物料傳輸顏色分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)【龍門氣動(dòng)分揀機(jī)械手】【含23張CAD圖紙+PDF圖】

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隨著工業(yè)的發(fā)展與智能化技術(shù)的出現(xiàn)，氣動(dòng)技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域迅速拓寬，尤其是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)（PLC）與氣動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動(dòng)機(jī)械手、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對(duì)氣動(dòng)技術(shù)提出了更多更高的要求；微電子技術(shù)的引入促進(jìn)了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動(dòng)技術(shù)從開關(guān)控制進(jìn)入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動(dòng)脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強(qiáng)和成本低等特點(diǎn)，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。 氣動(dòng)技術(shù)是以空氣壓縮機(jī)為動(dòng)力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進(jìn)行能量傳遞或信號(hào)傳遞的工程技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動(dòng)控制的重要手段之一。 氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。氣動(dòng)機(jī)械手強(qiáng)調(diào)模塊化的形式，它是把專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩大類型相結(jié)合的。更為突出的是，現(xiàn)代傳輸技術(shù)的氣動(dòng)機(jī)械手在控制方面采用了先進(jìn)的閥導(dǎo)技術(shù)（可重復(fù)編程等技術(shù)），氣動(dòng)伺服系統(tǒng)（可實(shí)現(xiàn)任意位置上的精確定位），在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上全部采用模塊化的拼裝結(jié)構(gòu)，因此可以替代一些抓取力不大的第一代工業(yè)機(jī)器人的地位。在目前工業(yè)自動(dòng)線上有著極其廣泛的運(yùn)用前景。 1.1 課題簡介 本課題我們就是綜合利用了氣動(dòng)技術(shù)、可編程控制技術(shù)（PLC）、機(jī)械手這三方面的知識(shí)，課題名稱為物料傳輸顏色分揀系統(tǒng)，它是一個(gè)模擬自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)過程的微縮模型，主要運(yùn)用了PLC、傳感器、位置控制、電器傳動(dòng)和氣動(dòng)等技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)不同顏色的自動(dòng)分選和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控。 該裝置采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，配有控制器（PLC）、傳感器（光電式、顏色、磁感應(yīng)式）、電動(dòng)機(jī)、輸送帶、氣缸、電磁閥、開關(guān)電源、控制面板等。 1.2 物料傳輸顏色分揀系統(tǒng)的主要組成 物料傳輸顏色分揀系統(tǒng)主要由龍門氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手、旋轉(zhuǎn)氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手、步進(jìn)電機(jī)傳輸系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成（如下圖1.2.1）。 圖1.2.1 第二章 龍門氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì). 