盤(pán)類(lèi)零件hub專(zhuān)用機(jī)器人y軸設(shè)計(jì)-本科畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　盤(pán)類(lèi)零件HUB專(zhuān)用機(jī)器人Y軸設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)院名稱(chēng)： 機(jī)械工程學(xué)院</p><p>　　專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　班 級(jí)： 12機(jī)制2W</p><p>

2、　　學(xué) 號(hào)： 12321233</p><p>　　姓 名： 賈 巧 嬌</p><p>　　指導(dǎo)教師姓名： 朱 巧 榮</p><p>　　指導(dǎo)教師職稱(chēng)： 講 師</p><p>　　二〇一六 年 六 月</p><

3、p>　　盤(pán)類(lèi)零件HUB專(zhuān)用機(jī)器人Y軸設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要:本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)簡(jiǎn)述了機(jī)器人的種類(lèi)及在當(dāng)代社會(huì)的應(yīng)用趨勢(shì)。另外，介紹了關(guān)于AMPCI9102的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及應(yīng)用方法。設(shè)計(jì)了一種用于夾取盤(pán)類(lèi)零件的HUB機(jī)器人的Y軸。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用AMPCI9102數(shù)據(jù)采集控制卡來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)盤(pán)類(lèi)零件HUB專(zhuān)用機(jī)器人Y軸的運(yùn)動(dòng)控制。研究了如何利用AMPCI9102數(shù)據(jù)采集控制板對(duì)Y軸的方向、速度以及位移量等

4、參數(shù)進(jìn)行控制。以盤(pán)類(lèi)零件HUB專(zhuān)用機(jī)器人為研究對(duì)象，研究設(shè)計(jì)了Y軸的一組電路（包括主電路和控制電路）并對(duì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，運(yùn)用VB6.0編制了對(duì)Y軸進(jìn)行調(diào)試與實(shí)施控制的程序。而在進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，介紹了各零部件的功能和優(yōu)缺點(diǎn)以及關(guān)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：HUB機(jī)器人；Y軸；AMPCI9102；伺服電機(jī)</p><p>　　Design about Y-

5、axis of The Disk Type Parts HUB Special Robot</p><p>　　Abstract: During the period of this design, the kinds of robots and the tendency of application are described briefly. In addition, the inner compositi

6、on and the method of application about AMPCI9102 are introduced. During this period, The data collection and control card of AMPCI9102 is applied to achieve the goal that the movement of The Disk Type Parts HUB Special R

7、obot’s Y-axis can be controlled by the computer. The methods on AMPCI9102 data acquisition control panel how to control the direc</p><p>　　Keywords: HUB Robot; Y-Axis; AMPCI9102; Servo Motor</p>&l

8、t;p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引 言1</b></p><p>　　第1章 機(jī)器人與AMPCI91022</p><p>　　1.1 機(jī)器人概述2</p><p>　　1.2 數(shù)據(jù)采集控制板AMPCI91025</p><p&g

9、t;　　第2章 控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.1 電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的選用9</p><p>　　2.2 控制電路接線方式的選用14</p><p>　　2.3 控制電路圖設(shè)計(jì)15</p><p>　　2.4 主電路接線方式的選擇與設(shè)計(jì)18</p><p>　　第3章 盤(pán)類(lèi)零件HUB專(zhuān)用機(jī)器人Y軸傳動(dòng)

10、系統(tǒng)設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.1 總體傳動(dòng)系統(tǒng)方案確定20</p><p>　　3.2 絲杠螺母副的選用21</p><p>　　3.3 軸承的選用25</p><p>　　3.4 聯(lián)軸器的選用26</p><p>　　3.5 導(dǎo)軌的介紹和選用27</p><p>　　3.6

11、 減速裝置的選用28</p><p>　　第4章 基于板卡的VB程序調(diào)試與應(yīng)用30</p><p>　　4.1 VB數(shù)據(jù)采集概述30</p><p>　　4.2 對(duì)MITSUBISHIB變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置31</p><p>　　4.3 VB對(duì)AMPCI-9102數(shù)據(jù)采集卡函數(shù)的調(diào)用34</p><p>　　

12、4.4 盤(pán)類(lèi)零件HUB機(jī)器人Y軸程序運(yùn)行調(diào)試與整機(jī)運(yùn)行程序編制35</p><p>　　4.4.1 程序運(yùn)行調(diào)試35</p><p>　　4.4.2 整機(jī)運(yùn)行程序編制36</p><p><b>　　總結(jié)與展望40</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p>

13、;<p><b>　　致謝42</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　伴隨著全球機(jī)器人技術(shù)的迅猛發(fā)展和勞動(dòng)力成本的日益增加，對(duì)替代人工操作的機(jī)器人進(jìn)行大規(guī)模研發(fā)推廣成為一種趨勢(shì)。完善的機(jī)器人裝備可以在較短的時(shí)間內(nèi)建立起大規(guī)模的無(wú)人化工廠。因而，以工業(yè)機(jī)器人作為組成部分的自動(dòng)化加工生產(chǎn)線得到了越來(lái)

14、越多的推廣。人們?cè)絹?lái)越多地運(yùn)用智能編程技術(shù)，通過(guò)日常使用的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)機(jī)器人的智能控制以達(dá)到生產(chǎn)過(guò)程中各環(huán)節(jié)的個(gè)性化應(yīng)用。HUB機(jī)器人系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一人值守16臺(tái)機(jī)床的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。這將大大降低勞動(dòng)力成本，也使機(jī)器人替代人類(lèi)從事各項(xiàng)危險(xiǎn)、有害作業(yè)成為可能。而可視化、日益簡(jiǎn)便化的計(jì)算機(jī)操作界面更是讓機(jī)器人控制技術(shù)日趨完善進(jìn)而推動(dòng)機(jī)器人的快速發(fā)展。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)正是通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)盤(pán)類(lèi)零件HUB專(zhuān)用機(jī)器人Y軸的控制。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行VB語(yǔ)言

15、編程來(lái)使AMPCI9102數(shù)據(jù)采集卡控制伺服驅(qū)動(dòng)器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)盤(pán)類(lèi)零件HUB專(zhuān)用機(jī)器人的伺服電機(jī)實(shí)施控制。</p><p>　　因此，盤(pán)類(lèi)零件HUB專(zhuān)用機(jī)器人Y軸設(shè)計(jì)是機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)本科生順應(yīng)時(shí)代潮流，對(duì)于機(jī)電結(jié)合的一次設(shè)計(jì)實(shí)踐。該課題的研究實(shí)踐涉及大學(xué)該專(zhuān)業(yè)所學(xué)，除了可以使設(shè)計(jì)者鞏固機(jī)械設(shè)計(jì)、電工與電子技術(shù)、機(jī)械制圖等所學(xué)知識(shí)。此外還可以拓展運(yùn)用電氣控制、程序語(yǔ)言等方面的知識(shí)，在整個(gè)安裝調(diào)試的過(guò)程中可以培養(yǎng)設(shè)計(jì)者

16、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的實(shí)際操作能力以及將理論靈活運(yùn)用到實(shí)踐中的創(chuàng)新性思維。有利于培養(yǎng)設(shè)計(jì)者獨(dú)立完成工作的能力，對(duì)于今后的發(fā)展也大有裨益。</p><p>　　本次主要研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1、設(shè)計(jì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主電路和控制電路，并接線；</p><p>　　2、HUB機(jī)器人Y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)裝配圖及典型零件圖設(shè)計(jì)；</p><p&

17、gt;　　3、編制VB控制軟件，調(diào)試Y軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；</p><p>　　4、參與數(shù)控機(jī)床改造網(wǎng)站建設(shè)；</p><p>　　5、撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，整理全部有關(guān)資料文檔。</p><p>　　由于設(shè)計(jì)者的水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，本說(shuō)明書(shū)難免有不妥和錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)審閱者批評(píng)指正。</p><p>　　第1章 機(jī)器人與AMPCI9102</p&

