買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 摘要 柔性制造系統(tǒng)（ 一 種形式的柔性自動化，把若干個機床聯(lián)系在一起的一個材料處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的所有方面的控制都有一個中央電腦完成。 這一系統(tǒng)減少了安裝或轉(zhuǎn)換時間和便利的生產(chǎn) 小數(shù)目 的產(chǎn)品。 轉(zhuǎn)移的重點是從大規(guī)模生產(chǎn)的少數(shù)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為車間作業(yè)的環(huán)境中定制訂單產(chǎn)品。 自動化 設(shè)計具備 更好的質(zhì)量和調(diào)度 能力 ， 使生產(chǎn)線可以快速變化，降低 了 庫存和成本 。 柔性制造系統(tǒng) 具有 靈活 性 的 特點 ，他們的裝置控制器和中央控制計算機可以 復(fù)制 出新的零件 或改造舊零件 。 他們也可以 在 同一時間內(nèi)作出多項不同類型的零件。 然而，這種靈活性是有局限性的，以車軸為例， 總體目標是增加靈活性， 因此柔性制造系統(tǒng)相較于從前的制造系統(tǒng)更具有靈活性。 總體來說，柔性制造系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢：更大的勞動生產(chǎn)率：只需要具有專門的教育和技能的較少的工人。更大的機械效率：產(chǎn)品的生產(chǎn)需要較少的及其樓面面積和空間。質(zhì)量的提高：由于上線測試，使之能即時反饋信息和調(diào)整制造過程。增加了系統(tǒng)的可靠性：智能化，自診斷控制，為確定硬件問題減少了時間。減少了部分庫存：柔性制造系統(tǒng)的一個主要特點就是柔性 制造能力，在經(jīng)濟上容納不同的一批大小、甚至下降至運行一個單一的部分。改進調(diào)度能力： 容許這些快速反應(yīng)的變化，在產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)調(diào)度，有能力，以符合剛剛在時間調(diào)度，并減少前置作業(yè)時間。 適應(yīng)性的 動： 數(shù)碼規(guī)格開發(fā)的電腦輔助設(shè)計 /電腦輔助制造系統(tǒng)可以作為投入的過程。 作為一個柔性制造系統(tǒng)，必須具備的關(guān)鍵要素有：計算機控制，自動化材料處理能力，工具處理能力。柔性制造整合了自動化制造的概念：計算機數(shù)值控制個別機床，分布式數(shù)字控制的制造系統(tǒng)，自動化物料處理系統(tǒng)，成組技術(shù)。當這些自動化流程，機器和觀念聚集在一 個集成的系統(tǒng)，就是所謂的柔性制造系統(tǒng)。在柔性制造系統(tǒng)中，人類和計算機發(fā)揮主要作用。 關(guān)鍵字 ：柔性制造系統(tǒng)；靈活性；柔性制造能力；計算機控制 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 is a of in by a of by a in be to or in a of of at is to a of A is to or of in in is of a to a in in of to A of is to to a of a to in to to AM as to a to as MS as of of of in MS is in 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 目錄 摘要 （ 中文） （英文） . 第一章 概述 .性制造系統(tǒng)以及起重機 . 1 究內(nèi)容 5 第二章 巷式起重機的結(jié)構(gòu)設(shè) 計 .進電機的選擇 .動機構(gòu)的選擇 .軸軸承的配置 .三章 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .軌的作用和設(shè)計要求 .軌設(shè)計的主要內(nèi)容 .軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .四章 程以及電路圖 .束語 .考文獻 .文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 第一章 概述 本次畢業(yè)設(shè)計的題目為小型 模具柔性制造系統(tǒng) 立體倉庫及巷式起重機的設(shè)計。 立體倉庫及巷式起重機是這個小型模具柔性制造系統(tǒng)的一部分，首先要了解柔性制造系統(tǒng)，理解它的工作原理，進而詳細研究巷式起重機的結(jié)構(gòu)，組成，工作原理。 性制造系統(tǒng)以及起重機 性制造系統(tǒng)簡介 隨著社會進步和和生活水平的提高，市場更加需要具有特色、符合客戶要求樣式和功能千差萬別的個性化產(chǎn)品。