2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)分析 圖2.1 龍門氣動(dòng)機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖 1-立柱與無桿氣缸的過渡板 2-立柱 3-角鐵 4-雙軸氣缸 5-雙軸氣缸與手指氣缸的過渡板 6-手指氣缸 7-無桿氣缸 8-雙軸氣缸與無桿氣缸的過渡板 9-夾頭 10底座 圖1 龍門氣動(dòng)機(jī)械手（如圖2.1所示）是由一個(gè)雙軸氣缸4（作Z軸方向提升/放下手臂功能動(dòng)作），兩個(gè)基礎(chǔ)部件2（做龍門型的立柱）與一個(gè)五桿氣缸7（具腳的功能）組成一個(gè)門框型結(jié)構(gòu)，手指氣缸6（具手指功能）與雙軸氣缸與手指氣缸的過渡板相連接。 1．立柱的設(shè)計(jì) 該立柱是采用上海飛弘有限公司出產(chǎn)的工業(yè)鋁型材，工業(yè)鋁型材主要用于組裝各種機(jī)架、工作臺(tái)及流水線的基架等。在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家發(fā)展很快，應(yīng)用廣泛。鋁型材的優(yōu)點(diǎn)是品種多、規(guī)格全、剛性好。 根據(jù)雙軸氣缸的最大行程，設(shè)計(jì)立柱的規(guī)格是：FZ60mm*60mm*541mm 2．過渡板的設(shè)計(jì) 該結(jié)構(gòu)上有三塊過渡板，分別為立柱與無桿氣缸的過渡板、雙軸氣缸與手指氣缸的過渡板、的過渡板 。立柱與無桿氣缸的過渡板的大小、定位孔是根據(jù)無桿氣缸的尺寸與立柱的連接凹槽所設(shè)計(jì)的，其尺寸為：81.5mm×12mm×90mm；雙軸氣缸與手指氣缸的過渡板的大小、定位孔是根據(jù)雙軸氣缸與手指氣缸的尺寸所確定的，其尺寸為：122mm×55.2mm×28mm；而雙軸氣缸與無桿氣缸的過渡板的大小、定位孔是根據(jù)雙軸氣缸與無桿氣缸的尺寸所確定的，其尺寸為：62mm×12mm×147mm。為了考慮可移動(dòng)性，所以把過渡板上的連接孔做成腰槽型 3．夾頭設(shè)計(jì) 根據(jù)模擬元件的直徑設(shè)計(jì)出夾頭的內(nèi)徑d≤Φ35mm，夾頭上與手指氣缸所連接的通孔的位置是根據(jù)手指氣缸上兩通孔的位置所確定的，其直徑與氣缸上的孔的大小一致。 4.角鐵 根據(jù)立柱長和寬的尺寸設(shè)計(jì)角鐵尺寸為:60×60mm。角鐵上的兩個(gè)U型槽的尺寸距離是根據(jù)立柱上兩條凹槽來確定的，同時(shí)考慮了可以的因素。 2.2 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)是利用空氣壓縮機(jī)作為動(dòng)力源裝置，通過氣動(dòng)二聯(lián)件、電磁換向閥以及單向節(jié)流閥將空氣傳給氣缸從而實(shí)現(xiàn)四自由度機(jī)械手所需完成的動(dòng)作。 2.2.1氣動(dòng)原理圖設(shè)計(jì) 圖2.2.1 龍門機(jī)械手氣動(dòng)原理圖 1-無桿氣缸 2-雙軸氣缸 3-手指氣缸 4節(jié)流調(diào)速閥 5-兩位五通單電控電磁換向閥 6-氣動(dòng)二聯(lián)件 7-氣源 龍門氣動(dòng)機(jī)械手的氣動(dòng)原理圖如圖2.2.1所示。機(jī)械手的自由度為兩個(gè)，因此由三個(gè)氣缸控制，即無桿氣缸1、雙軸氣缸（水平）2、手指氣缸3，每個(gè)氣缸裝有兩個(gè)單向節(jié)流閥用以進(jìn)行速度控制, 裝有兩個(gè)磁性傳感器用以進(jìn)行位置檢測, 并由三個(gè)兩位五通單電控電磁換向閥進(jìn)行動(dòng)作控制。 采用氣動(dòng)設(shè)計(jì)，控制容易， 其運(yùn)動(dòng)行程由傳感器控制，動(dòng)作過程由PLC控制系統(tǒng)控制。靜止時(shí)，電磁閥處于原位使系統(tǒng)保持卸載狀態(tài)。從工作開始，氣動(dòng)元件工作順序如下：電磁換向閥5的通電，使得氣缸1水平移動(dòng)；電磁換向閥6通電，氣缸2實(shí)現(xiàn)下降的動(dòng)作；電磁換向閥7通電，氣缸3做抓取動(dòng)作；然后氣缸2伸出至物料的位置，氣缸3張開夾頭將物料水平移動(dòng)至原位。 2.2.2氣動(dòng)元件選型 1.無桿氣缸的選擇 無桿氣缸沒有普通氣缸的剛性活塞桿，它利用活塞直接或間接實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這種氣缸是通過磁力傳遞帶動(dòng)負(fù)載，主要特點(diǎn)是占用空間小，重量輕，特別適用于行程大而受空間限制的場合。該氣缸工作可靠，輸出推力大，壽命長，可按要求裝導(dǎo)向裝置，承受徑向載荷。本設(shè)計(jì)中所采用的無桿氣缸型號(hào)為：MRU20×400-S-A2 2.雙軸氣缸的選擇 TN(TDA)系列雙軸氣缸產(chǎn)品特點(diǎn)薄且輕性：在保持既有動(dòng)作精度及產(chǎn)品使用壽命下，其全長僅為一般氣缸的1/2-1/3。發(fā)揮既薄且輕的特性；易安裝性：使用埋入式的安裝方式，不需要任何配件達(dá)到節(jié)省空間的要求；易維修性：采用簡易的組裝方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，方便裝拆及維修；磁控簡單性：在本體四周預(yù)留裝配槽，使磁性開關(guān)在安裝固定及位置調(diào)整時(shí)，均極具簡單。