18、gt;<p><b>　　1.1 機(jī)器人概述</b></p><p>　　機(jī)器人(Robot)是一種既可以運(yùn)行編制好的程序，也能接受人類(lèi)指令，還可以根據(jù)以人工智能技術(shù)基礎(chǔ)作為行動(dòng)準(zhǔn)則自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。其目標(biāo)是在建筑業(yè)、生產(chǎn)業(yè)、或是其他危險(xiǎn)的工作領(lǐng)域方面協(xié)助或取代人類(lèi)工作。我國(guó)的機(jī)器人,基于使用環(huán)境的考慮，可以被分為特種類(lèi)和工業(yè)類(lèi)機(jī)器人。特種機(jī)器人包括水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人

19、、服務(wù)機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器人等，是一種服務(wù)于人類(lèi)、應(yīng)用在非制造業(yè)行業(yè)的各種智能化機(jī)器人。而工業(yè)機(jī)器人則是針對(duì)工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或者多軸自由度機(jī)器人。</p><p>　　圖1-1 直角坐標(biāo)型</p><p>　　工業(yè)機(jī)器人主要由驅(qū)動(dòng)、主體和控制系統(tǒng)幾個(gè)模塊構(gòu)成。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3個(gè)或者5個(gè)自由度,有時(shí)也會(huì)有6個(gè)自由度。抓取和移動(dòng)是工業(yè)機(jī)器人最主要的功能。而良

20、好的伺服控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和精巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)是這兩項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)技術(shù)。工業(yè)機(jī)器人可以被分為以下四種基本結(jié)構(gòu)。</p><p>　　1.直角坐標(biāo)型(如圖1-1所示)：它有三個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)，三個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)可以作三個(gè)方向的獨(dú)立位移,而不會(huì)互相受到干擾。此種類(lèi)型的機(jī)器人，有較高的定位精度，微機(jī)控制較為簡(jiǎn)便。其不足是所占空間較大，運(yùn)動(dòng)方式不夠靈活自如，運(yùn)動(dòng)的速率相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較低。</p><p>　　2.圓柱坐

21、標(biāo)型（如圖1-2所示）：它有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和兩個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)，末端操作器的安裝軸線的位置通過(guò)(z,r,θ)坐標(biāo)來(lái)表示。此種型式的機(jī)器人，所占的空間范圍較小，但其工作空間較大，末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)可獲得較高的運(yùn)動(dòng)速率。它的缺點(diǎn)是末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)離Z軸愈遠(yuǎn)，其執(zhí)行位置精度越低。</p><p>　　圖1-2 圓柱坐標(biāo)型</p><p>　　3.球坐標(biāo)型（如圖1-3所示）:它有一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，末端操

22、作器的安裝軸線之位置由((θ,ψ，r)坐標(biāo)來(lái)表示。此型式的機(jī)器人，所占據(jù)的空間范圍同樣比較小，工作空間較大。</p><p>　　圖1-3 球坐標(biāo)型</p><p>　　4.關(guān)節(jié)型操作型機(jī)器人（如圖1-4所示）:肩關(guān)節(jié)肘關(guān)節(jié)兩個(gè)自由度可進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，而機(jī)身上部則相對(duì)于機(jī)身下部可實(shí)現(xiàn)另一自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。腕關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)屬于末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自由度。該種結(jié)構(gòu)的機(jī)器人，所占空間相對(duì)較小，而工作區(qū)間相對(duì)較大，

23、還可以輕松地繞過(guò)機(jī)身四周的障礙物，是當(dāng)前普及較多的一種機(jī)型。</p><p>　　圖1-4 關(guān)節(jié)型操作型</p><p>　　面向工業(yè)方面的應(yīng)用行業(yè)主要有機(jī)械加工業(yè)，汽車(chē)業(yè)等。而工業(yè)機(jī)器人衡量可靠性性能的指標(biāo)主要有作業(yè)范圍、負(fù)載、精度速度等，這些可以反映其作業(yè)能力。目前，國(guó)內(nèi)研究熱點(diǎn)包括各種形式的作業(yè)臂、新型驅(qū)動(dòng)、控制方式等。而盤(pán)類(lèi)零件HUB專(zhuān)用機(jī)器人是用來(lái)搬運(yùn)盤(pán)類(lèi)零件的一種專(zhuān)用機(jī)器人。

24、本次設(shè)計(jì)采用直角坐標(biāo)式設(shè)計(jì)完成盤(pán)類(lèi)零件HUB專(zhuān)用機(jī)器人Y軸的設(shè)計(jì)，完成從伺服控制系統(tǒng)到整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.2 數(shù)據(jù)采集控制板AMPCI9102</p><p>　　AMPCI-9102板卡屬于PCI總線通用數(shù)據(jù)采集控制板，它可以直接安裝到具備PCI插槽的個(gè)人微機(jī)的或者工控機(jī)（如圖1-5）當(dāng)中。它可構(gòu)成頻率測(cè)量、脈沖計(jì)數(shù)、脈沖信號(hào)發(fā)生器等電路。另外還具備采集數(shù)字量電壓信號(hào)

25、和模擬量電壓信號(hào)、監(jiān)視輸入和數(shù)字量電壓信號(hào)輸出、模擬量電壓信號(hào)輸出及計(jì)數(shù)定時(shí)系統(tǒng)等功能。</p><p>　　可被選擇的雙端8路/單端16路的模擬量數(shù)據(jù)采集輸入通道被AMPCI9102提供, 此通道具有程控放大功能,它可以直接驅(qū)動(dòng)6路16位計(jì)數(shù)定時(shí)通道(二片82C54)。它的所有讀寫(xiě)操作能力均為16Bit。該采集板結(jié)構(gòu)如圖1-6所示。 </p>&l

26、t;p>　　圖1-5 數(shù)據(jù)采集卡的安裝與接線</p><p>　　圖1-6 AMPCI-9102 </p><p>　　1、數(shù)字量輸入/輸出插座J1定義（如圖1-7）：</p><p>　　· 圖1-7 信號(hào)輸入/輸出插座定義</p><p>　　2、跨接線選擇定義：</p><p>　　J

27、P1、JP2：模擬信號(hào)單雙端輸入選擇跳線</p><p>　　a: 單端輸入：JP1的1、2短接，3、4短接，JP2的1、2短接（出廠狀態(tài)）如圖1-8。</p><p>　　圖1-8 單端輸入（出廠狀態(tài)）</p><p>　　b: 雙端輸入：JP1的2、3短接，4、5短接，JP2的2、3短接</p><p>　　圖1-9 雙端輸入&l

28、t;/p><p>　　在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中選用單端輸入，即默認(rèn)出廠狀態(tài)。</p><p>　　第2章 控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的選用</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是按照固定的角度非連續(xù)地、一步一步地旋轉(zhuǎn)的。它可直接實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。在沒(méi)有超載的情況下，脈沖信號(hào)的頻率以及脈沖個(gè)數(shù)決定了它的轉(zhuǎn)速和停止的位置，而不是被負(fù)載變化影

29、響。通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)可以對(duì)角位移量進(jìn)行控制，但由于它的非連續(xù)性，所以不能定位到任意位置，只能是盡可能地接近，且它屬于開(kāi)環(huán)控制。它適用于傳動(dòng)功率不大的關(guān)節(jié)型機(jī)器人。</p><p>　　交流伺服電機(jī)在調(diào)速性能方面優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)，其精度取決于編碼器的精度（線數(shù)），而增量式編碼盤(pán)的反饋可以達(dá)到步進(jìn)電機(jī)達(dá)不到的精度。因?yàn)樗旧砭邆浒l(fā)出脈沖的功能，因此伺服驅(qū)動(dòng)器就和伺服電機(jī)編碼器的脈沖之間可以形成呼應(yīng)，所以屬于閉環(huán)控制。而它