激烈的市場競爭迫使傳統(tǒng)的大規(guī)模的生產(chǎn)方式發(fā)生改變，要求對傳統(tǒng)的零部件生產(chǎn)工藝加以改進。傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)不能滿足市場對多品種小批量產(chǎn)品的需求，因此生產(chǎn)制造系統(tǒng)的柔性對系統(tǒng)的 生存越來越重要。隨著批量生產(chǎn)時代正逐漸被適應(yīng)市場動態(tài)變化的生產(chǎn)所替換，一個制造自動化系統(tǒng)的生存能力和競爭能力在很大成都上取決于它是否能在很短的開發(fā)周期內(nèi)，生產(chǎn)出較低成本、較高質(zhì)量的不同品種產(chǎn)品的能力。柔性已占有相當重要的位置?！叭嵝浴笔窍鄬τ凇皠傂浴倍缘?，傳統(tǒng)的“剛性”自動化生產(chǎn)線旨在實現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)，其優(yōu)點是神產(chǎn)率高，由于設(shè)備是固定的，所以設(shè)備利用率也很高，單件產(chǎn)品的成本低，但價格相當昂貴，且只能加工一個或幾個相類似的零件。如果想要獲得其他品種的產(chǎn)品，則必須對其結(jié)構(gòu)進行大調(diào)整，重新配置系統(tǒng)內(nèi)各要 素，其工作量和經(jīng)費投入與構(gòu)造一個新的生產(chǎn)線往往不相上下，剛性的大批量制造自動化生產(chǎn)線只適合生產(chǎn)少數(shù)幾個品種的產(chǎn)品，難以應(yīng)付多品種中小批量的生產(chǎn)。柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲運系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對象變換的自動化機械制造系統(tǒng) 般認為柔性制造技術(shù)是一種能迅速相應(yīng)調(diào)整生產(chǎn)品種的制造技術(shù)；柔性制造系統(tǒng)是由若干臺數(shù)控設(shè)備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的，并能根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)品種變化而迅速進行調(diào)整的自動化制造系統(tǒng)。一般定義可以用以下三個方面來 概括 :(1)一個計算機控制的生產(chǎn)系統(tǒng) ;(2)系統(tǒng)采用半獨立的 床 ;(3)這些機床通過物料輸送系統(tǒng)連成一體。 所示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 20 世紀 60 年代誕生至今已有 40 多年的歷史，它從探索階段走向?qū)嵱没蜕唐坊A段，并在 80 年代輝煌一時，成為機械制造業(yè)技術(shù)進步的重要標志，美、英、德、日等許多先進國家的企業(yè)爭相創(chuàng)造出自己的 中不乏成功的例子。 1994年初，世界各國已投人運行的 000多個，其中日本擁有 2100多個，占世界首位。在現(xiàn)已運行的 50%美國制造商 提供，另外 50%由日本和德國廠商提供。著名的 產(chǎn)廠家有 :法那克、日立精機、豐田公機、新瀉鐵工、山崎 (日本 )，公機、新瀉鐵工、山崎 (日本 ),國 )， 國 )等。我國第一套 1986 年 10月在北京機床研究所投入運行，用于加工伺服電機的零件。許多科研院所和大學(xué) 都開展 功設(shè)計制造了許多 通過近 40 年的努力和實踐， 術(shù)已臻完善，進人了實用化階段，并已形成高科技產(chǎn)業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍進步以及生產(chǎn)組織與管理方式的不斷更換， 元化、模塊化、集成化方向發(fā)展，單項技術(shù)性能與系統(tǒng)性能不斷提高，重視人的因素，完善適應(yīng)先進制造系統(tǒng)的組織管理體系，將人與 現(xiàn)人一技術(shù)一組織的兼容和人機一體化。應(yīng)用范圍逐步擴大，如金屬切削 批量適應(yīng)范圍和品種適應(yīng)范圍正逐步擴 大，例如向適合于單件生產(chǎn)的 展。另一方面， 最初的金屬切削加工向金屬熱加工、裝配等整個機械制造范圍發(fā)展，并迅速向電子、食品、藥品、化工等各行業(yè)滲透。 重機簡介 起重機是在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運重物的多動作起重機械，又稱吊車。它主要用來吊運成件物品，配備適當?shù)蹙吆笠部傻踹\散狀物料和液態(tài)物料。 起重機的工作特點是作間歇性運動，即在一個工作循環(huán)中取料、運移、卸載等動作的相應(yīng)機構(gòu)是交替工作的。各機構(gòu)經(jīng)常處于起動、制動和正反方向運轉(zhuǎn)的工 作狀態(tài)。 