所以我們在這里選擇雙軸氣缸的型號(hào)為TN20×100-S 3.手指氣缸的選擇 手指氣缸俗稱抓手，是目前氣動(dòng)機(jī)械手在抓取技術(shù)中應(yīng)用最普遍的方式之一。 手指氣缸的優(yōu)點(diǎn)： l 可實(shí)現(xiàn)雙向抓取 l 可自對(duì)中 l 抓手二邊可安裝無接觸式檢測的行程開關(guān) l 重復(fù)精度高 l 抓取里恒定 l 夾具形式多變，與抓手連接十分簡便抓取方式 l 內(nèi)抓取 l 內(nèi)外聯(lián)合抓取 l 外抓取 主要技術(shù)參數(shù)： l 平行手指，最大抓取力：390N；合攏/打開時(shí)間：0.06s l 擺動(dòng)手指，最大抓取力：530N；合攏/打開時(shí)間：0.02s l 旋轉(zhuǎn)手指，最大抓取力：250N；合攏/打開時(shí)間：0.04s l 三點(diǎn)手指，最大抓取力：320N；合攏/打開時(shí)間：0.01s 從以上我們對(duì)手指氣缸的了解，再結(jié)合和我們的設(shè)計(jì)要求，所以我們選擇的手指氣缸型號(hào)為HDZ-20-ST2。 4.單向節(jié)流閥 圖2.2.2（1）所示為單向節(jié)流閥，顧名思義，是由單向閥和節(jié)流閥組合而成的流量控制閥，常用作氣缸的速度控制，又稱為速度控制閥。這種法僅對(duì)一個(gè)方向的氣流進(jìn)行節(jié)流控制，旁路的單向閥關(guān)閉，在相反方向上氣流可以通過開啟的單向閥自有流過（漫流）。 圖2.2.2（1） 這種法用于氣動(dòng)執(zhí)行元件的速度調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)盡可能直接安裝在氣缸上（如圖2.2.1），從而實(shí)現(xiàn)回油路流量控制。 5.換向閥的選擇 換向閥是利用閥芯對(duì)閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使油路接通，關(guān)斷或變換油流的方向，從而實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向。 換向閥的種類很多，其分類方式也各有不同，一般來說按閥芯相對(duì)于閥體的運(yùn)動(dòng)方式來分有滑閥和轉(zhuǎn)閥兩種；按操作方式來分有手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁動(dòng)、液動(dòng)和電液動(dòng)等多種；按發(fā)信工作時(shí)在閥體所處的位置有兩位和三位；按換向閥所控制的通路數(shù)不同有二通、三通、四通、五通等。 圖、、、 通過對(duì)本設(shè)計(jì)的研究，我們最終選擇了兩位五通單電控電磁換向閥，由電磁鐵的銜鐵直接推動(dòng)換向閥閥芯換向（如圖2.2.2（2））。從圖中可知，這種閥閥芯的移動(dòng)靠電磁鐵，而復(fù)位靠彈簧，因而換向沖擊較大，故一般只制成小型的閥。 圖2.2.2（2） 6.氣動(dòng)二聯(lián)件 空氣過濾減壓閥和油霧器組合在一起被成為氣動(dòng)二聯(lián)件，其功能和三聯(lián)件一樣。起到對(duì)壓縮空氣進(jìn)行過濾凈化處理，增加潤滑油，使氣源儀表風(fēng)更適合于氣動(dòng)儀表，氣動(dòng)設(shè)備的使用。是多數(shù)氣動(dòng)系統(tǒng)中不可缺少的氣源裝置，安裝在用氣設(shè)備近處，是壓縮空氣質(zhì)量的最后保證。三大件的安裝順序依進(jìn)氣方向分別為分水濾氣器、減壓閥和油霧器。 7.氣源 由產(chǎn)生、處理和儲(chǔ)存壓縮空氣的設(shè)備組成的系統(tǒng)稱為氣源系統(tǒng)。氣源系統(tǒng)為氣動(dòng)裝置提供滿足一定要求的壓縮空氣。氣源系統(tǒng)一般由氣壓發(fā)生裝置、壓縮空氣的凈化裝置和傳輸管道系統(tǒng)組成。 第三章 旋轉(zhuǎn)氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖3.1.1 旋轉(zhuǎn)氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手 1-夾頭 2-手指氣缸 3-手指氣缸與雙軸氣缸的過渡板 4-雙軸氣缸 5-雙軸氣缸與旋轉(zhuǎn)氣缸的過渡板 6-旋轉(zhuǎn)氣缸 7-旋轉(zhuǎn)氣缸與立柱的過渡板 8-立柱 9-角鐵 10-底板 四自由度機(jī)械手（圖3.1.1）是由兩個(gè)雙軸氣缸4（分別作Z方向提升/放下功能動(dòng)作與X方向伸出與收縮功能），一個(gè)手指氣缸2（作夾緊與松開兩個(gè)動(dòng)作），一個(gè)旋轉(zhuǎn)氣缸6（作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)），一個(gè)基礎(chǔ)部件8（作支撐的立柱），三塊過渡板3、5、7（分別為手指氣缸與雙軸氣缸的過渡板、雙軸氣缸與旋轉(zhuǎn)氣缸的過渡板、旋轉(zhuǎn)氣缸與立柱的過渡板）作連接件，四塊角鐵9作固定連接，以及底板組成。