30、的響應(yīng)速度也快得多。</p><p>　　因此，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的區(qū)別在于：</p><p>　　1、控制精度不同：前者的相數(shù)和拍數(shù)的多少?zèng)Q定了精確度的高低，而后者取決于自帶的編碼器，精度隨著編碼器的刻度的增多而增多。而后者的精度一般優(yōu)于前者。2、控制方式不同：一個(gè)是開(kāi)環(huán)控制，一個(gè)是閉環(huán)控制。</p><p>　　3、低頻時(shí)表現(xiàn)不同：在低速時(shí)前者需要采用阻尼技術(shù)

31、或細(xì)分技術(shù)將低頻下振動(dòng)的現(xiàn)象克服。而后者運(yùn)轉(zhuǎn)一直很平穩(wěn)，不可能出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。因?yàn)樗邆涔舱褚种频墓δ?，可以很好地檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)從而利于系統(tǒng)做出調(diào)整。</p><p>　　4、矩頻特性不同：交流伺服電機(jī)輸出方式為恒力矩輸出，而步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩則會(huì)隨轉(zhuǎn)速升高而下降。</p><p>　　5、過(guò)載能力不同：步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力，而交流電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。</p>&

32、lt;p>　　6、運(yùn)行可靠度不同：前者承受載荷過(guò)大或者啟動(dòng)時(shí)，容易產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)或丟步的情況，而停止時(shí)又容易出現(xiàn)過(guò)沖現(xiàn)象。而對(duì)于交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其驅(qū)動(dòng)器可以直接采集電機(jī)編碼器的反饋信號(hào)，其內(nèi)部可以構(gòu)成速度環(huán)路和位置環(huán)路一般不會(huì)出現(xiàn)前者會(huì)出現(xiàn)的情況，控制性能較步進(jìn)電機(jī)更為可靠。</p><p>　　7、速度響應(yīng)快慢不同：從靜止達(dá)到工作轉(zhuǎn)速，步進(jìn)電機(jī)需要上百毫秒的加速過(guò)程。相反，交流伺服系統(tǒng)的加速性能較步進(jìn)電機(jī)

33、好得多，一般只需要幾毫秒，可以應(yīng)用于要求快速啟動(dòng)或者停止的控制場(chǎng)所。</p><p>　　依據(jù)以上逐條的分析比較，在各個(gè)性能方面，步進(jìn)電機(jī)都比交流伺服電機(jī)顯弱，因此在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備情況下， 本次設(shè)計(jì)采用了日本三菱公司的MR-J3-A伺服放大器，該伺服放大器較之三菱通用伺服MELSERVO-J3系列具有功能更加豐富、性能更優(yōu)越的優(yōu)點(diǎn)。本伺服放大器不僅可以用于普通工業(yè)機(jī)械和機(jī)床的高精度定位以及平滑的速度控制同時(shí)還可以用

34、于線控制和張力控制等領(lǐng)域，其應(yīng)用渠道十分廣闊。另外，本產(chǎn)品具備USB和RS-422串行通信的功能，可以采用帶有伺服裝置的PC機(jī)來(lái)對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定、調(diào)試運(yùn)行、對(duì)狀態(tài)顯示的監(jiān)控以及增益調(diào)整等活動(dòng)。此伺服放大器可以自動(dòng)調(diào)整伺服的增益。MR-J3-A伺服電機(jī)采用了極高分辨率的絕對(duì)位置編碼器，因此，它可以實(shí)施更為高精度的控制。 伺服放大器在安裝好電池后就可保持絕對(duì)位置檢測(cè)功能。而進(jìn)行過(guò)初始原點(diǎn)的設(shè)定后，在開(kāi)啟開(kāi)關(guān)和報(bào)警發(fā)生時(shí)都不用再次進(jìn)行原點(diǎn)的重設(shè)

35、。</p><p>　　由于交流伺服電機(jī)在數(shù)控機(jī)床中被當(dāng)做執(zhí)行元件，所以轉(zhuǎn)子速度的變化需要能夠很好地反映控制信號(hào)，當(dāng)沒(méi)有控制信號(hào)時(shí)轉(zhuǎn)子就不轉(zhuǎn)動(dòng)，而當(dāng)它在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，假如控制信號(hào)突然消失，轉(zhuǎn)子就要隨之迅即停止。其控制模式含速度控制模式、位置控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式三種。</p><p>　　(1) 速度控制模式</p><p>　　通過(guò)參數(shù)設(shè)置的內(nèi)部速度指令或外部模擬速度指

36、令可以對(duì)伺服電機(jī)的速度和方向進(jìn)行高精度的平穩(wěn)控制。此外，該模式還具有加減速時(shí)間常數(shù)設(shè)定功能可用于速度指令、伺服鎖定功能（在停止時(shí)）以及速度指令偏置自動(dòng)調(diào)整功能（用于外部模擬量）。</p><p>　　(2)位置控制模式:</p><p>　　該模式具有位置平滑功能，它可以根據(jù)機(jī)械情況從既有的兩種模式中進(jìn)行選擇。 比如當(dāng)位置指令脈沖急劇變化時(shí)，它可以使啟動(dòng)和停止更平穩(wěn)。另外該模式還可以使用最

37、大1Mpps的高速脈沖串，，使其對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向以及速率兩個(gè)因素實(shí)施命令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高分辨率的高精度定位。另外，在該模式下，為了限制轉(zhuǎn)矩，還使用了嵌位電路。通過(guò)外部模擬量輸入或參數(shù)設(shè)置的方式調(diào)整可以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩的限制。</p><p>　　(3) 轉(zhuǎn)矩控制模式</p><p>　　伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩可以通過(guò)內(nèi)部參數(shù)設(shè)置的轉(zhuǎn)矩指令或外部模擬量轉(zhuǎn)矩輸入指令來(lái)控制。該模式下可以對(duì)速度進(jìn)行限制，此功能可用于

38、張力調(diào)控等場(chǎng)所，可以防止無(wú)負(fù)載時(shí)電機(jī)速度過(guò)高的現(xiàn)象。</p><p>　　伺服放大器接線原理：根據(jù)三菱公司提供的技術(shù)資料，連接HF-KP13伺服電機(jī)與MR-J3-A伺服驅(qū)動(dòng)器接線原理圖與真實(shí)接線模塊如圖2-1。</p><p>　　MR-J3-A伺服驅(qū)動(dòng)器不同的控制模式的控制信號(hào)接口CN1有其不同的連接方法，本次設(shè)計(jì)采用位置控制模式，其信號(hào)連接狀態(tài)如圖2-2所示。</p>&

39、lt;p>　　圖2-1 伺服放大器與伺服電機(jī)的連接</p><p>　　三種控制模式可以通過(guò)CN1接口用外部信號(hào)LOP進(jìn)行相互切換（圖2-3）。</p><p>　　當(dāng)參數(shù)PA01為0001H時(shí)，可進(jìn)行位置/速度切換；當(dāng)參數(shù)PA01為0003H時(shí)，可進(jìn)行速度/轉(zhuǎn)矩切換；當(dāng)參數(shù)PA01為0005H時(shí)，可進(jìn)行轉(zhuǎn)矩/位置切換。本實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)置參數(shù)PA01為0000H，工作狀態(tài)采用位置控制模

40、式。</p><p>　　位置控制模式的控制信號(hào)有多種指令輸入形式，可以通過(guò)設(shè)定參數(shù)PA13指定。參數(shù)默認(rèn)為0000H，以正邏輯的方式進(jìn)行正反脈沖串控制；如果采用脈沖和方向（脈沖串+符號(hào)）作控制信號(hào)，則該參數(shù)設(shè)置應(yīng)為0011H（負(fù)邏輯）或者0001H（正邏輯）。本實(shí)驗(yàn)控制方式采用正邏輯、脈沖串+符號(hào)，因此，設(shè)定參數(shù)PA13為0001H，見(jiàn)圖2-5所示。</p><p>　　脈沖和符號(hào)信號(hào)通

