 的確定 phZPFT ??2020? 其中： ?ZF 滾珠絲杠沿軸向所受的載荷，即 Z 軸方向的包帶頭的總重量，我們已經(jīng)估算其值為 。 %%5 ????? ?? （ 3）計(jì)算理論傳動(dòng)效率 ? 計(jì)算： ? ? ? ? a n a nt a n t a n 00 039。? 的計(jì)算： 0039。 ?0d 滾珠絲杠的公稱直徑，我們?cè)谥耙呀?jīng)對(duì)其值進(jìn)行選擇過(guò)，我們查本次設(shè)計(jì)的表 取其值為 。 由于 ??ZamFC，所以我們查《太敬》樣本，取旋轉(zhuǎn)角度系數(shù) ?Lf 。 主要的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)的確定 旋轉(zhuǎn)角度系數(shù) Lf 的確定： 我們選用的是 STK32054R 型號(hào)的滾珠絲杠，與之配合的螺母型號(hào)是 STK3205FKP3型，所以我們查得其基本動(dòng)載荷率 KNCam ? 。主要表現(xiàn)在啟動(dòng)力矩方面。 由于所有的阻力載荷都是滾動(dòng)摩擦，唯獨(dú)驅(qū)動(dòng) Z軸方向的直線運(yùn)動(dòng)的滾珠絲杠的滾動(dòng)摩擦要比沿 X軸、 Y 軸方向的滾動(dòng)導(dǎo)軌以及 B軸、 C軸方向滾動(dòng)軸承所產(chǎn)生的摩擦要大得多。 實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型與設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)我們的仔細(xì)分析，我們發(fā)現(xiàn)，在 X軸、 Y軸、 Z 軸、 B軸和 C軸之間， X 軸與 Y軸的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)相類似，都是齒輪齒條的傳動(dòng)， Z軸方向的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與前兩者不同。 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇與設(shè)計(jì) 在本次的設(shè)計(jì)中我們所用到的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)有實(shí)現(xiàn) X 軸、 Y 軸和 Z軸方向直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；實(shí)現(xiàn) A軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；實(shí)現(xiàn) B 軸、 C軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)：和實(shí)現(xiàn)張力的恒力距電動(dòng)機(jī)。 第 3 章 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇與設(shè)計(jì) 在本次的設(shè)計(jì)中我們所用到的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)有實(shí)現(xiàn) X 軸、 Y 軸和 Z軸方向直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；實(shí)現(xiàn) A軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；實(shí)現(xiàn) B 軸、 C軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)：和實(shí)現(xiàn)張力的恒力距電動(dòng)機(jī)。 顯示子程序在生產(chǎn)工作時(shí)動(dòng)態(tài)顯示包扎圈數(shù)、當(dāng)前生產(chǎn)產(chǎn)量，在設(shè)置狀態(tài)下顯示各黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 種設(shè)置和操作信息，管理狀態(tài)下顯示各種系統(tǒng)信息和生產(chǎn)資料 。山于現(xiàn)場(chǎng)操作有時(shí)需要對(duì)包帶機(jī)進(jìn)行調(diào)試即手動(dòng)操作功能，方便處理現(xiàn)場(chǎng)故障 。 圖 23 單片機(jī)控制電路框圖 圖 24 掉電保護(hù) 軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)主要山主程序和設(shè)置、生產(chǎn)、系統(tǒng)設(shè)置、信息查詢、 顯示、鍵盤(pán)等子程序構(gòu)成。使品體管截 I 卜，高電 平加在芯片的片選端。由于 2CP 兩個(gè)二極管的端電壓小于 ，兩個(gè)二極管均小工作，則備用電源小提供電壓。微安的電流就可以芯片內(nèi)的保持?jǐn)?shù)據(jù)小變。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元使用了 16K的 62128 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 用于保存系統(tǒng)參數(shù)和每次生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)信息，該部分配置了掉電保護(hù)電路如圖三， 62128 的片選端為高電平時(shí)，即進(jìn)入微功耗狀態(tài)。 顯示器與鍵盤(pán) 顯示器 LED7 }.EDO 采用動(dòng)態(tài)顯示，可以節(jié)省硬件成本 。隔離驅(qū)動(dòng)部分通過(guò)光電禍介與繼電器控制移位、切貼、卷付電機(jī)的啟停，有效隔離了電機(jī)與單片機(jī)之間的沖擊十?dāng)_。地址譯碼電路完成 8155 擴(kuò)展與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址分配功能 。 