這是一種常見的機(jī)械手，在抓取自動(dòng)線送料應(yīng)用中也有15%的占有率。 1.立柱的選擇 該立柱是采用上海飛弘有限公司出產(chǎn)的工業(yè)鋁型材，工業(yè)鋁型材主要用于組裝各種機(jī)架、工作臺(tái)及流水線的基架等。在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家發(fā)展很快，應(yīng)用廣泛。鋁型材的優(yōu)點(diǎn)是品種多、規(guī)格全、剛性好。根據(jù)雙軸氣缸的最大行程以及帶輪距底板的高度設(shè)計(jì)處立柱的規(guī)格為：FZ60×60×350mm 2.夾頭的設(shè)計(jì) 與龍門機(jī)械手的夾頭設(shè)計(jì)一樣。 3.過渡板的設(shè)計(jì) 該結(jié)構(gòu)上有三塊過渡板，分別為手指氣缸與雙軸氣缸的過渡板、 旋轉(zhuǎn)氣缸與立柱的過渡板、雙軸氣缸與旋轉(zhuǎn)氣缸的過渡板 。手指氣缸與雙軸氣缸的過渡板的大小、定位孔是根據(jù)雙軸氣缸與手指氣缸的尺寸所確定的，其尺寸為：122×55.2×28mm；旋轉(zhuǎn)氣缸與立柱的過渡板的大小、定位孔是根據(jù)旋轉(zhuǎn)氣缸的尺寸與立柱的連接凹槽所設(shè)計(jì)的，其尺寸為：180×65×12mm；而雙軸氣缸與旋轉(zhuǎn)氣缸的過渡板的大小、定位孔是根據(jù)旋轉(zhuǎn)氣缸與雙軸氣缸的尺寸所確定的，其尺寸為：130×62×10mm?？紤]到可移動(dòng)性，所以過渡板上的連接孔做成了腰槽型的。 4.角鐵 角鐵上的兩個(gè)U型槽的尺寸距離是根據(jù)立柱上兩條凹槽來確定的，同時(shí)考慮了可移動(dòng)性的因素。其尺寸為:60×60mm 3.2 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)是利用空氣壓縮機(jī)作為動(dòng)力源裝置，通過氣動(dòng)二聯(lián)件、電磁換向閥以及單向節(jié)流閥將空氣傳給氣缸從而實(shí)現(xiàn)四自由度機(jī)械手所需完成的動(dòng)作。 3.2.1氣動(dòng)原理圖設(shè)計(jì) 圖3.2.1 旋轉(zhuǎn)搬運(yùn)機(jī)械手氣動(dòng)原理圖 1.氣源 2.氣動(dòng)二聯(lián)件 3.4.5.6.二位五通電磁換向閥 7. 單向節(jié)流閥8.旋轉(zhuǎn)氣缸 9.雙軸氣缸（水平） 10.雙軸氣缸（垂直） 11.手指氣缸 四自由度機(jī)械手的氣功原理圖如圖3.2.1所示。機(jī)械手的自由度為四個(gè)，因此四個(gè)氣缸控制，即旋轉(zhuǎn)氣缸8、雙軸氣缸（水平）9、雙軸氣缸（垂直）10、手指氣缸11，每個(gè)氣缸裝有兩個(gè)單向節(jié)流閥用以進(jìn)行速度控制, 裝有三個(gè)磁性接近開關(guān)用以進(jìn)行位置檢測, 并由四個(gè)兩位五通電磁換向閥進(jìn)行動(dòng)作控制。采用氣動(dòng)設(shè)計(jì)、控制容易， 其運(yùn)動(dòng)行程由傳感器控制，動(dòng)作過程由PLC控制系統(tǒng)控制。靜止時(shí)，電磁閥3、4、5、6處于原位使系統(tǒng)保持卸載狀態(tài)，氣缸10與立柱位于同一平面內(nèi)。從工作開始，氣動(dòng)元件工作順序如下：電磁換向閥3的左位通電，使得氣缸8旋轉(zhuǎn)角度；電磁換向閥4左位通電，氣缸9伸出，其行程由傳感器控制；電磁換向閥5左位通電，氣缸10實(shí)現(xiàn)下降的動(dòng)作，其行程由傳感器控制；電磁換向閥6左位通電，氣缸11做抓取動(dòng)作，其行程由傳感器控制；然后氣缸9伸出至料筒的位置，氣缸11松開將模擬元件放置料筒中。通過傳感器分辨出模擬元件的顏色（黑、白），控制氣缸8、9、10、11進(jìn)行動(dòng)作將不同顏色的模擬元件放置在兩個(gè)料筒中。 3.2.2氣動(dòng)元件選型 1.氣缸的選擇 (1)旋轉(zhuǎn)氣缸R(shí)TB-20： (2)雙軸氣缸：TN20×100-S (3)手指氣缸：HDZ-20-ST2 2.閥的選擇 氣動(dòng)元件的選擇（氣源、氣動(dòng)二聯(lián)件、換向閥、單向節(jié)流閥）與龍門機(jī)械手中所選一樣。 第四章 步進(jìn)電機(jī)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖4.1-1 1.帶輪支架 2.帶輪 3.同步帶 4.物料 1.帶輪支架設(shè)計(jì) 支架是用來支撐帶輪的，它主要結(jié)構(gòu)如上（圖4.1-1）設(shè)計(jì)時(shí)要保證支架中心與帶輪中心在同一條直線上。 2.同步帶 同步帶傳動(dòng)是利用帶齒與帶輪齒嚙合來傳遞動(dòng)力的一種新型傳動(dòng)方式。具有準(zhǔn)確的同步傳動(dòng)功能，不需要潤滑，無滑差，無污染，噪音少，傳動(dòng)效率達(dá) 0.98，速比范圍可達(dá)1:10，允許線速可達(dá)50m/s，傳動(dòng)率從幾百瓦到數(shù)百千瓦，適宜多軸傳動(dòng)。 3.