41、過(guò)編程，由數(shù)據(jù)采集卡發(fā)出，數(shù)據(jù)采集卡與CN1的連接如圖1-5右和表2-1所示。</p><p>　　圖2-2 位置控制模式信號(hào)連接</p><p>　　表2-1 數(shù)據(jù)采集卡與CN1的連接</p><p>　　圖2-3 CN1接口及接線圖</p><p>　　此伺服放大器MELSERVO-J3共有7個(gè)連接口分別為CN1，CN2，CN2L,

42、CN3，CN4，CN5 ，CN6接口。接口見(jiàn)下圖2-4。</p><p>　　圖2-4 伺服驅(qū)動(dòng)器全部接口標(biāo)示</p><p>　　圖2-5 指令脈沖輸入形式</p><p>　　2.2 控制電路接線方式的選用</p><p>　　控制電路接線方式有兩種方式可供選擇，分別為集電極開(kāi)路方式和差分驅(qū)動(dòng)方式。</p><p&

43、gt;　　集電極開(kāi)路，事實(shí)上僅僅是一個(gè)NPN型三極管，不會(huì)輸出任一特定電流值或者電壓值（即三極管的集電極上什么都不接）。其取決于三極管基級(jí)所連接的集成電路，通過(guò)使它的發(fā)射極接地，集電極開(kāi)路而輸出。通過(guò)集電極開(kāi)路的輸出裝置，能夠讓‘邏輯門(mén)’輸出端的直接并聯(lián)使用。</p><p>　　而差分放大電路可以抑制共模信號(hào)并且放大差模信號(hào)，通過(guò)電路參數(shù)的負(fù)反饋?zhàn)饔靡约皩?duì)稱(chēng)特性，可以使靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定。根據(jù)輸入輸出方式，差分放大

44、電路被分為四種電路。按共模負(fù)反饋的形式被分為兩種類(lèi)型。</p><p>　　差動(dòng)脈沖各方面情況都較集電極開(kāi)路方式好一些?？偟膩?lái)說(shuō)，其主要區(qū)別是差動(dòng)方式的頻率要高些，接線距離可以遠(yuǎn)些，抵抗干擾的能力更強(qiáng)一些，對(duì)應(yīng)的定位模塊，價(jià)格也會(huì)偏高一些。綜合考慮差分驅(qū)動(dòng)方式更能滿足長(zhǎng)期使用的需求。</p><p>　　2.3 控制電路圖設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)使用AMPC

45、I9102數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)J1模塊連接伺服驅(qū)動(dòng)器CN1口，同時(shí)與變頻器相連。伺服驅(qū)動(dòng)器CN1口的24V接線端與變壓器接線端相連。其余接線與J1模塊相連接。接線圖如圖2-6。</p><p>　　圖2-6 CN1口接線方式</p><p>　　以下是位置控制模式下CN1對(duì)應(yīng)接口示意圖（圖2-7）：</p><p>　　圖2-7 CN1接口標(biāo)示</p>

46、<p>　　以下是CN1部分接口對(duì)應(yīng)功能（表2-2）:</p><p>　　表2-2 CN1部分接口標(biāo)示含義</p><p>　　以下是CN1接口對(duì)應(yīng)含義（表2-3）：</p><p>　　表2-3 接口標(biāo)示全注</p><p>　　圖2-8 控制電路接線圖</p><p>　　根據(jù)以上位置控制模式信號(hào)

47、連接圖以及CN1接口及接線圖設(shè)計(jì)所需要實(shí)現(xiàn)功能的控制電路連接原理圖，如圖2-8。</p><p>　　2.4 主電路接線方式的選擇與設(shè)計(jì)</p><p>　　主電路的連接方式較多，現(xiàn)僅介紹常見(jiàn)的幾種：</p><p>　　1、三相五線制電路：三相五線制的配電方式是由一根零線和三根相線再加上一根接地線組成的。出于安全性角度考慮，目前很多場(chǎng)所基本上都被要求采用該種配電方

48、式。A、B、C、N和PE是其對(duì)應(yīng)的五根線。其中，為了保證用電安全，PE線則被專(zhuān)門(mén)用來(lái)接到類(lèi)似器件外殼等方面，作為保護(hù)地線使用。N線和PE線在供電變壓器的那一側(cè)被接到一起，但PE線在進(jìn)入用戶(hù)端后如果被當(dāng)作零線來(lái)使用的話就可能在實(shí)際生活中引發(fā)有關(guān)電的事故。零線與PE線的本質(zhì)區(qū)別在于： PE線僅僅起保護(hù)作用，而零線則需要形成回路，。</p><p>　　2、三相四線制電路：大多數(shù)時(shí)候，指的是660V或者380V，又或者

49、是220V的低壓線路。在低壓配電網(wǎng)中，一般輸電線路會(huì)使用該電路。而A,B,C三相指的是三條線路，而另一條N則作為中性線。在三相系統(tǒng)中，三相平衡時(shí)，零線（中性線）不存在電流的，所以才會(huì)被稱(chēng)作三相四線制；不論中性線還是保護(hù)接地線，在用戶(hù)側(cè)都需要采用重復(fù)接地，以提高安全性。但是，重復(fù)接地只可以在接地點(diǎn)或者接近接地點(diǎn)的地方接到一起，一定不能在任意位置尤其是室內(nèi)接在一起。</p><p>　　3. 三相三線制電路：一般性而

50、言指的是10KV及以上的高電壓線路。不引出中性線的星型接法與三角形接法為三相三線制，沒(méi)有中性線。電力系統(tǒng)高壓架空線路一般采用此種方法，三條線路通常是指U,V,W（a,b,c）三相。三根線有時(shí)呈三角形分列，有時(shí)是水平分列；對(duì)每一相有時(shí)是單獨(dú)的一根線，也有的時(shí)候是分裂線。依靠分裂導(dǎo)線可以降低線路電抗以及電暈損耗，多根線拼在一起作為一個(gè)相線時(shí)，三相交流發(fā)電機(jī)向外供電的方式是通過(guò)三個(gè)繞組的始端引出三根火線。大部分供電局為了解決回路帶來(lái)的問(wèn)題 很

51、多時(shí)候V相充當(dāng)回路作用,無(wú)電流和電壓。</p><p>　　因?yàn)槿辔寰€制是最安全的接線方式且也是國(guó)家規(guī)定的安全用電的接線方式，所以，我們優(yōu)先選用作為主電路連接方式。以上三種接線方式參見(jiàn)如圖2-9。</p><p>　　圖2-9 主電路三種主要接線方式</p><p>　　考慮到實(shí)驗(yàn)室基本情況我們采用單相三線制的接線方式使用220V交流電壓，這種接線方式將安全性作

52、為首要考慮因素，其次是考慮使用情況。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室設(shè)備不宜采用會(huì)對(duì)學(xué)生安全造成隱患的三相電，所以在本次設(shè)計(jì)中我們使用單相三線制接線方式。</p><p>　　根據(jù)伺服驅(qū)動(dòng)器使用說(shuō)明書(shū)對(duì)主電路連接方式接線接法（如圖2-1）的介紹，本次使用的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)際接法如圖2-10所示。</p><p>　　圖2-10 主電路接線圖</p><p>　　第3章 盤(pán)類(lèi)零件HUB專(zhuān)用機(jī)器

