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1、项目七输送单元控制系统实训7.1输送单元的结构与工作过程7.2输送单元安装技能训练7.3相关的知识点7.4输送单元的PLC控制与编程7.1输送单元的结构与工作过程输送单元工艺功能是:驱动其抓取机械手装置精确定位到指定单元的物料台,在物料台上抓取工件,把抓取到的工件输送到指定地点然后放下的功能。输送单元由抓取机械手装置、直线运动传动组件、拖链装置、PLC模块和接线端口以及按钮/指示灯模块等部件组成。1、抓取机械手装置抓取机械手装置是一个能实现三自由度运动(即升降、伸缩、气动手指夹紧/松开和沿垂直轴旋
2、转的四维运动)的工作单元,该装置整体安装在直线运动传动组件的滑动溜板上,在传动组件带动下整体作直线往复运动,定位到其他各工作单元的物料台,然后完成抓取和放下工件的功能。机械手具体构成如下:气动手爪:用于在各个工作站物料台上抓取/放下工件。由一个二位五通双向电控阀控制。伸缩气缸:用于驱动手臂伸出缩回。由一个二位五通单向电控阀控制。回转气缸:用于驱动手臂正反向90度旋转,由一个二位五通单向电控阀控制。提升气缸:用于驱动整个机械手提升与下降。由一个二位五通单向电控阀控制。2、直线运动传动组件直线运动传动
3、组件用以拖动抓取机械手装置作往复直线运动,完成精确定位的功能。传动组件由直线导轨底板、伺服电机及伺服放大器、同步轮、同步带、直线导轨、滑动溜板、拖链和原点接近开关、左、右极限开关组成。原点接近开关和左、右极限开关安装在直线导轨底板上。原点接近开关是一个无触点的电感式接近传感器,用来提供直线运动的起始点信号。左、右极限开关均是有触点的微动开关,用来提供越程故障时的保护信号:当滑动溜板在运动中越过左或右极限位置时,极限开关会动作,从而向系统发出越程故障信号。伺服电机由伺服电机放大器驱动,通过同步轮和同
4、步带带动滑动溜板沿直线导轨作往复直线运动。从而带动固定在滑动溜板上的抓取机械手装置作往复直线运动。同步轮齿距为5mm,共12个齿即旋转一周搬运机械手位移60mm。4、气动控制回路输送单元的抓取机械手装置上的所有气缸连接的气管沿拖链敷设,插接到电磁阀组上7.2输送单元安装技能训练安装技能7.3相关的知识点输送单元中,驱动抓取机械手装置沿直线导轨作往复运动的动力源,可以是步进电机,也可以是伺服电机,视实训的内容而定。变更实训项目时,由于所选用的步进电机和伺服电机,它们的安装孔大小及孔距相同,更换是十分
5、容易的。7.3.1认知步进电机及驱动器步进电动机是将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移的一种特殊执行电动机。每输入一个电脉冲信号,电机就转动一个角度,它的运动形式是步进式的,所以称为步进电动机。1.步进电动机的工作原理:下图是一台三相反应式步进电动机的原理图。定子铁心为凸极式,共有三对(六个)磁极,每两个空间相对的磁极上绕有一相控制绕组。转子用软磁性材料中制成,也是凸极结构,只有四个齿,齿宽等于定子的极宽。当A相控制绕组通电,其余两相均不通电,电机内建立以定子A相极为轴线的磁场。由于磁通具有力
6、图走磁阻最小路径的特点,使转子齿1、3的轴线与定子A相极轴线对齐,若A相控制绕组断电、B相控制绕组通电时,转子在反应转矩的作用下,逆时针转过30°,使转子齿2、4的轴线与定子B相极轴线对齐,即转子走了一步。如此按A—B—C—A的顺序轮流通电,转子就会一步一步地按逆时针方向转动。其转速取决于各相控制绕组通电与断电的频率,旋转方向取决于控制绕组轮流通电的顺序。若按A—C—B—A的顺序通电,则电动机按顺时针方向转动。上述通电方式称为三相单三拍。“三相”是指三相步进电动机;“单三拍”是指每次只有一相控制绕
7、组通电;控制绕组每改变一次通电状态称为一拍,“三拍”是指改变三次通电状态为一个循环。把每一拍转子转过的角度称为步距角。三相单三拍运行时,步距角为30°。显然,这个角度太大,不能付诸实用。如果把控制绕组的通电方式改为A→AB→B→BC→C→CA→A,即一相通电接着二相通电间隔地轮流进行,完成一个循环需要经过六次改变通电状态,称为三相单、双六拍通电方式。当A、B两相绕组同时通电时,转子齿的位置应同时考虑到两对定子极的作用,只有A相极和B相极对转子齿所产生的磁拉力相平衡的中间位置,才是转子的平衡位置。这
8、样,单、双六拍通电方式下转子平衡位置增加了一倍,步距角为15°。进一步减少步距角的措施是采用定子磁极带有小齿,转子齿数很多的结构,分析表明,这样结构的步进电动机,其步距角可以做得很小。一般地说,实际的步进电机产品,都采用这种方法实现步距角的细分。例如输送单元所选用的Kinco三相步进电机3S57Q-04056,它的步距角是在整步方式下为1.8°,半步方式下为0.9°。2.步进电机的使用一是要注意正确的安装,二是正确的接线。安装步进电机,必须严格按照产品说明的要求进行。步进电机是一精
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