帶輪 由輪緣（用以安裝傳動(dòng)帶）、輪轂（用以安裝在軸上）、輪輻或腹板（聯(lián)接輪緣與輪轂）組成（如圖4.1-2）。 圖4.1-2 同步帶輪基本形狀結(jié)構(gòu)圖 4.2步進(jìn)電機(jī)的選型 42BYG兩相混合式步進(jìn)電 技術(shù)特點(diǎn) 絕緣電阻——500VDC 100MΩ Min 軸向間隙——0.08mm 徑向跳動(dòng)——0.02mm Max 溫 升——65K Max 絕緣強(qiáng)度——500V AC 1Minute 環(huán)境溫度—— -20℃ ～ +50℃ 絕緣等級(jí)——B 級(jí) 技術(shù)數(shù)據(jù) 型號(hào)說明 外形尺寸 單位：mm 42BYG250x-SASSML-0151 接線說明 4.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選型 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器 SH-20504 技術(shù)特點(diǎn) 全新的雙極恒相流加細(xì)分控制模式 創(chuàng)新的動(dòng)態(tài)尋優(yōu)電路使性能最優(yōu)化 最大40細(xì)分的多種細(xì)分模式可選 24V～50V直流供電 最大輸出驅(qū)動(dòng)電流4A/相 輸入信號(hào)TTL兼容且光電隔離 輸出電流可方便設(shè)定 過流、過壓、錯(cuò)相保護(hù) 脫機(jī)保持功能精巧的外形尺寸便于安裝 概述 本驅(qū)動(dòng)器在繼承以往驅(qū)動(dòng)器細(xì)分技術(shù)的基礎(chǔ)上，首次引入了全新的動(dòng)態(tài)智能電流控制技術(shù)，從而大大改善了 電機(jī)電流的控制精度，進(jìn)一步降低了力矩的脈動(dòng)，提高了細(xì)分的精度，并且可以將電機(jī)的損耗降低30%，達(dá)到減小電機(jī)溫升的效果。更寬的電壓電流范圍可以滿足更多的應(yīng)用場合，通過動(dòng)態(tài)智能控制模式可以根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行工況尋得最優(yōu)的控制方式，方便的電流設(shè)定功能方便適配多種型號(hào)電機(jī)。 性能指標(biāo) 電氣特性（環(huán)境溫度Tj=25℃時(shí)） 供電電源 24V~50VDC,容量0.2KVA 輸出電流 峰值4A/相（Max）（電流可由面板撥碼開關(guān)設(shè)定 驅(qū)動(dòng)方式 恒相流PWM控制 勵(lì)磁方式 A型：4細(xì)分，8細(xì)分，16細(xì)分，32細(xì)分 B型：5細(xì)分，10細(xì)分，20細(xì)分，40細(xì)分 絕緣電阻 在常溫常壓下＞500MΩ 絕緣強(qiáng)度 在常溫常壓下0.5KV，1分鐘 使用環(huán)境及參數(shù) 冷卻方式 強(qiáng)制冷風(fēng) 使用環(huán)境 場合 盡量避免粉塵，油霧及腐蝕性氣體 溫度 0℃~+50℃ 濕度 ＜80％RH，無凝露，無結(jié)霜 震動(dòng) 5.9m/s2Max 保存溫度 -20℃~+65℃ 外型尺寸 133×77×46mm 重量 0.52Kg 面板示意圖 功能及使用 電源電壓 本驅(qū)動(dòng)器采用直流電源供電，由機(jī)殼正面的紅色指示燈指示。電源電壓在24V～50VDC之間都可以正常工作，用戶可以直接采用變壓器整流加電容濾波電路提供。但注意應(yīng)使整流后電壓紋波峰值不超過50V。考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，變壓器副邊空載輸出電壓建議小于30VAC。采用較低的電源電壓會(huì)使電機(jī)高速運(yùn)行力矩下降，但有助于驅(qū)動(dòng)器降低溫升和增加低速時(shí)的運(yùn)行平穩(wěn)性（請(qǐng)參考適配電機(jī)矩頻特性曲線）。所加電源的輸出能力應(yīng)不少于電機(jī)的額定相電流，電源電壓越低則對(duì)電源電流輸出能力的要求越大。接線時(shí)務(wù)必注意電源正負(fù)，切勿反接！ 電源質(zhì)量的好壞直接影響到驅(qū)動(dòng)器的性能和功能，電源的紋波大小影響細(xì)分的精度，電源共模干擾的抑制能力影響系統(tǒng)的抗干擾性，因此對(duì)于要求較高的應(yīng)用場合，用戶一定要注意提高電源的質(zhì)量。 輸出電流選擇 本驅(qū)動(dòng)器采用雙極恒流方式，最大輸出電流值為4A/相（峰值），根據(jù)驅(qū)動(dòng)器側(cè)板第5，6位撥碼開關(guān)的不同組合可以方便的選擇4種電流值，從2.5A到4A（詳見電流選擇表），（注意：這里所說的電流是指驅(qū)動(dòng)器每相輸出正弦波電流的峰值，使用串電流表的方式不能得到正確的讀數(shù)。） 對(duì)于按照電流有效值標(biāo)稱的電機(jī)應(yīng)按照標(biāo)稱值的120%~140%選擇，而對(duì)于一些6根出線的單極型電機(jī)，在配合本驅(qū)動(dòng)器使用時(shí)應(yīng)按標(biāo)稱值的70%選擇電流。 