53、人Y軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 總體傳動(dòng)系統(tǒng)方案確定</p><p>　　機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要從需求出發(fā)考慮諸多要素，比如是為了實(shí)用還是為了研發(fā)，設(shè)計(jì)周期需要多久，性能優(yōu)先還是價(jià)格優(yōu)先。本次設(shè)計(jì)的盤(pán)類(lèi)零件HUB機(jī)器人Y軸傳動(dòng)系統(tǒng)，顯然是從實(shí)用的角度考慮，而作為實(shí)用的角度性?xún)r(jià)比也要盡量高，這就要求我們要盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件，減少非標(biāo)件，以達(dá)到盡可能減少成本的目的。而HUB本身的含義

54、就說(shuō)明要有系統(tǒng)集成的思路，故而可采用模塊化設(shè)計(jì)方式，縮短設(shè)計(jì)周期。因?yàn)槟K化的設(shè)計(jì)可以很好地處理規(guī)格、設(shè)計(jì)周期以及產(chǎn)品品種之間的需求。其模塊化設(shè)計(jì)的流程，如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 模塊化設(shè)計(jì)思路流程</p><p>　　對(duì)于專(zhuān)用機(jī)器人來(lái)說(shuō)，執(zhí)行元件的執(zhí)行位置精度直接受到傳動(dòng)精度的影響。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不管是連續(xù)控制還是點(diǎn)位控制都屬于數(shù)字控制系統(tǒng)的直接控制對(duì)象。為了達(dá)到讓運(yùn)動(dòng)

55、過(guò)程更為可靠，各配合件、連接件之間的摩擦力更小的目的，所以，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)一般需要有傳動(dòng)系統(tǒng)的精度和剛度好、盡量減小運(yùn)動(dòng)慣量，具有適當(dāng)阻尼、消除系統(tǒng)中的間隙等特點(diǎn)。</p><p>　　盤(pán)類(lèi)零件HUB專(zhuān)用機(jī)器人對(duì)于抓取重量的要求不大，活動(dòng)空間要求也較小，所以軸總長(zhǎng)一般在1米以?xún)?nèi)。在滿足強(qiáng)度和剛度的條件下，零部件可盡量選擇輕質(zhì)材料。而具有定位功能的支承板可采用板筋結(jié)構(gòu)。另外各零件在空間的合理分布可以減小傾覆力矩

56、。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，整體運(yùn)動(dòng)只涉及通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)滾珠絲杠傳動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。 所以整體結(jié)構(gòu)的選用可被分割為以下幾個(gè)方面：</p><p>　　(1)工作臺(tái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)；</p><p>　　(2)滾珠絲杠支撐方式采用一端固定，一端鉸支；</p><p>　　(3)伺服電機(jī)與滾珠絲杠間采用聯(lián)軸

57、器連接；</p><p>　　(4)支承軸承選用一個(gè)深溝球軸承和2個(gè)并列的角接觸球軸承。</p><p>　　3.2 絲杠螺母副的選用</p><p>　　伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)要借絲杠螺母副轉(zhuǎn)變成為直線運(yùn)動(dòng)，其定位精度要在士0.02mm以?xún)?nèi)，由于滑動(dòng)絲杠副容易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象、精度不高，壽命短，滾珠絲杠副一般用于精密傳動(dòng)，有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、傳動(dòng)靈活、壽命長(zhǎng)、精度保持性好等優(yōu)點(diǎn)。所

58、以選用滾珠絲杠副。其組成和主要尺寸如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 滾珠絲杠副的組成和主要尺寸關(guān)系</p><p>　　1一滾珠絲杠;2一滾珠螺母體;3-滾珠</p><p>　　滾珠絲杠副的特點(diǎn)有：</p><p>　?。?）摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.90-0.96；</p><p>　?。?）

59、絲杠螺母之間預(yù)緊后，可以完全消除間隙，提高傳動(dòng)剛度；</p><p>　?。?）摩擦阻力小，幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，動(dòng)靜摩擦之差極小，可以使運(yùn)動(dòng)保持平穩(wěn)，在低速時(shí)不會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。滾動(dòng)形式，磨損較小、壽命較滑動(dòng)形式長(zhǎng)、可以保持良好的精度；</p><p>　　（4）不能實(shí)現(xiàn)自鎖，運(yùn)動(dòng)具有可逆性，因此絲杠以豎立的形式使用時(shí)，需要增加制動(dòng)裝置或者抱閘機(jī)構(gòu)。</p><p>

60、　　滾珠絲杠螺母副在結(jié)構(gòu)上，有兩種情況：循環(huán)時(shí)，滾珠有的時(shí)候會(huì)和絲杠脫離接觸的情況被叫做外循環(huán)式，而滾珠始終與絲杠保持接觸的形式被稱(chēng)為內(nèi)循環(huán)式。外循環(huán)式由于制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格較為便宜，因此被廣泛應(yīng)用。但由于其滾道接縫處沒(méi)辦法制作盡量光滑，所以極易對(duì)滾珠滾動(dòng)的平穩(wěn)性產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生卡珠現(xiàn)象，且外循環(huán)式噪聲很大。與此相反，內(nèi)循環(huán)式的滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)緊湊、定位可靠，除此之外，它還不易發(fā)生磨損、有良好的剛性、來(lái)回的滾珠路徑短、滾道

61、堵塞的情況基本不會(huì)發(fā)生、摩擦損失很小等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜因此制造較困難，價(jià)格較高，而且不能用于多線螺紋傳動(dòng)。對(duì)比可知，由于本次設(shè)計(jì)不需要使用多線螺紋傳動(dòng)，所以采用內(nèi)循環(huán)式更符合要求。而內(nèi)循環(huán)式又分為浮動(dòng)式和固定式。根據(jù)兩者特點(diǎn)分析，本次設(shè)計(jì)選擇固定式。</p><p>　　表3-1 內(nèi)循環(huán)方式比較</p><p>　　滾珠絲杠螺母副有多種預(yù)緊方法，其方法都是使兩個(gè)螺母生出軸向位移

62、，旋加預(yù)緊力從而將它們之間的間隙消除。由于墊片調(diào)整法剛性好且結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、可靠性好，此外本次設(shè)計(jì)不需要在工作中經(jīng)常性地調(diào)整墊片。所以本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用此種預(yù)緊方法，來(lái)使螺母產(chǎn)生軸向位移，施加預(yù)緊力。</p><p>　　在滾珠絲杠螺母副的選取過(guò)程中，最先需要定下來(lái)的是名義直徑、螺距、滾珠直徑等必要的數(shù)據(jù)。而在明確螺距t 時(shí)，通常情況下，絲杠的剛度要求和承載能力必須被考慮。第一步，選定名義直徑D，然后依據(jù)名義直徑D盡量

63、選用比較大的螺距。由于滾珠絲杠傳動(dòng)副主要為標(biāo)準(zhǔn)件，所以在滿足其臨界轉(zhuǎn)速和額定動(dòng)載荷后。本次設(shè)計(jì)選用米思米品牌的滾珠絲杠，其螺距為5.10mm，軸徑為20mm，其型號(hào)為BSSC(k)2505，如圖3-3所示。</p><p>　　滾珠絲杠固定方式有兩端固定, 一端固定、一端自由，兩側(cè)鉸支以及一側(cè)固定、一側(cè)鉸支四種。這里考慮兩側(cè)固定或者一側(cè)固定、一側(cè)鉸支兩種。兩側(cè)固定方式的結(jié)構(gòu)筒單、軸向剛度小、適合并用在對(duì)位移精度和

64、剛度要求都不高的中等回轉(zhuǎn)速度的滾珠絲杠上。對(duì)絲杠的熱伸長(zhǎng)較敏感，所以要安裝在離伺服電機(jī)較遠(yuǎn)處。</p><p>　　圖3-3 滾珠絲杠BSSC（k）2505</p><p>　　兩端固定方式如圖3-4所示。一側(cè)固定，一側(cè)鉸支的優(yōu)點(diǎn)是，絲杠無(wú)論是動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)，穩(wěn)定性都較高，適用于中等回轉(zhuǎn)速度；軸向剛度較大、結(jié)構(gòu)稍微有些復(fù)雜，適合被用在對(duì)位移精度和剛度的要求都比較高的滾珠絲杠安裝上。一側(cè)固定