中國古代灌溉農(nóng)田用的桔槔是臂架型起重機的雛形； 14世紀，西歐出現(xiàn)人力和畜力驅(qū)動的轉(zhuǎn)動臂架型起重機； 19世紀前期，出現(xiàn)了橋式起重機；起重機的重要磨損件如軸、齒輪和吊具等開始采用金 屬材料制造，并開始采用水力驅(qū)動；到了 19世紀后期，蒸汽驅(qū)動的起重機逐漸取代了水力驅(qū)動的起重機； 20 世紀 20年代開始，由于電氣工業(yè)和內(nèi)燃機工業(yè)的迅速發(fā)展，以電動機或內(nèi)燃機為動力裝置的各種起重機基本形成。 起重機通常按結(jié)構(gòu)分為臂架型起重機和橋架型起重機。臂架型起重機包括塔式起重機、門座起重機、浮游起重機、自行式起重機、 由桅桿和臂架組成的桅桿起重機、沿墻壁運行的壁行起重機和裝在船舶甲板上的甲板起重機等 ；橋架型起重機包括橋式起重機、龍門起重機、運載橋和纜索起重機等。起重機也可按用途、驅(qū)動方式和機動性等特點分類。 臂架型起重機通過外伸的長臂架，可將重物搬運到離機座較遠的地方， 主要用于車、船的裝卸作業(yè)。臂架有可俯仰的傾斜式和不可俯仰的水平式兩種。傾斜臂架起重機的吊具懸掛在臂架頂端滑輪的下面，水平臂架起重機的臂架上有帶吊具的起重小車。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 臂架型起重機一般可以回轉(zhuǎn)，通過起重機的回轉(zhuǎn)和臂架的俯仰，或起重 小車沿臂架的運行，使重物在特定范圍內(nèi)移動。這類起重機的起重能力以臂架最小幅度時的額定起重重量和額定起重力矩來表示。幅度是吊具離起重機回轉(zhuǎn)中心線的水平距離，起重力矩是起吊物品的重力與幅度的乘積。 橋架型起重機具有水平橋架，能越過地面障礙物吊運重物，或完成一定的工藝操作，它廣泛應(yīng)用于機械制造和冶金等部門的車間和室內(nèi)外倉庫。橋式起重機在高架軌道上運行，其他橋架型起重機則在地面軌道上運行。起重小車沿橋架上的軌道運行 ，通過橋架和起重小車的運動，可以獲得矩形的工作范圍。表征這類起重機的主要參數(shù)是額定起重量和跨 度。 起重機的型式很多，但其主要組成部分都包括起升機構(gòu)、運行機構(gòu)、變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)，以及金屬結(jié)構(gòu)等。有的起重機還有完成一定工藝操作的專用工作裝置，如夾鉗起重機的夾鉗。 起升機構(gòu)是起重機最基本的工作機構(gòu)，大多由吊掛系統(tǒng)和絞車組成，也有通過液壓系統(tǒng)升降重物的。吊掛系統(tǒng)一般由鋼絲繩、滑輪組和吊具組成，吊鉤是最常見的吊具。絞車可安置在起重小車上，也可安置在起重機金 屬結(jié)構(gòu)上或附近的地基上，通過收放鋼絲繩而升降買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 重物，有時可用電動葫蘆或手動葫蘆作為起升機構(gòu)。有些起重機還配有副起升機構(gòu)，用以吊運較 輕的物品或進行輔助作業(yè)。 運行機構(gòu)是用以縱向水平運移重物 ，或調(diào)整起重機工作位置的部件，一般由電動機、減速器、制動器和車輪組成?，F(xiàn)代起重機中，兩側(cè)車輪通常由各自獨立的驅(qū)動機構(gòu)帶動，也有采用由電動機、減速器和制動器組合成一體的 “ 三合一 ” 方式。 起重小車運行機構(gòu)的組成與起重機運行機構(gòu)相似，用以橫向水平運移重物或調(diào)整小車位置。大多數(shù)小車是自行式的，即本身帶驅(qū)動裝置；有時為了減輕小車自重，也可采用鋼絲繩牽引式的，即把驅(qū)動機構(gòu)裝在水平臂架或橋架的一端。 變幅機構(gòu)只有在臂架型起重機上才配備。臂架仰起時幅度減小，俯下時幅 度增大。按性能要求可分為平衡變幅和非平衡變幅兩種 ；按作業(yè)要求又可分為工作性變幅和非工作性變幅兩種。 回轉(zhuǎn)機構(gòu)是用以使臂架回轉(zhuǎn) 的部件，由驅(qū)動裝置和回轉(zhuǎn)支承裝置組成。驅(qū)動裝置帶動起重機的轉(zhuǎn)動部分回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)支承裝置使起重機的轉(zhuǎn)動部分支持在非轉(zhuǎn)動部分上 。 金屬結(jié)構(gòu)是指起重機的骨架。各種起重機有不同的結(jié)構(gòu)型式 ，主要承載件如橋架、臂架和門架可以是箱形結(jié)構(gòu)或桁架結(jié)構(gòu)，也可以是腹板結(jié)構(gòu)。金屬結(jié)構(gòu)的尺寸和重量占起重機外形尺寸和總重量的很大部分，要在保證強度、穩(wěn)定性和剛度，即保證金 屬結(jié)構(gòu)不發(fā) 生破壞、不產(chǎn)生過度變形和振動的條件下，盡量減輕結(jié)構(gòu)重量。 多數(shù)起重機是用電動機驅(qū)動的，人力驅(qū)動僅適用于起重量很小且搬運距離不大的起重機。與普通電動機比較，起重機專用電動機的起動轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小、機械強度高。