細(xì)分選擇 本驅(qū)動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)型有A、B兩種類型，每種類型各提供4種細(xì)分運(yùn)行模式。對(duì)于A型，可提供4細(xì)分、8細(xì)分、16細(xì)分、32細(xì)分模式；對(duì)于B型，可提供5細(xì)分、10細(xì)分、20及40細(xì)分模式。對(duì)于類型的選擇，用戶需要事先確定通知廠家。驅(qū)動(dòng)器出廠時(shí)，面板上會(huì)有類型選擇的指示。4種細(xì)分模式用戶可通過側(cè)板開關(guān)第3，4位方便設(shè)定（詳見細(xì)分模式選擇表）。細(xì)分的設(shè)定務(wù)必在加電前完成，驅(qū)動(dòng)器只在上電時(shí)確認(rèn)一次，驅(qū)動(dòng)器加電后再改變開關(guān)狀態(tài)將不能及時(shí)響應(yīng)，只有重新上電才可按照新選擇的細(xì)分模式工作。細(xì)分步數(shù)均相對(duì)整步而言，如驅(qū)動(dòng)整步為1.8度電機(jī)，4細(xì)分時(shí)一個(gè)脈沖則使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)0.45度……。其他非標(biāo)細(xì)分類型需要和廠家聯(lián)系特殊調(diào)整 單/雙脈沖選擇 通過面板選擇拔碼第1位開關(guān)可選擇單脈沖模式（第1位為‘OFF’）或雙脈沖模式（第1位為‘ON’）。單脈沖模式下步進(jìn)脈沖由脈沖端口接入，由方向端口的電平高低決定電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向；雙脈沖模式下，驅(qū)動(dòng)器從脈沖端口接收正轉(zhuǎn)脈沖，從方向端口接收反轉(zhuǎn)脈沖；無論是單脈沖還是雙脈沖都以光耦從截止到導(dǎo)通作為有效接受信號(hào)，請(qǐng)根據(jù)實(shí)際的接線注意有效電平。 自動(dòng)半電流 撥碼開關(guān)第2位可以選擇是否開放自動(dòng)半電流功能，當(dāng)開關(guān)為‘OFF’時(shí)半電流有效。當(dāng)選擇開放此功能時(shí)驅(qū)動(dòng)器工作若連續(xù)1秒沒有接收到新的脈沖則驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)進(jìn)入半電流狀態(tài)，相電流降低為標(biāo)準(zhǔn)值的50％，達(dá)到降低功耗的目的，在收到新的脈沖時(shí)驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)退出半電流狀態(tài)。 脫機(jī)功能 輸入脫機(jī)信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器將切斷電機(jī)各相繞組電流使電機(jī)軸處于自由狀態(tài)，此時(shí)步進(jìn)脈沖將不能被響應(yīng)。此狀態(tài)可有效降低驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)的功耗和溫升。當(dāng)不需用此功能時(shí)，脫機(jī)端可懸空。 動(dòng)態(tài)尋優(yōu) 本驅(qū)動(dòng)器中包含獨(dú)創(chuàng)的動(dòng)態(tài)尋優(yōu)電路，它可以根據(jù)當(dāng)前電機(jī)的工作狀況作出相應(yīng)的調(diào)整，以達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行效果。要注意的是該電路需要5秒左右的初始化過程，因此在剛上電的幾秒內(nèi)，效果可能不理想，幾秒后就會(huì)恢復(fù)。用戶可以避開這段時(shí)間。 錯(cuò)相保護(hù) 本驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)了錯(cuò)相保護(hù)電路，用戶即使接錯(cuò)相，驅(qū)動(dòng)器也不會(huì)損壞，不過電機(jī)運(yùn)行會(huì)不正常，主要表現(xiàn)在出力極小。遇此情況，應(yīng)檢查電機(jī)接線是否錯(cuò)誤。 電機(jī)接線 本驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)為配合兩相混合式步進(jìn)電機(jī)使用，所采用的是雙極恒流的控制方式，可以最大限度的利用電機(jī)的鐵磁材料?？梢耘浜?線，6線及8線的電機(jī)使用。對(duì)于8線的電機(jī)，在電流允許的前提下，可以接成串聯(lián)或并聯(lián)方式使用。要特別提出注意的是，本驅(qū)動(dòng)器不能配合5線兩相電機(jī)使用！ 輸入信號(hào) 驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)輸入采用可拔插的端子，可以將其取下，接好線后再插上。