包膠帶機(jī)控制器設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì) 控制硬件山以 89C51 為核心，主 要山單片機(jī)控制器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信息顯示、操作鍵盤(pán)和隔離驅(qū)動(dòng)等五部分組成，并且配置了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器掉電保護(hù)電路、地址譯碼電路和功能擴(kuò)展接日。 電氣系統(tǒng)分析 目前市場(chǎng)上大部分自動(dòng)包帶機(jī)的控制器是由數(shù)十個(gè)繼電器組成的控制組，山預(yù)置計(jì)數(shù)器完 成圈數(shù)及產(chǎn)量的設(shè)置與顯示，因繼電器自身特性原因?qū)е逻@些產(chǎn)品在使用過(guò)程中黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 會(huì)出現(xiàn)性能小夠穩(wěn)定、維護(hù)困難、成本高的缺陷。自動(dòng)包膠帶機(jī)下而有一個(gè)踏板鍵，當(dāng)工人裝好了材料后，腳踏踏板鍵完成一次包膠帶操作。材料夾具通過(guò)卷付電機(jī)帶動(dòng)包膠帶，卷付電機(jī)裝有一個(gè)帶有減速計(jì)數(shù)的小圓盤(pán) 。 機(jī)械工作原理 本自動(dòng)包帶機(jī)采用雙軸式包膠帶，膠帶軸心距離按實(shí)際需要可以調(diào)整，山帶有兩個(gè)材 料夾具的圓盤(pán)通過(guò)翻轉(zhuǎn)交林使用，此圓盤(pán)內(nèi)側(cè)有兩個(gè)減速卡口，由移位電機(jī)帶動(dòng) 。 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)：可以根據(jù)使用要求自行選取。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)來(lái)完成。 位置檢測(cè)裝置：采用計(jì)數(shù)編碼器。蝸輪，蝸桿零件圖如圖 21，圖 22。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)來(lái)完成。 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)：電動(dòng)機(jī)類型及輸出功率滿足使用要求即可，可自行進(jìn)行選取，運(yùn)行頻率為 50Hz，轉(zhuǎn)速為 240 minr . 測(cè)速裝置：采用計(jì)數(shù)編碼器。 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的工作范圍 旋轉(zhuǎn)（ A軸） 旋轉(zhuǎn)角度：能完成整周的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即旋轉(zhuǎn)角度為 360176。 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)：驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用 4極異步減速電動(dòng)機(jī)，輸出功率為 200W，運(yùn)行頻率是 50Hz，直線運(yùn)動(dòng)速度是 500 minmm 。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：采用異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)來(lái)完成上下升降的動(dòng)作。 測(cè)速裝置：采用計(jì)數(shù)編碼器。 導(dǎo)軌的類型：滑軌與 X 軸方向采用相同的導(dǎo)軌，即 SBG25SL 型直線導(dǎo)軌。 寬度（ Y 軸） 長(zhǎng)度：總的有效長(zhǎng)度為 600mm ，運(yùn)動(dòng)軌跡為“ U”型軌跡。 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)：采用的是 4極異步減速電動(dòng)機(jī)，其功率為 200W，頻率為50Hz，沿 X軸移動(dòng)的線速度為 6000 minmm 。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)完成。 確定電氣參數(shù)及電氣元件，繪制電氣原理圖。 確定機(jī)械、電氣設(shè)計(jì)方案。 課題論文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 搜集資料，了解包帶機(jī)的相關(guān)技術(shù)，對(duì)其工作原理進(jìn)行系統(tǒng)分析，理解其工作方式。 5 ) 故障自動(dòng)檢測(cè)主要檢測(cè)系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和氣頂支撐系統(tǒng)的故障，大部分功 能由 P L C 完成 ，并向上位機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào) 。 4 ) 氣頂自動(dòng)支撐大型電機(jī)的線棒都比較長(zhǎng)，有一定的彈性，包帶時(shí)絕緣帶 上 有張力，因此包帶時(shí)線棒必須被固定以防產(chǎn)生晃動(dòng) 。 3 ) 自動(dòng)傾角纏繞絕緣帶要滿足一定的疊繞比 ， 才能滿足生產(chǎn)工藝要 ，要讓對(duì)稱安裝在包帶盤(pán)上的包帶卷和包帶盤(pán)平面之間有一個(gè)夾角 ， 即傾角，而且在換向時(shí)要自動(dòng)翻轉(zhuǎn) 。 2 ) 恒張力控制包扎過(guò)程中 ， 不論絕緣帶盤(pán)的半徑是多少，只有絕緣帶上始終持一個(gè)恒定的張力 ，包扎后 絕緣層才能夠均勻，絕緣效果才能最好 。 本系統(tǒng)采用在包帶盤(pán)上安裝示教叉的方法 ， 通過(guò)與示教叉相連接 ， 傳感器獲得位移數(shù)據(jù)，結(jié)自動(dòng)示教算法自動(dòng)地獲得線棒的中心線軌跡 。示教學(xué)習(xí)是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)技能獲取的一種高效手段。