交流繞線型電動機用得最多。需要在很大范圍內(nèi)平穩(wěn)調(diào)速時，也可采用直流電動機。自行式起重機和浮游起重機大多采用內(nèi)燃機或內(nèi)燃機 起重機的操作方式很多，通常是在司機室內(nèi)操縱；也可在地面上用按鈕操縱；還可以采用有線或無線遠距離控制。當要完成固定程序的作業(yè)時，可以采用程序控制的方法 自動完成多種動作。 起重機的故障會引起重大的人身事故和經(jīng)濟損失，因此，在起重機上裝有各種起重機安全裝置，如防止超載的負荷限制器，限制起重機、起重小車或吊具位置的行程開關(guān)，防買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 止起重機被大風吹走的起重機夾軌器，以及信號裝置等。對臂架型起重機尤其要注意整體穩(wěn)定性，即保證它在外載荷作用下不發(fā)生傾翻。 起重機的主要發(fā)展趨勢是：研制更合理的金屬結(jié)構(gòu)、機構(gòu)和零部件，以減少金屬消耗量；發(fā)展大起重量的起重機；提高工作速度、擴大調(diào)速范圍；研究結(jié)構(gòu)振動問題；提高金 屬結(jié)構(gòu)、機構(gòu)和電氣設(shè)備的可靠性和使用壽命；改善司機操作的 條件，保證作業(yè)安全提高自動化控制程度和擴大遠距離控制系統(tǒng)的使用范圍尤其是把它們應(yīng)用到作業(yè)頻繁的倉庫堆垛起重機和環(huán)境惡劣的冶金起重機上。 究內(nèi)容 這次所要設(shè)計的小型模具柔性制造系統(tǒng)包括立體倉庫、機械手搬運、多工位加工、多通道環(huán)行線、視覺檢測五個系統(tǒng)單元。在本次設(shè)計任務(wù)中，我主要負責 4000E 立體倉庫系統(tǒng)單元中 巷式起重機結(jié)構(gòu)的硬件設(shè)計，如何運用 件程序使巷式起重機實現(xiàn)貨物在倉庫中的自動存取和使自動取料機構(gòu)實現(xiàn)對貨物的自動存取。了解立體倉庫及自動取料機構(gòu)的工作原理，以及如何 使用組態(tài)王軟件編寫程序來實現(xiàn)人機界面的控制。 4000構(gòu)圖 如圖 2所示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 4000（ 5 巷式起重機 （ 5 立體倉庫 （ 5 自動取料機構(gòu) 巷式起重機由絲杠驅(qū)動步進電機（ 5光杠（ 5氣動儲取貨物機構(gòu)（ 55軸光杠（ 5軸氣缸（ 5滾珠絲杠（ 5成。巷式起重機 (5要是實現(xiàn)貨物在倉庫內(nèi)的自動存取。見圖 3。 ( 5 - 1 - 1 )( 5 - 1 - 2 )( 5 - 1 - 3 )( 5 - 1 - 4 )( 5 - 1 - 5 )( 5 - 1 - 7 )( 5 - 1 - 6 )由貨物儲備臺（ 5檢測傳感器（ 5立體倉庫型材基體（ 5成。立體買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 倉庫（ 5要是實現(xiàn)貨物的存儲，見圖 4。 自動取料機構(gòu) 5000體倉庫 系統(tǒng)單元工作原理 通過并聯(lián)真空吸盤（ 5環(huán)行線的立體倉庫存取料工位上的貨物通過直線氣缸（ 5貨物被放入巷式起重機（ 5并有巷式起重機（ 5貨物放入立體倉庫（ 4，立體倉庫主要是實現(xiàn)成品、半成品的自動存取。 自動流 程圖： 自動取料機構(gòu) 巷式起重機 立體倉庫 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 第二 章 巷式起重機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 巷式起重機主要由步進電機、光桿、滾珠絲杠、氣動儲取貨物機構(gòu)組成。 進電機的選擇 步進電機的運動控制 步進電機是生產(chǎn)機械上常用的另一種運動部件，它具有結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，定位準確，成本低廉等優(yōu)點，因而應(yīng)用十分廣泛。目前世界上主要的 有專門的步進電機控制指令，可以很方便地和步進電機構(gòu)成運動控制系統(tǒng)。 步進電機和生產(chǎn) 機械的連接有很多種，常見的一種是步進電機和絲杠連接，將步進電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成工作臺面的直線運動。 在這種應(yīng)用中，關(guān)系運動直接后果的參數(shù)有以下幾個： N： n：步進電機驅(qū)動器的脈沖細分數(shù)（如果步進電機驅(qū)動器有脈沖細分驅(qū)動） ：步進電機的布距角，即步進電機每收到一個脈沖變化，軸所轉(zhuǎn)過的角度 d：絲杠的螺紋距，它決定了絲杠每轉(zhuǎn)過一圈，工作臺面前進的距離 根據(jù)以上幾個參數(shù)，我們可以得到以下結(jié)果： 沖實際有效數(shù)應(yīng)為 N/n 步進電機每轉(zhuǎn)過一 圈，需要的脈沖個數(shù)為 360/ 則 個脈沖，工作臺面移動的距離為： 60需要在 者是編制一定的程序。