65、，一側(cè)鉸支方式。 滾珠絲杠必須進(jìn)行潤(rùn)滑，可采用潤(rùn)滑油或者鋰基油脂，同時(shí)要對(duì)其進(jìn)行防塵密封處理。如使用接觸式或非接觸密封墊圈、螺旋式彈簧鋼帶等，用來(lái)防止硬性雜質(zhì)或者塵土落入絲杠。其分布形式，如圖3-5所示。 </p><p>　　圖3-4 兩端固定</p><p>　　圖3-5 一端固定，一端鉸支</p><p>　　滾珠絲杠必須進(jìn)行潤(rùn)滑，可采用潤(rùn)滑油或者鋰基油

66、脂，同時(shí)要對(duì)其進(jìn)行防塵密封處理。如使用接觸式或非接觸密封墊圈、螺旋式彈簧鋼帶等，用來(lái)防止硬性雜質(zhì)或者塵土落入絲杠。其分布方式，如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 分布結(jié)構(gòu)</p><p>　　1一外罩; 2一軸承; 3-壓蓋</p><p>　　4一預(yù)壓固定螺栓; 5-防塵密封圈; 6一隔圈；</p><p><b>

67、　　3.3 軸承的選用</b></p><p>　　滑動(dòng)軸承摩擦阻力比滾動(dòng)軸承大，一般被應(yīng)用于不便安裝滾珠軸承的地方。所以本次設(shè)計(jì)中采用滾動(dòng)軸承，選擇滾動(dòng)軸承的類(lèi)型要考慮多種因素，可參考化學(xué)工業(yè)出版社第五版第二卷表7-2-1和表7-2-3以及根據(jù)下列幾個(gè)主要因素進(jìn)行綜合考慮。</p><p>　　1、軸承的剛性?？赏ㄟ^(guò)適當(dāng)“預(yù)緊’ 提高軸承的剛性。一般球軸承的剛性小于滾子軸承。

68、</p><p>　　2、旋轉(zhuǎn)精度。一般情況下，機(jī)械中0級(jí)公差軸承均可被選用。</p><p><b>　　3、軸承工作轉(zhuǎn)速。</b></p><p>　　4、軸向載荷的方向和大小。例如安裝對(duì)中性差且存在殼體或軸變形大的情況，可以選用調(diào)心滾子袖承或者調(diào)心球軸承。又如徑向載荷大、軸向載荷小時(shí)，可以選取內(nèi)外側(cè)都有擋邊的圓柱滾子軸承或者深溝球軸承；如

69、果徑向載荷小，軸向載荷大，推力圓柱滾子抽承和推力角接觸球軸承都是不錯(cuò)的選擇。如果同時(shí)還要求調(diào)心性能，則可以選用推力調(diào)心滾子軸承。</p><p>　　5、允許空間的大小。</p><p>　　6、摩擦力矩。需要低摩擦力矩的機(jī)械(如儀器)，應(yīng)盡量采用球抽承.還應(yīng)避免采用接觸式密封軸承。</p><p>　　7、安裝與拆卸。在裝卸頻繁時(shí)，可選用調(diào)心球軸承，或者帶退卸套或

70、者緊定套的調(diào)心滾子軸承，或內(nèi)圈為圓錐孔的或者分離型軸承。</p><p>　　8、軸向游動(dòng)。軸承配置通常選用一端固定，一端游功的方式，用來(lái)適應(yīng)軸的熱脹冷縮。因此，一方面可以選用在內(nèi)圈與軸或者外圈與軸承孔之間采用間隙配合，另一方面也可以?xún)?nèi)圈或外圈無(wú)擋邊的軸承，以保證軸承游動(dòng)方式。</p><p>　　滾動(dòng)軸承分類(lèi)，如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 滾動(dòng)

71、軸承分類(lèi)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)使用一個(gè)深溝球軸承和2個(gè)單列角接觸球軸承，如圖3-8所示（圖左為深溝球軸承，圖右為并列放置的角接觸球軸承）。深溝球軸承選用NACHI品牌的6002ZZE軸承，其外徑為32mm,內(nèi)徑為15mm，厚度為9mm。單列角接觸球軸承選用SH品牌的7002AC/C型號(hào)，同樣其內(nèi)徑為15mm，外徑32mm，厚度9mm。</p><p>　　圖3-8 深溝球軸承（左

72、圖）和角接觸球軸承（右圖）</p><p>　　3.4 聯(lián)軸器的選用</p><p>　　由于制造及安裝誤差的存在、承受載荷后的變形以及溫度變化等因素的影響，通常不能使聯(lián)軸器所連接的兩軸保持嚴(yán)格的對(duì)中性，而是會(huì)產(chǎn)生一定的相對(duì)位移。這要求我們?cè)O(shè)計(jì)聯(lián)軸器時(shí)，首先要從結(jié)構(gòu)上采取各種措施來(lái)使之具有一種能適應(yīng)一定范圍的相對(duì)位移能力。</p><p>　　聯(lián)軸器可根據(jù)對(duì)于各種相

73、對(duì)位移是否存在補(bǔ)償能力，分為有補(bǔ)償能力的撓性聯(lián)軸器和無(wú)補(bǔ)償能力的剛性聯(lián)軸器兩大類(lèi)。</p><p>　　由于這里的伺服電機(jī)和絲杠的軸在同一直線上具有很好的對(duì)中性，但存在軸向位移，而梅花型聯(lián)軸器（如圖3-9所示）不僅具有較大的軸向、徑向和角向補(bǔ)償能力，還具有徑向尺寸小、減振、緩沖、承載能力較高、不用潤(rùn)滑、維護(hù)方便、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小等特點(diǎn)，適用于中高速場(chǎng)合。所以選用梅花型彈性聯(lián)軸器能很好地滿足結(jié)構(gòu)要求、且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、便于

74、安裝。本次設(shè)計(jì)使用型號(hào)為L(zhǎng)K8-80-3236的新式固定式的定位螺絲梅花聯(lián)軸器。</p><p>　　圖3-9 定位螺絲固定式梅花聯(lián)軸器</p><p>　　3.5 導(dǎo)軌的介紹和選用</p><p>　　導(dǎo)軌是工作臺(tái)系統(tǒng)的重要組成部分，起支撐和導(dǎo)向作用。本次設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌選用直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌根據(jù)接觸面的摩擦性質(zhì)可以被分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌三大類(lèi)。&

75、lt;/p><p>　?。?）滑動(dòng)導(dǎo)軌：它是機(jī)床上使用最多的導(dǎo)軌形式。它具備結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、操作簡(jiǎn)單、剛度良好、抗震性能高等特征。但其缺點(diǎn)是靜摩擦因數(shù)大，而且動(dòng)摩擦因數(shù)隨速度變化而變化，在低速狀態(tài)下容易出現(xiàn)爬行的情況而降低運(yùn)動(dòng)部件的定位精度，因摩擦而帶來(lái)的損失也大。</p><p>　?。?）靜壓導(dǎo)軌：其形式主要是將具備相應(yīng)壓力的油液，經(jīng)過(guò)節(jié)流器運(yùn)送到油腔當(dāng)中，從而形成具有一定承載能力的油膜，將相