線圈的中心線是一個(gè)空間曲線，所以包帶過(guò)程中要不斷調(diào)整包帶盤(pán)的空間位置和姿態(tài)。 帶盤(pán)的自轉(zhuǎn)軸 A 軸高速旋轉(zhuǎn) ,將絕緣帶纏繞到線棒上黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 去，往復(fù)加工多層 ， 直至滿足工藝要求 。 圖 15 龍門(mén)架結(jié)構(gòu)數(shù)控包帶機(jī) 圖 16龍門(mén)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 車 3 包帶盤(pán)包帶機(jī)工作時(shí)，線圈被線圈堅(jiān)固系統(tǒng)固定。 通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的碼盤(pán)反饋給系統(tǒng)的 信號(hào) 可以確定包帶盤(pán)圓心在空間任意一點(diǎn)的位置以及包帶盤(pán)的姿態(tài)。包帶小車所帶動(dòng)的 機(jī)械部分被稱為包帶盤(pán)，包帶盤(pán)升降定義為 Z 軸， Z軸回轉(zhuǎn)為 C軸，包帶盤(pán)繞 B 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)為 D軸，包帶盤(pán)自轉(zhuǎn)為 A軸。各軸定義如下 :龍門(mén)架整體運(yùn)動(dòng)時(shí)，所在的軸定義為X 軸。 數(shù)控包帶機(jī) ： 包帶機(jī)工作原理：數(shù)控包帶機(jī)工作原理數(shù)控包帶機(jī)現(xiàn)在市場(chǎng)上主要有龍門(mén)架結(jié)構(gòu)和機(jī)器人結(jié)構(gòu)兩種形式，下面以龍門(mén)架結(jié)構(gòu)為例，介紹數(shù)控包帶機(jī)的工作原理。當(dāng)然，這個(gè)方面還要走相當(dāng)長(zhǎng)的路程。機(jī)器人結(jié)構(gòu)數(shù)控包帶機(jī)基本上是進(jìn)口產(chǎn)品。圖 5是某電機(jī)廠由瑞士進(jìn)口的機(jī)器人結(jié)構(gòu)數(shù)控包帶機(jī)。它可以實(shí)現(xiàn) 6軸聯(lián)動(dòng)，從而可以改變包帶盤(pán)的空間位置，自動(dòng)跟蹤線圈中心位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)線圈的包繞。此兩種形式的半自動(dòng)包帶機(jī)可以國(guó)產(chǎn)。其產(chǎn)品適應(yīng)面窄，并目包絡(luò)質(zhì)量不易保證。上面的包帶盤(pán)外殼是完全固定的，當(dāng)包帶盤(pán)和底座沿導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí)，包帶盤(pán)旋轉(zhuǎn)，將包帶纏繞在線圈上。包帶時(shí)，要保持包帶頭中心時(shí)刻與電機(jī)線圈中心重合，并保持包帶盤(pán)平面與線圈橫截面在同一平面上。可以看出其是相當(dāng)落后的，但是國(guó)內(nèi)有些企業(yè)還在用，這種設(shè)備可以國(guó)產(chǎn)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、腳踏開(kāi)關(guān)、鏈條傳動(dòng)、臺(tái)式操作。 包帶機(jī)的分類 手動(dòng)、半自動(dòng)包帶機(jī) 圖 1是一種典型的手動(dòng)包帶機(jī)。像中國(guó)北車集團(tuán)永濟(jì)電機(jī)廠大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)改造項(xiàng)目的“數(shù)控包帶機(jī)、全自動(dòng)漲型機(jī)招標(biāo)公告中，要求滿足線圈直線段長(zhǎng) 1 501 500mm。這樣就得大量的從國(guó)外進(jìn)口。目前國(guó)內(nèi)所用的多軸數(shù)控包帶機(jī)基本都是從國(guó)外進(jìn)口的，產(chǎn)品主要來(lái)自于瑞士依索拉等公司。其中德國(guó)、瑞士的技術(shù)及產(chǎn)品具有世界領(lǐng)先水平。為了克服許多 的 人為因素對(duì)線圈絕緣帶包繞質(zhì)量的影響及 能夠有效 提高生產(chǎn)率，需要使用數(shù)控包帶機(jī)。 為了 能夠 提高包扎絕緣帶的質(zhì)量及效率， 加 強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，需要使用 多軸數(shù)控包帶機(jī) ， 高壓電機(jī)定子繞組線圈的主絕緣由云母帶半疊包繞形成。在大型發(fā)電機(jī)中電機(jī)的定子線圈稱線棒，需要包扎絕緣帶才能夠在實(shí)際生產(chǎn)中使 用。 為了滿足電力工業(yè)的發(fā)展需要，相關(guān)的設(shè)備就必須 要 跟上形勢(shì)的發(fā)展。初步預(yù)測(cè)“十一五”期間，全社會(huì)需電量增長(zhǎng)平均將達(dá) %、發(fā)電裝機(jī)容量增長(zhǎng)速度可望達(dá)到 %?！笆濉逼陂g，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展 時(shí)期 ，能源 問(wèn)題 特別是電力供應(yīng)雖然十分緊張，但電力建設(shè)規(guī)模之大，速度之快， 在全世界實(shí)數(shù) 罕見(jiàn)。Electric。s CNC machines. In addition to largescale generators, some large and mediumsized coil of the motor and ******* IV generator is also needed to package wrapping with insulation tape machine. Cart groups like the North China Electric Factory Yongji the industrialization of highpower wind turbine technology projects package with CNC machines, fully automatic ma