不同的 制字也有不同，參考其說明書就可以知道這種差異。另外，步進電機控制是要用高速脈沖控制的，所以 可以使用繼電器輸出形式的 進電機的原理與選擇 步進電機 是數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行電動機，當系統(tǒng)將一個電脈沖信號加到步進電機定子繞組時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)一步，當電脈沖按某一相序加到電動機時，轉(zhuǎn)子沿某一方向轉(zhuǎn)動的步數(shù)等于電脈沖個數(shù)。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進電動機轉(zhuǎn)子機械位移的大?。桓淖冚斎朊}沖的通電相序，就能控制步進電動機轉(zhuǎn)子機械位移的方向，實現(xiàn)位置的控制。當電脈沖按某一相序連續(xù)加到步進電動機時，轉(zhuǎn)子以正比于電脈沖頻率的轉(zhuǎn)速沿某一方向旋轉(zhuǎn)。因此，改變電脈沖的頻率大小和通電相序，就能控制步進電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)寬廣范圍內(nèi)速度的無級平滑控制。步進電動機的這種控制功 能，是其它電動機無法替代的。步進電動機可分為磁阻式、永磁式和混合式，步進電動機的相數(shù)可分為：單相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多種。增加相數(shù)能提高步進電動機的性能，但電動機的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電源就會復(fù)雜，成本就會增加，應(yīng)按需要合理選用。 2. 步進電動機的特點 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 步進電動機是一種作為控制用的特種電機，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度 (稱為“步距角” )一步一步運行的，其特點是沒有積累誤差 (精度為 100 )，所以廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。 步進電機的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比 步距值不容易因為電氣、負載、環(huán)境條件的變化而改 變 ,使用開環(huán)控制 (或半閉環(huán)控制 )就能進行良好的定位控制。 起制動、正反轉(zhuǎn)、變速等控制方便。 價格便宜 ,可靠性高。 步進電動機的主要缺點是效率較低 ,并且需要配上適當?shù)尿?qū)動電源。 步進電動機帶負載慣性的能力不強 ,在使用時既要注意負載轉(zhuǎn)矩的大小 ,又要注意負載轉(zhuǎn)動慣量的大小 ,只有當兩者選取在合適的范圍時 ,電機才能獲的滿意的運行性能。 由于存在失步和共振，因此步進電機的加減速的方法根據(jù)利用狀態(tài)的不同而復(fù)雜多變。 3. 步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成 與交直流電動機不同，僅僅接上供電電源，步進電機不會運行的。為了驅(qū)動步進電 動機，必須由一個決定電動機速度和旋轉(zhuǎn)角度的脈沖發(fā)生器（在該立體倉庫控制系統(tǒng)中采用 一個使電動機繞組電流按規(guī)定次序通斷的脈沖分配器、一個保證電動機正常運行的功率放大器，以及一個直流功率電源等組成一個驅(qū)動系統(tǒng)，如下圖所示 。 在選擇步進電動機時首先考慮的是步進電動機的類型選擇，其次才是具體的品種選擇，根據(jù)系統(tǒng)要求，確定步進電動機的電壓值、電流值以及有無定位轉(zhuǎn)矩和使用螺栓機構(gòu)的定位裝置，從而就可以確定步進電動機的相數(shù)和拍數(shù)。 在進行步進電機的品種選擇時，要 綜合考慮速比、軸向力 F、負載轉(zhuǎn)矩 T、額定轉(zhuǎn)矩 確定步進電機的具體規(guī)格和控制裝置。 (1)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 步進電機的運行要有一電子裝置進行驅(qū)動，這種裝置就是步進電機驅(qū)動器，它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的角位移，或者說：控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使步進電機旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進電機的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。 