【正文】 1 2 3 ST2HB02X 0 0 0 整 步 0 0 0 0 0 1 半步 0 0 1 0 1 0 4 0 1 0 0 1 1 8 0 1 1 1 0 0 16 1 0 0 1 0 1 32 1 0 1 1 1 0 64 1 1 0 1 1 1 — 1 1 1 (禁止使用 ) 圖 步進驅(qū)動器安裝尺寸 第 16 頁 輔助系統(tǒng) 原 點定位 及 超程 保護 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求 。控制電機轉(zhuǎn) 向時，應確保方向信號領先脈沖信號至少 10μ s建立 ,可避免驅(qū)動器對脈沖的錯誤響應。 方 向 DIR 它是方向電平信號的輸入端，控制電機的正 /反轉(zhuǎn)。共陽極時脈沖低電平的持續(xù)時間不應少于 10μ s。 產(chǎn)品特點 : ☆ 工作電壓范圍寬 10V～ 40V 直流供電 ☆ H 橋雙極恒相流驅(qū)動 ☆ 最大 2A 的八種輸出電流可選 ☆ 最大 128 細分的七種細分模式可選 ☆ 輸入信號光電隔離 ☆ 提供節(jié)能的自動半電流鎖定功能 ☆ 無需控制器自檢功能 技術參數(shù) ： 型號 ST2HB02X 相 數(shù) ： 二相 工作電壓 ： DC（ 1040） V 驅(qū)動電流 ： （ ） DC 驅(qū)動方式 ： 全橋雙極性恒相流驅(qū)動 電流設置 ： 分度 圖 步進電機驅(qū)動器 細分功能 ： （ 1. 2 . 4. 8. 16. 32. 64 ）細分 適用電機 ： 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 ： 130 73 33mm/280g ① 數(shù)據(jù)來源于北京 張前蘇電子科技有限 公司 地址： 北京市海淀區(qū)清河永泰園 13 樓 309 網(wǎng) 站 : 電話： 01061802338 第 14 頁 表 步進電機驅(qū)動器接線端說明 輸入信號 公共端 CP+ DIR+ ENA+ 它是輸入信號的公共端，接外部系統(tǒng)的 VCC，如果外部系統(tǒng)的 VCC是 +5V則可直接連接，若不是，則應保證給內(nèi)部光耦提供 1020mA的驅(qū)動電流。 A DC24 V Nm Ω mH kg ST2HB02X ① 數(shù)據(jù)來源于北京 張前蘇電子科技有限 公司 地址： 北京市海淀區(qū)清河永泰園 13 樓 309 網(wǎng) 站 : 電話： 01061802338 第 12 頁 圖 步進電機安裝尺寸（毫米） 圖 步進電機接線圖 表 步進電動機力矩測試 力矩測試數(shù)據(jù) 配套驅(qū)動器 ST2HB02X 電流 電壓 DC 28V 4 細分 轉(zhuǎn)速(r/min) 50 100 150 250 350 450 600 轉(zhuǎn)矩（ Nm） 第 13 頁 ? ST2HB02X 驅(qū)動器 ① ST2HB02X 驅(qū)動器采用 MicrosChip 芯片，采用新型的雙極性恒相流驅(qū)動技術，實現(xiàn)最大 64 細分高性能驅(qū)動，適合驅(qū)動 2A 以下 42 系列， 57 系列兩相混合式步進電機。C（溫度） 絕緣電阻： 500V DC 100M? Min 軸向間隙： 徑向跳動： Max 溫 升： 75176。絲杠螺母傳動 ： ???????? ?? bTFtiT ??21折 （ mN? ） （ 式 ） mgFF ??? 0 （ N） （ 式 ） ? 42HS003 兩相混合式步進電機 ① 技術指標： 工作環(huán)境： 10176。一般來說， fM 與 tM 之和應小于（ ～ ) maxM . 步進電機和交流伺服電機是運動控制系統(tǒng)中最常用的兩種執(zhí)行電動機。 6） 負載力矩和最大靜力矩 maxM 。 運行的最高頻率與升速時間的計算。 ???????? ??????????221 221 ?sgWJJiJJ St （ 式 ） 式中 ： tJ 折算至電機軸上的慣量 ( 2scmKg ?? ) 1J 、 2J 齒輪慣量 ( 2scmKg ?? ) sJ 絲桿慣量 ( 2scmKg ?? ) W工作臺重量（ N） S 絲桿螺距（ cm） 3） 計算電機輸出的總力矩 M tfa MMMM ??? （式 ） 第 10 頁 ? ? ????? T nJJM tma （式 ） 式中 ： aM 電機啟動加速力矩（ mN? ) mJ 、 tJ 電機自身慣量與負載慣量 ( 2scmKg ?? ) n電機所需達到的轉(zhuǎn)速（ r/min） T電機升速時間（ s） 2102 ????? isWuM f ?? （ 式 ） 式中 ： fM 導軌摩擦折算至電機的轉(zhuǎn)矩（ mN? ) u摩擦系數(shù) η傳遞效率 2102 ??? ispM tt ?? （ 式 ） 式中 ： tM 切削力折算至電機力矩（ mN? ) tp 最大切削力（ N） 4） 負載起動頻率估算。 選擇功率步進電機時，應當估算機械負載的負載慣量和 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。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。 選擇步進電機時，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(nèi)。 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。 步進電動機的驅(qū)動電源由變頻脈沖信號源、脈沖分配器及脈沖放大器組成，由此驅(qū)動電源向電機繞組提供脈沖電流。 永磁感應子式步進電動機又稱混合式 步進電動機?！?15176。 反應式步進電動機在定、轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)外表面上設有按一定規(guī)律分布的相近齒槽，利用這兩種齒槽相對位置變化引起磁路磁阻的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。永磁式步進電動機消耗功率較小，步矩角較大。 A 相繞組通電 時，轉(zhuǎn)子磁鋼將轉(zhuǎn)向該相繞組所確定的磁場方向 。 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。 機電式步進電動機由鐵心、線圈、齒輪機構(gòu)等組成。步進電機可以作為一種控制用的特種電機 ，利用其沒有積累誤差 (精度為 100%)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度 (稱為“步距角” )，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。步進電機能夠達到比較高的重復定位精度。 圖 機械手機構(gòu)圖 第 8 頁 傳動系統(tǒng) 傳動方式 電氣傳動使利用電動機直 接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，以獲得機械手的各種運動。 2） 手臂回轉(zhuǎn)機構(gòu) 由于采用步進電機作為驅(qū)動元件，回轉(zhuǎn)機構(gòu)相對簡單，成本相對較低。一般用于機械手的傳動機構(gòu)，不作為定位機構(gòu)。滾珠絲 桿效率高，但成本高?，F(xiàn)就兩者作以下分析： ? 絲杠螺母機構(gòu)：位移較準確、降速比大，運平穩(wěn)、無噪音、易自鎖，但高精度的絲杠制造比較困難，傳動效率低。 傳動定位機構(gòu) 1） 手臂直線運動的結(jié)構(gòu) 手臂直線運動的結(jié)構(gòu)，基本上是由驅(qū)動機構(gòu)和導向裝置組成。 手臂應承載能力大、剛性好、自重輕、靈活 、位置精度高、通用性強等特點。 機座是支撐機械手全部重量的構(gòu)建，對其結(jié)構(gòu)的要求是剛性好、占地面積小、操作方便和造型美觀。 立柱 是 支撐手臂帶動它升降、擺動和移動的機構(gòu)，立柱與機座相聯(lián)可固定在地面上、機床設備上、或者懸掛在橫梁上，可固定在行走機座上 。由于夾緊的為鋼性工件，為了提高安全性能，防止損壞工件，我們可以在夾緊部分加上一層橡膠，這樣可以通過增大工件和手指之間的摩擦系數(shù)來增加安全性．通過橡膠的彈性變形來緩沖對工件的沖擊，可以減輕乃至消除對工件的損壞 。 