76、互接觸的導(dǎo)軌面隔開(kāi)，實(shí)現(xiàn)液體摩擦的形式被稱(chēng)為靜壓導(dǎo)軌。這種導(dǎo)軌的摩擦小從而使提高了機(jī)械效率，能夠長(zhǎng)時(shí)間地保持導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。承載油膜具有良好的吸震性，低速下不易產(chǎn)生爬行。但是該類(lèi)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，且需要配備一套特定的供油裝備。所以不適合應(yīng)用在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中。</p><p>　　（3）滾動(dòng)導(dǎo)軌 滾動(dòng)導(dǎo)軌要在導(dǎo)軌面的間隙里安裝滾針、滾珠、滾柱之類(lèi)的滾動(dòng)體，從而令導(dǎo)軌面相互間呈滾動(dòng)摩擦的形式而不是滑動(dòng)摩擦。它與滑動(dòng)導(dǎo)軌

77、相比，具有靈敏性高、摩擦阻力較小，且其動(dòng)摩擦因數(shù)與靜摩擦因數(shù)差距很小等優(yōu)越性。尤其是低速時(shí)，它不會(huì)像滑動(dòng)導(dǎo)軌容易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；它的重復(fù)定位誤差可達(dá)0.2um，所以定位精度很高；因?yàn)闋恳π∷砸苿?dòng)輕便；而很小的磨損使它的精度保持性很好、有很長(zhǎng)的壽命。</p><p>　　要設(shè)計(jì)的盤(pán)類(lèi)零件HUB專(zhuān)用機(jī)器人Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)需要承受的載荷不大，但需要較高的定位精度，盡可能小的脈沖當(dāng)量。因此選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。因?yàn)檫x取的導(dǎo)軌必

78、須滿足導(dǎo)軌直線度小于定位精度的1/3 (約為0.013mm)。所以根據(jù)表3-2所示，滑軌長(zhǎng)度及定位精度的要求，可選定導(dǎo)軌的精度等級(jí)為H12?？紤]到導(dǎo)軌精度和長(zhǎng)度方面的要求，本次設(shè)計(jì)決定選取MGN系列的導(dǎo)軌。</p><p>　　3.6 減速裝置的選用</p><p>　　為了放大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩以及圓整脈沖當(dāng)量，減小機(jī)械部件傳送到電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上的慣量，在選擇了伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠副之后，有

79、可能需要用到減速裝置，且應(yīng)具有消除間隙的機(jī)構(gòu)，如果要選用減速裝置，則應(yīng)該選用無(wú)間隙齒輪傳動(dòng)減速箱。</p><p>　　表3-2 導(dǎo)軌的精度等級(jí)</p><p>　　第4章 基于板卡的VB程序調(diào)試與應(yīng)用</p><p>　　4.1 VB數(shù)據(jù)采集概述</p><p>　　VB屬于微軟公司開(kāi)發(fā)的Windows環(huán)境下的編程語(yǔ)言，使用方便，開(kāi)發(fā)效率

80、高，容易上手。它有豐富的函數(shù)和控件，可以充分發(fā)揮Windows系統(tǒng)的性能，因此對(duì)于應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)界面的開(kāi)發(fā)極為方便。運(yùn)用VB開(kāi)發(fā)Windows環(huán)境下的工業(yè)控制和數(shù)據(jù)采集軟件也比較簡(jiǎn)易。特別是軟件界面設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)約，所需要的開(kāi)發(fā)周期較短，編程的工作量也較小。對(duì)于非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員掌握和使用起來(lái)非常合適。使用VB完成數(shù)據(jù)采集工作，通常要編制DLL和ActiveX控件。再使用VB的API功能調(diào)用和控件調(diào)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量輸入或者輸

81、出、數(shù)字量輸入或者輸出還有計(jì)數(shù)等功能。根據(jù)VB應(yīng)用來(lái)說(shuō)，一般廠商都會(huì)為他們的數(shù)據(jù)采集卡提供豐富的DLL函數(shù)和ActiveX控件，以此靈活地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)采集功能。</p><p>　　VB中的工程由類(lèi)似于Windows窗口有控件、有代碼的窗體和無(wú)用戶(hù)界面的代碼模塊組成，而模塊里包含一個(gè)個(gè)代表過(guò)程的子函數(shù)，可供調(diào)用。VB較其他程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言具有以下優(yōu)點(diǎn)： </p><p>　　VB較其他程序開(kāi)

82、發(fā)語(yǔ)言具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1、可見(jiàn)的編程方式。傳統(tǒng)形式的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是通過(guò)編程代碼來(lái)設(shè)計(jì)使用界面的，界面的實(shí)際顯示效果無(wú)法在設(shè)計(jì)的過(guò)程中被開(kāi)發(fā)員看到，只有在編制完成程序之后才可以看到，而VB語(yǔ)言的最大好處就是開(kāi)發(fā)者只需按照設(shè)計(jì)好的進(jìn)行屏幕布局，使用軟件的自帶功能模塊可以在屏幕上直接畫(huà)出各種控件，并定義好所有的圖形屬性。</p><p>　　2、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)。VB與JA

83、VA,C++等語(yǔ)言存在較大的不同。它是把程序和數(shù)據(jù)封裝起來(lái)整體作為一個(gè)對(duì)象來(lái)處理，并且賦予每個(gè)對(duì)象相應(yīng)的屬性。</p><p>　　3、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。VB語(yǔ)言用子程序和函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，使其對(duì)象更具體直觀。</p><p>　　4、事件驅(qū)動(dòng)編制機(jī)制。VB執(zhí)行對(duì)象可以以事件的形式，每一個(gè)事件都可以通過(guò)一段程序來(lái)實(shí)施完成，而一個(gè)對(duì)象當(dāng)中可以包含多個(gè)事件。在使用VB編制設(shè)計(jì)程序時(shí)，

84、只需要針對(duì)這些事件進(jìn)行編碼，而不需要編制具有明顯的開(kāi)始和結(jié)束標(biāo)志的程序。</p><p>　　5、具有強(qiáng)大的功能與開(kāi)放的特點(diǎn)。VB語(yǔ)言的語(yǔ)法雖然不算復(fù)雜，但是卻可以實(shí)現(xiàn)較為繁雜的功能，這是因?yàn)樗哂虚_(kāi)放式的特點(diǎn)。</p><p>　　VB編程界面如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 VB編程界面圖</p><p>　　4.2 對(duì)M

85、ITSUBISHIB變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置</p><p>　　對(duì)變頻器進(jìn)行初始化的參數(shù)設(shè)置，才能保證VB程序能正?？刂票P(pán)類(lèi)零件HUB機(jī)器人的運(yùn)作。其變頻器面板MITSUBISHI如圖4-2所示。</p><p>　　變頻器參數(shù)Pr.79用于設(shè)置運(yùn)行模式，本次設(shè)計(jì)中Pr.79參數(shù)可以設(shè)置為除1以外的任意值，因?yàn)樾枰獊?lái)自外部程序即VB程序發(fā)出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以必須將工作模式置于外部模式

86、。其變頻器運(yùn)行模式范圍如圖4-3所示。</p><p>　　圖4- 2 MITSUBISHI變頻器面板</p><p>　　圖4-3 變頻器運(yùn)行模式</p><p>　　首先，設(shè)置變頻器79號(hào)參數(shù)，根據(jù)圖4-3變頻器運(yùn)行模式使其工作于模式2，通過(guò)面板上的按鈕PU/EXT可以切換到EXT模式，這樣就可以使變頻器受外部信號(hào)控制。</p><p&g

87、t;　　MITSUBISHI變頻器面板操作類(lèi)型及實(shí)施方法，如表4-1所示。</p><p>　　表4-1 MITSUBISHI變頻器面板操作類(lèi)型及實(shí)施方法</p><p>　　2、MITSUBISHI變頻器基本操作步驟，如圖4-4。</p><p>　　圖4-4 MITSUBISHI變頻器基本操作</p><p>　　MITSUBISHI變