所有型號驅(qū)動器的輸入信號都相同，共有三路信號，它們是：步進脈沖信號 向電平信號 機信號 端為低電 平有效，這時電機處于無力矩狀態(tài)；此端為高電平或懸空不接時，此功能無效，電機可正常運行 )。它們在驅(qū)動器內(nèi)部的接口電路都相同，見下圖。 路輸入信號在驅(qū)動器內(nèi)部接成共陽方式，所以 果 +5V 則可直接接入；如果 是 +5V 則須外部另加限流電阻 R，保證給驅(qū)動器內(nèi)部光耦提供 8見圖 4 和圖 5。外圍提供電平為 24V，而輸入部分的電平為 5V，所以須外部另加 。 圖 4 輸入信號接口電路 圖 5 外接限流電阻 R 步進電機驅(qū)動器的輸出信號有兩種 : 動器每次上電后將使步進電機起始在一個固定的相位上，這就是初相位。初相位信號是指步進電機每次運行到初相位期間，此信號就輸出為高電平，否則為低電平。此信號和控制系統(tǒng)配合使田，可產(chǎn)生相位記憶功能，其接口見圖 6。 圖 6 初相位信號接口電路 . 報警輸出信號：每臺驅(qū)動器都有多種保護措施 (如：過壓、過流、過溫 等 )。當保護發(fā)生時，驅(qū)動器進入脫機狀態(tài)使電機失電，但這時控制系統(tǒng)可能尚未知曉。如要通知系統(tǒng)，就要用到報警輸出信號。此信號占兩個接線端子，此兩端為一繼電器的常開點，報警時觸點立即閉合。驅(qū)動器正常時，觸點為常開狀態(tài)。觸點規(guī)格： 1A 或 O 3A。 一般來說，對于兩相四根線電機，可以直接和驅(qū)動器相連，見下 圖。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 電機與驅(qū)動器接線圖 以北京斯達特機電科技發(fā)展有限公司生產(chǎn) 型號為 例，主要由電源輸入部分、信號輸入部 分、輸出部分組成。 進電動機驅(qū)動器采用鑄鋁結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)主要用于小功率驅(qū)動器 ,這種結(jié)構(gòu)為封閉的超小型結(jié)構(gòu)，本身不帶風機，其外殼即為散熱體，所以使用時要將其固定在較厚、較大的金屬板上或較厚的機柜內(nèi)，接觸面之間要涂上導(dǎo)熱硅脂，在其旁邊加一個風機也是一種較好的散熱辦法。 此步進電機驅(qū)動器的電氣技術(shù)數(shù)據(jù)為： 驅(qū)動器型號 相數(shù) 類別 細分數(shù) 通過撥位 開關(guān)設(shè)定 最大 相電流 開關(guān)設(shè)定 工作電源 相或四相 混合式 二相八拍 組直流 4買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 (2) 圖 8步進電機驅(qū)動器接線示意圖 (3) . 細分數(shù)的設(shè)定 要了解“細分”，先要弄清“步距角”這個概念：它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉(zhuǎn)動的角度。 列驅(qū)動器是靠驅(qū)動器上的撥位開關(guān)來設(shè)定細分數(shù)的，您只需根據(jù)面板上的提示設(shè)定即可。在系統(tǒng)頻率允許的情況下，盡量選用高細分數(shù)。 對于兩相步進電機 ,細分后電機的步距角等于電機的整步步 距角除以細分數(shù)，例如細分數(shù)設(shè)定為 40、驅(qū)動步距角為 的電機，其細分步距角為 40=以看出 ,步進電機通過細分驅(qū)動器的驅(qū)動，其步距角變小了，如驅(qū)動器工作在 40細分狀態(tài)時，其步距角只為電機固有步距角的十分之一，也就是說：當驅(qū)動器工作在不細分的整步狀態(tài)驅(qū)動上例的電機時，控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖，電機轉(zhuǎn)動 而用細分驅(qū)動器工作在 40細分狀態(tài)時，電機只轉(zhuǎn)動了 這就是細分的基本概念。細分功能完全是由驅(qū)動器靠精確控制電機的相電流所產(chǎn)生的，與電機無關(guān)。 驅(qū)動器細分后將對電 機的運行性能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，但是這一切都是由驅(qū)動器本身產(chǎn)生的，和電機及控制系統(tǒng)無關(guān)。在使用時，唯一需要注意的一點是步進電機步距角的改變 ,這一點將對控制系統(tǒng)所發(fā)出的步進信號的頻率有影響 ;因為細分后步進電機的步距角將變小，要求步進信號的頻率要相應(yīng)提高。 驅(qū)動器細分后的主要優(yōu)點為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 頻振蕩 (約在 200右 )是步進電機的固有特性，而細分是消除它的唯一途徑，如果您的步進電機有時要在共振區(qū)工作 (如走圓弧 )，選擇細分驅(qū)動器是唯一的選擇。 其是對三相反應(yīng)式電機， 其力矩比不細分時提高約 304096。 于減小了步距角、提高了步距的均勻度，提高電機的分辨率是不言而喻的。 