本驅(qū)動(dòng)器的輸入信號(hào)采用雙端接口，可以滿足共陰、共陽、差分等多種接口形式。 脈沖信號(hào)輸入：驅(qū)動(dòng)器端口內(nèi)置光耦，其從關(guān)斷到導(dǎo)通的變化理解為接受一個(gè)有效脈沖沿指令。對(duì)于共陽極而言低電平為有效（共陰為高電平有效），此時(shí)驅(qū)動(dòng)器將按照相應(yīng)的時(shí)序驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行一步。對(duì)于驅(qū)動(dòng)器的正確運(yùn)行來說，有效電平信號(hào)占空比應(yīng)在50%以下，為了確保脈沖信號(hào)的可靠響應(yīng)，脈沖低電平的持續(xù)時(shí)間不應(yīng)少于5μs。本驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)響應(yīng)頻率為50KHz（特殊要求可以提高到200KHz），過高的輸入頻率將可能得不到正確響應(yīng)。 方向信號(hào)輸入：單脈沖模式下該端的內(nèi)部光耦的通、斷被解釋為電機(jī)運(yùn)行的兩個(gè)方向，方向信號(hào)的改變將使電機(jī)運(yùn)行的方向發(fā)生變化，該端的懸空被等效認(rèn)為輸入高電平。要注意一點(diǎn)是，應(yīng)確保方向信號(hào)領(lǐng)先脈沖信號(hào)輸入至少10μs建立，從而避免驅(qū)動(dòng)器對(duì)脈沖信號(hào)的錯(cuò)誤響應(yīng)。當(dāng)不需換向時(shí)，方向信號(hào)端可懸空。雙脈沖模式下本端口接收反轉(zhuǎn)脈沖，接口邏輯要求與脈沖輸入端口一致。 脫機(jī)信號(hào)輸入：內(nèi)置光耦導(dǎo)通時(shí)電機(jī)相電流將被切斷，轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機(jī)狀態(tài)）。當(dāng)不需用此功能時(shí)，脫機(jī)信號(hào)端可懸空。 典型接線圖 輸入接口電路 外形尺寸圖 注意：驅(qū)動(dòng)器安裝時(shí)應(yīng)保證設(shè)備的通風(fēng)良好，并定期檢查散熱風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常；機(jī)柜內(nèi)有多個(gè)驅(qū)動(dòng)器并列使用時(shí)要保證相互之間的距離不小于5CM。 第五章 電氣控制系統(tǒng) 5.1 控制面板 控制面板是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心部分，它主要有開關(guān)、按鈕和一些照明燈組成，具體結(jié)構(gòu)如圖5.1 圖5.1 5.2 電氣元件布置圖 圖5.2 5.3 電氣元件接線圖 見附圖1 5.4 控制程序 見附圖2 5.5 電器元件清單 見附表1 5.6 傳感器 本設(shè)計(jì)中我們主要使用了兩種傳感器，一是光電傳感器，二是顏色分辨?zhèn)鞲衅鳌? 光電傳感器是指能夠?qū)⒖梢姽廪D(zhuǎn)換成某種電量的傳感器。光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。 光電傳感器主要參數(shù)： 尺寸、傳感模式、傳感范圍、安裝方式、輸出、工作模式、工作電壓、光源、連接方式、封裝材料、特殊功能包括：可處理高速和/或高溫、邏輯控制、可計(jì)算機(jī)編程、網(wǎng)絡(luò)兼容性。 顏色辨別傳感器為檢測顏色專用傳感器；通過存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)三色選擇；根據(jù)色素鑒別顏色，微小色差即可判別；使用方便快捷。 第六章 系統(tǒng)安裝與調(diào)試 1.立柱安裝時(shí)要注意立柱與底板的垂直度，利用角鐵作為固定元件。 2.電磁閥在安裝時(shí)請(qǐng)注意氣體流動(dòng)的方向及接管牙型是否正確，適用介質(zhì)必須經(jīng)過40um濾芯過濾。特別注意電壓和頻率是否符合技術(shù)要求，整機(jī)調(diào)試時(shí)，建議先用手動(dòng)裝置調(diào)試，然后再通電調(diào)試。連接管路時(shí)，注意止瀉帶不可超過牙端面，并注意清楚管路接頭內(nèi)的粉塵贓物。 3.氣動(dòng)二聯(lián)件組裝時(shí)，應(yīng)注意氣源方向，不可違反氣源方向使用。壓力計(jì)裝置時(shí)需使用扳手鎖緊，不可用手把壓力計(jì)之穀鎖緊，應(yīng)避免壓力計(jì)損壞，配管時(shí)，裝配扭力應(yīng)按照規(guī)范使用，不可超過范圍使用，避免產(chǎn)品損壞。 4.調(diào)壓閥二次壓力設(shè)定范圍請(qǐng)以一次壓力之85％一下使用，壓力設(shè)定及壓力調(diào)整性能較佳，調(diào)壓器的旋轉(zhuǎn)鈕，必須于旋轉(zhuǎn)前拉出后旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)調(diào)壓順時(shí)針為調(diào)升壓力，反時(shí)針為調(diào)降壓力，操作完成時(shí)壓入旋轉(zhuǎn)鈕，知之固定；旋轉(zhuǎn)至最大值，不可再強(qiáng)力扭轉(zhuǎn)或用工具旋轉(zhuǎn)，避免產(chǎn)品損壞。 