若 線圈得電， 手臂端產(chǎn)生磁力矩，當磁力矩大于彈簧被壓縮所產(chǎn)生的力矩時，手臂吸合，手爪張開 ； 若線圈失電，手臂端無 磁力矩，機械手手爪將在彈簧預壓縮力所產(chǎn)生的力矩作用下，保持夾緊狀態(tài) ， 實現(xiàn)自鎖 功能， 避免因 偶然斷電導致 被抓物掉落。 第 6 頁 工作 理論 ： 杠桿原理 、胡克定律 及安培定律。 結(jié)構(gòu) 假定被夾持工件 為有凹槽回轉(zhuǎn)體，且自重不超過機械手允許安全負載，作以下結(jié)構(gòu)設計 ① 。 手爪抓 取 工件時 應具有 迅速 性 、靈活 性 、準確 性 和可靠 性 。手指數(shù)量又可分為二指、三指、四指等，其中以二指用得較多。 第 5 頁 第 2章 硬件設計 機械手夾持結(jié)構(gòu) 夾緊機構(gòu) —— 手 爪 機械手 手爪是用來抓取工件的部件。該設備可以應用于中、小批量生產(chǎn)柔性制造自動化生產(chǎn)線，實現(xiàn)工件在兩工作臺間的搬移，大大的減輕工人的勞動強度、減少人力資源的浪費，節(jié)省生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，減少因為人工疏忽造成的安全事故。 2） 繼承性 —— 精煉的程序段， 注明詳細 程序說明， 對后期的維護和二次開發(fā)提供基礎。優(yōu)先分配 特殊 I/O 點 ，注意相關指定輸入輸出端 ，歸類分布。 PLC 選擇 保證設計所需的指令、 I/O 點數(shù)、電壓及輸出方式的要求，選擇質(zhì)優(yōu)、價廉、廣泛應用的產(chǎn)品以降低總設計成本。 輸入 /輸出設備 輸入：指令按鈕、旋鈕、急停按鈕、報警及指示裝置。 可以設定中間點位避讓繞行。 控制要求 1） 定位精確性 —— 步進電機和步進電機驅(qū)動器作為動力驅(qū)動設備，采用開環(huán)點位控制，滿足定位要求。結(jié)構(gòu)中在極限位置采用行程開關進行超 程保護，各極限位置保留 了 一定工作區(qū)域，不作為 工作行程。同時 為保證機械手的 有足夠的 定位精度，應 保證 減速器 具有 滿足使用要求的 傳動精度。 2） 傳動機構(gòu) —— 機械手臂采用 滾珠絲杠螺母 傳動。機械手夾持部位采用電磁控制。 要求： PLC 控制，預置工作程序，動作靈活，可根據(jù)工件的變化隨時更改相關控制參數(shù)。 主要研究內(nèi)容，需要解決的關鍵問題和思路 概要 任務：實現(xiàn)機械手在兩個工作臺間代替工人進行單調(diào)持久地搬移工作。 4） 提高機器 手 工作定位精度 。 3） 實現(xiàn)智能化，能進行多品種少 數(shù) 量 的 柔性生產(chǎn) ， 組成各種形式的制造系統(tǒng) 。 如開發(fā)雙臂多關節(jié)機 械手 ，像熟練技術工人那樣進行各種裝配、檢修、焊接、噴涂等工作，能搬運液晶玻璃、半導體器件，并能和計算機連接，通過仿真軟件進行各種熟練技術工人的工作。 如汽車工業(yè)中 的 上下料、 裝配 、噴涂以及各種功能 的實現(xiàn) 。 發(fā)展趨勢 1） 各種 多 用途機械手 。 即使 被操作目標的表面形狀和位置 存在差異 ，機械手都 能借助檢測反饋信息，自動的判斷夾持位置（定位位置），智能的把目標送入下一 第 3 頁 工作環(huán)節(jié)。 3） 智能性。機械手因其模擬人類手部的工作 模式 而命名，并非其形狀像手。 機械手作為一種按人類意識進行簡單替代人手操作的工具 ， 被廣泛應用于輕、重工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、科研等高新技術領域， 從事目標搬移（如：搬移機械手、選擇夾持機械手、運輸機械手、挖掘機等）、精確定位（醫(yī)療機械手輔助手術、電子元器件機插設備、打印設備、數(shù)控加工中心等）、模擬（殘疾人假肢）等工作。 配套齊全，功能完善，適用性強 。 5） 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例， 其 底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。它接口容易，編程語