以上這些優(yōu)點，尤其是在性能上的優(yōu)點，并不是一個量的變化，而是質(zhì)的飛躍。所以我們最好選用細分驅(qū)動器。在沒有細分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求。但現(xiàn)在的情況不同了，細分驅(qū)動器的出現(xiàn)改變了這種觀念，用戶只需在驅(qū)動器上改變細分數(shù)，就可以改變步距角。所以如果用戶采用細分驅(qū)動器，相數(shù)將變得沒有意義 列驅(qū)動器是靠驅(qū)動器上的撥位開關(guān)來設(shè)定電機的相電流，您只需根據(jù)面板上的電流設(shè)定表格進行設(shè)定。 (4). 步進電機驅(qū)動器指示燈說明 驅(qū)動器的指示燈共有兩種：電源指示燈 (綠色或黃色 )和保護指示燈 (紅色 )。當任一保護發(fā)生時，保護指示燈變亮。 (5). 步進電機驅(qū)動器電源接口 對于超小型驅(qū)動器 (23 2采用一組直流供電 4注意正負極不要接錯，此電源可以由一變壓器變壓后加整流濾波 (無須穩(wěn)壓 )組成 ;或者由一開關(guān)電源提供 ,參考下圖。因為 要采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電 ,所以在設(shè)計中電源應(yīng)選用開關(guān)式穩(wěn)壓電源，見下圖 。 開關(guān)式穩(wěn)壓電源 不同的步進電機驅(qū)動器需配合適當?shù)?則是使 上圖中，步進電機驅(qū)動器的輸入信號采取的是公共陽極，則 且接線如圖 9所示。如果步進電機驅(qū)動器的輸入信號采取的是買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 公共陰極，則 氣動機構(gòu)的選擇 氣動傳動簡稱氣動 ,是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動力和控制信號 ,控 制和驅(qū)動各種機械和設(shè)備 ,以實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化、自動化的一門技術(shù)。它是流體傳動及控制學(xué)科的一個重要分支。因為以壓縮空氣為工作介質(zhì)，具有防火、防爆、防電磁干擾，抗振動、沖擊、輻射，無污染，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠等特點。 氣壓傳動的優(yōu)點： （ 1） 空氣隨處可取，取之不盡，節(jié)省了購買、貯存、運輸介質(zhì)的費用； （ 2） 空氣在 使用完后排入大氣中去，對環(huán)境無污染，處理方便，不必設(shè)置回收管路； （ 3） 因空氣粘度小，在管內(nèi)流動阻 力小，壓力損失小，便于集中供氣和遠距離輸送； （ 4） 與液壓相比，氣動反應(yīng)快，制造容易，適用于標準化、系列化、通用化； （ 5） 氣動 元件對工作環(huán)境適應(yīng)性好 ； （ 6） 空氣具有可壓縮性 ,使氣動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)過載自動保護。 壓傳動系統(tǒng)的組成 典型的氣壓傳動 系統(tǒng)是由氣壓發(fā)生裝置、執(zhí)行元件、控制元件和輔助元件四個部分組成。 氣壓發(fā)生裝置簡稱氣源裝置，是獲得壓縮空氣的能源裝置，其主體部分是空氣壓縮機，另處還有氣源凈化設(shè)備?？諝鈮嚎s機將原動機供的機械能轉(zhuǎn)化為空氣的壓力能；而氣源凈化設(shè)備用以降低壓縮空氣中的水分、油分以及污染雜質(zhì)等。使用氣動設(shè)備較多的廠礦將氣源裝置集中在壓氣站（俗稱空壓站）內(nèi)，由壓氣站再統(tǒng)一向各用氣點（分廠、車間和用氣設(shè)備等）分配供應(yīng)壓縮空氣。 執(zhí)行元件是以壓縮空氣為工作介質(zhì)，并將壓縮空氣的壓力能變?yōu)闄C械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。包括作直線往復(fù)運動的氣缸，作連續(xù)回轉(zhuǎn)運動的氣馬達和作不連續(xù)回轉(zhuǎn)運動的擺動馬達。 控制元件又稱操縱、運算、檢測元件，是用來控制壓縮空氣流的壓力、流量和流動方向等，以便使執(zhí)行機構(gòu)完成預(yù)定運動規(guī)律的元件。包括各種壓力閥、方向閥、流量閥、邏輯元件、射流元件、行程閥、轉(zhuǎn)換器和傳感器等。 輔助元件是使壓縮空氣凈化、潤滑、消聲以及元件間連接所示需要的一些裝置。包括分小濾氣器、油霧器、消聲器以及各種管路 附件等。 源裝置 氣源裝置給系統(tǒng)提供足夠清潔、干燥且具有一定壓力和流量的壓縮空氣。根據(jù)氣動系統(tǒng)對壓縮空氣品質(zhì)的要求來設(shè)置氣源裝置。常見的氣源裝置是空氣壓縮機。 空氣壓縮機簡稱空壓機，是氣源裝置的核心，用以將原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能?？