5.氣缸配管前，必須清除管內(nèi)雜物，防止雜物進(jìn)入氣缸內(nèi)。氣缸使用介質(zhì)應(yīng)經(jīng)過40um以上濾芯過濾方可使用。在低溫環(huán)境下，應(yīng)采取抗凍措施，防止系統(tǒng)中的水分凍結(jié)。由于工作中負(fù)載有變化，應(yīng)選用輸出力充裕的氣缸，在高溫條件下，應(yīng)選用相應(yīng)的耐高溫氣缸。 第七章 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來社會(huì)實(shí)踐參加工作重要的一步。是綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐的環(huán)節(jié)，為對(duì)我們在生產(chǎn)實(shí)際中進(jìn)行調(diào)查研究的能力、觀察問題、分析問題能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的鍛煉，我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力、解決問題的能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力都得到了很好的鍛煉和加強(qiáng)。 從最初的選題，開題到計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改圖紙，每一個(gè)過程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。 通過這次實(shí)踐，不僅使我學(xué)到了不少新知識(shí)和研究方法，完善了知識(shí)結(jié)構(gòu)，它使我在大學(xué)里所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、專業(yè)技術(shù)知識(shí)得到了融會(huì)貫通。通過做水平刮板輸送設(shè)備，使我增強(qiáng)了解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力，讓我深刻認(rèn)識(shí)到了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，而且使我了解了氣動(dòng)設(shè)備的用途及工作原理，熟悉了機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅使我對(duì)所設(shè)計(jì)的設(shè)備有了更深的了解，還使我學(xué)到了許多在書本上學(xué)不到的東西，此次業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是走向工作崗位前的一次熱身。以前在學(xué)習(xí)理論課、基礎(chǔ)課的時(shí)候，自己不十分注意理論聯(lián)系實(shí)際，眼高手底，忽略了很多問題。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到只有把所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去才能發(fā)揮知識(shí)的最大魅力。畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用到了以前所學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，使得我們對(duì)自己所欠缺的部分得到了補(bǔ)充，因此畢業(yè)設(shè)計(jì)也是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的總結(jié)。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我收獲很多，比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經(jīng)驗(yàn)公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果。同時(shí)，仍有很多課題需要后輩去努力去完善。 但是畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料的不了解；還有在繪制圖紙的過程中對(duì)軟件的熟悉度，等等。通過這樣一次的經(jīng)歷我對(duì)自己所缺乏的與學(xué)到的都有了很深刻的了解。 雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長，以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人，為中國機(jī)械產(chǎn)業(yè)添上自己的微薄之力。 22