諌簷C有以下幾種分類方法： （ 1） 按工作原理分類： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 （ 2） 按輸出壓力 鼓風機： P 壓空壓機： P 1壓空壓機： 1100 3） 按輸出流量 銘牌流量或自由流量）分類： 微型空壓機： s 小型空壓機： s s 氣動執(zhí)行元件 氣動執(zhí)行元件有作直線往復(fù)運動的氣缸、作連續(xù)回轉(zhuǎn)運動的氣馬達和作不連續(xù)回轉(zhuǎn)運 動的擺動馬達等。下面主要以氣缸為主來介紹。 氣缸的分類、原理和特點 ： 普通氣缸的結(jié)構(gòu)組成見 下 圖。主要由前蓋、后蓋 9、活塞 6、活塞桿 4、缸筒 5其他一些零件組成。 普通氣缸 1 組合防塵圈； 前端蓋； 3 軸用 4 活塞桿； 5 缸筒； 6 活塞； 7 孔用 8 緩沖調(diào)節(jié)閥； 9 后端蓋 氣缸的種 類很多。一般按壓縮空氣作用在活塞面上的方向、結(jié)構(gòu)特征和安裝方式來分類。按 壓縮 空氣 對 活塞端面作用力的方向分 ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 單作用氣缸 氣缸只有一個方向的運動是氣壓傳動，活塞的復(fù)位靠彈簧力或自重和其它外力。 雙作用氣缸 雙作用氣缸的往返運動全靠壓縮空氣來完成 。 按氣缸的 結(jié) 構(gòu)特征分 ： 1)活塞式氣缸 ； 2)薄膜式氣缸 ； 3)伸縮式氣缸 。 按氣缸的安裝形式分 ： 1)固定式氣缸 氣缸安裝在機體上固定不動，有耳座式、凸緣式和法蘭式。 2)軸銷式氣缸 缸體圍繞一固定軸可作一定角度的擺動。 3)回轉(zhuǎn)式氣缸 缸體固定在機床主軸上，可隨 機床主軸作高速旋轉(zhuǎn)運動。這種氣缸常 于機床上氣動卡盤中，以實現(xiàn)工件的自動裝卡。 4)嵌入式氣缸 氣缸做在夾具本體內(nèi)。 按氣缸的功能分 ： 1)普通氣缸 包括單作用式和雙作用式氣缸。常用于無特殊要求的場合。 2)緩沖氣缸 氣缸的一端或兩端帶有緩沖裝置，以防止和減輕活塞運動到端點時對氣缸缸蓋的撞擊。 3)氣一液阻尼缸 氣缸與液壓缸串聯(lián)，可控制氣缸活塞的運動速度，并使其速度相對穩(wěn)定。 4)擺動氣缸 用于要求氣缸葉片軸在一定角度內(nèi)繞軸線回轉(zhuǎn)的場合，如夾具轉(zhuǎn)位、閥門的啟閉等。 5)沖擊氣缸 是一種以活塞桿高速運動形成 沖擊力的高能缸，可用于沖壓、切斷等。 6)步進氣缸 是一種根據(jù)不同的控制信號，使活塞桿伸出不同的相應(yīng)位置的氣缸。 氣缸的類型 類別 名稱 簡圖 特點 單作用氣缸 柱塞式氣缸 壓縮空氣只能使柱塞向一個方向運動；借助外力或重力復(fù)位 活塞式氣缸 壓縮空氣只能使活塞向一個方向運動；借助外力或重力復(fù)位 壓縮空氣只能使活塞向一個方向運動；借助彈簧力復(fù)位；用于行程較小場合 薄膜式氣缸 以膜片代替活塞的氣缸。單向作用；借助彈簧力復(fù)位；行程短；結(jié)構(gòu)簡單，缸體內(nèi)壁不須加工；須按行程比例增大直徑。若無彈簧，用壓縮空氣復(fù)位，即買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 為雙向作用薄膜式氣缸。行程較長的薄膜式氣缸膜片受到滾壓，常稱滾壓（風箱）式氣缸。 雙作用氣缸 普通氣缸 利用壓縮空氣使活塞向兩個方向運動，活塞行程可根據(jù)實際需要選定，雙向作用的力和速度不同 雙活塞桿氣缸 壓縮空氣可使活塞向兩個方向運動，且其速度和行程都相等 不可調(diào)緩沖氣缸 設(shè)有緩沖裝置以使活塞臨近行程終點時減速，防止沖擊，緩沖效果不可調(diào)整 可調(diào)緩沖氣缸 緩沖裝置的減速和緩沖效果可根據(jù)需要調(diào)整 特殊 氣缸 差動氣缸 氣缸活塞兩端有效面積差較大，利用壓力差原理使活塞往復(fù)運動，工作時活塞桿側(cè)始終通以壓縮空氣 雙活塞氣缸 兩個活塞同時向相反方向運動 多位氣缸 活塞桿沿行程長度方向可在多個位置停留，圖示結(jié)構(gòu)有四個位置 串聯(lián)氣缸 在一根活塞桿上串聯(lián)多個活塞，可獲得和各活塞有效面積總和成正比的輸出力 沖擊氣缸 利用突然大量供氣和快速排氣相結(jié)合的方法得到活塞桿的快速沖擊運動，用于切斷、沖孔、打入工件等 數(shù)字氣缸 將若干個活塞沿軸向依次裝在一起，每個活塞的行程由小到大，按幾何級數(shù)增加 回轉(zhuǎn)氣缸 進排氣導(dǎo)管和導(dǎo)氣頭固定而氣缸本體可相對轉(zhuǎn)動。用于機床夾具和線材卷買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 曲裝置上 伺服氣缸 將輸入的氣壓信號成比例地轉(zhuǎn)換為活塞桿的機械位移。用于自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。 撓性氣缸 缸筒由撓性材料制成，由夾住缸筒的滾子代替活塞。用于輸出力小，占地空間小，行程較長的場合，缸筒可適當彎曲 鋼索式氣缸 以鋼絲繩代替剛性活塞桿的一種氣缸，用于小直徑，特長行程的場合 組合 氣缸