88、頻器79號(hào)參數(shù)設(shè)置</p><p>　　接通電源后，首先，等待變頻器出現(xiàn)監(jiān)視畫(huà)面，然后一起按下PU/EXT和MOD兩個(gè)按鈕，在持續(xù)一會(huì)兒之后可以看到閃爍的信號(hào)，即可進(jìn)入79號(hào)參數(shù)，進(jìn)行設(shè)置。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)變頻器上左側(cè)選鈕，直至顯示79 - 2后，按下SET鍵確定。此時(shí)，變頻器工作于模式2，通過(guò)按鈕PU/EXT可以切換到EXT即外部模式，這是我們預(yù)期希望的變頻器工作模式。<

89、/p><p>　　4.3 VB對(duì)AMPCI-9102數(shù)據(jù)采集卡函數(shù)的調(diào)用</p><p>　　在使用時(shí)用戶(hù)可直接通過(guò)VB編程軟件調(diào)用函數(shù)Am9102.dll而不用具體的關(guān)心I/O端口，通過(guò)調(diào)用Am9102.dll完成輸入輸出操作。全部函數(shù)如下：</p><p>　?。?）打開(kāi)AMPCI設(shè)備：</p><p>　　函數(shù)：BOOL _stdcall

90、AM9102_Open(handle *phPLX9052, word nCardNum)</p><p>　　功能：打開(kāi)AMPCI-9102卡 </p><p>　　入口有效參數(shù)：nCardNum = 0，1，2，3……</p><p>　　出口返回值：1—打開(kāi)設(shè)備成功，0—打開(kāi)設(shè)備失敗</p><p>　?。?）對(duì)某通道模擬量進(jìn)行一次A/

91、D變換：</p><p>　　函數(shù)：函數(shù)：WORD _stdcall AM9102_AD(handle hPLX9052, word CH, word Gain)</p><p>　　功能：對(duì)某通道模擬量進(jìn)行一次A/D變換</p><p>　　有效的入口參數(shù)：CH是通道號(hào)，其取值區(qū)間為0-15，對(duì)應(yīng)的模擬量輸入通道為0-15</p><p>

92、　　Gain-增益，取值范圍0-3，對(duì)應(yīng)程控放大倍數(shù)1/2/4/8</p><p>　　出口返回值：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，輸出范圍0000-0FFF</p><p>　?。?）某通道模擬量輸出進(jìn)行一次D/A變換：</p><p>　　函數(shù)：函數(shù)：void _stdcall AM9102_da(handle hPLX9052, word CH, word date)<

93、/p><p>　　功能：輸出一次D/A變換 </p><p>　　有效的入口參數(shù)：CH是通道號(hào)，其取值區(qū)間為0-3，對(duì)應(yīng)D/A模擬量輸出通道1-4</p><p>　　date-D/A轉(zhuǎn)換數(shù)值，取值范圍0000-0FFF</p><p><b>　　出口返回值: 無(wú)</b></p><p>　　（4）

94、16BIT開(kāi)關(guān)量輸出：</p><p>　　函數(shù)：void _stdcall AM9102_do(handle hPLX9052, word date)</p><p>　　功能：輸出16BIT數(shù)字量</p><p>　　入口有效參數(shù)：date-輸出數(shù)值，取值范圍0000-FFFF</p><p><b>　　出口返回值: 無(wú)&l

95、t;/b></p><p>　?。?）16BIT開(kāi)關(guān)量輸入：</p><p>　　函數(shù)：word _stdcall AM9102_DI(handle hPLX9052)</p><p>　　功能：讀入16BIT數(shù)字量輸入狀態(tài)</p><p><b>　　入口有效參數(shù)：無(wú)</b></p><p&

96、gt;　　出口返回值: DI-輸出數(shù)值范圍0000-FFFF</p><p>　?。?）寫(xiě)計(jì)數(shù)定時(shí)器82C54-A或82C54-B </p><p>　　函數(shù)：void _stdcall AM9102_WR8254(handle hPLX9052, word CS, word CH, word date)</p><p>　　功能：寫(xiě)計(jì)數(shù)定時(shí)器82C54計(jì)數(shù)數(shù)值或控

97、制字</p><p><b>　　入口有效參數(shù)：</b></p><p>　　CS-0或1：0時(shí)寫(xiě)82C54-A,1時(shí)寫(xiě)82C54-B</p><p>　　CH-寄存器號(hào)：取值范圍0-3，0/1/2對(duì)應(yīng)82C54通道0/1/2的數(shù)據(jù)寄存器，3為選擇寫(xiě)控制寄存器。date為要寫(xiě)入的數(shù)值：它的取值區(qū)間是0000-00FF,需要寫(xiě)入的計(jì)數(shù)值或控制字，

98、需要留意的是，當(dāng)82C54工作在16位計(jì)數(shù)工作方式時(shí),計(jì)數(shù)值應(yīng)該分兩次寫(xiě)到82C54,而此時(shí)82C54是8位數(shù)據(jù)操作。</p><p><b>　　出口返回值：無(wú)</b></p><p>　?。?）關(guān)閉AMPCI設(shè)備：</p><p>　　函數(shù)：void _stdcall AM9102_Close(HANDLE hPLX9052)</p

99、><p>　　功能：關(guān)閉某一AMPCI9102卡</p><p><b>　　入口有效參數(shù)：無(wú)</b></p><p><b>　　出口返回參數(shù)：無(wú)</b></p><p>　　4.4 盤(pán)類(lèi)零件HUB機(jī)器人Y軸程序運(yùn)行調(diào)試與整機(jī)運(yùn)行程序編制</p><p>　　4.4.1程序運(yùn)行

100、調(diào)試</p><p>　　根據(jù)程序運(yùn)行調(diào)試過(guò)程，可以判定是否能預(yù)期達(dá)到預(yù)定位置或者實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能，從而檢查是否機(jī)構(gòu)配合或者變頻器設(shè)置等方面是否存在問(wèn)題。待調(diào)試完成后，編制相應(yīng)所需程序，以備調(diào)用。</p><p><b>　　工程</b></p><p><b>　　1、軌跡仿真基礎(chǔ)</b></p><p&

101、gt;　　設(shè)置起始點(diǎn)：PSet (500, 100)，編程示例：</p><p>　　Private Sub Command2_ Press()</p><p>　　PSet (500, 100)</p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　測(cè)試軌跡是否按預(yù)期進(jìn)行：利用LINE-STEP（60

102、,20），vbGreen，改變坐標(biāo)數(shù)據(jù)，測(cè)試軌跡仿真過(guò)程，用vbRed、vbGreen等控制界面軌跡走線顏色。編程示例：</p><p>　　Private Sub Command1_Press ()</p><p>　　Line -Step(50, 30), vbGreen</p><p><b>　　End Sub</b></p>

103、;<p>　　測(cè)試電機(jī)正反轉(zhuǎn)是否按控制程序預(yù)期實(shí)施：用Yz、Yf控制Y電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)一步，用YJz、YJf接受鍵盤(pán)連續(xù)控制Y電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。編程示例：</p><p>　　Private Sub Command3_Click()</p><p>　　For a= 1 To 125 ‘讓Y電機(jī)連續(xù)反轉(zhuǎn)125步</p><p><b>　　Y

104、f</b></p><p><b>　　Next</b></p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　4.4.2 整機(jī)運(yùn)行程序編制</p><p><b>　　1、主函數(shù)：</b></p><p>　　Privat

105、e Sub Main()</p><p>　　Dim back As Integer </p><p>　　back = AM9102_Open(hPLX9052, 0) '0為AMPCI9102卡號(hào)</p><p><b>　　'判斷返回?cái)?shù)值</b></p><p>　　If back = 0 Th

106、en</p><p><b>　　End If</b></p><p>　　XLNCL.Show</p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　2、對(duì)主軸的參數(shù)的設(shè)置：</p><p>　　Option Explicit</p><

107、;p>　　''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''&#

108、39;'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''&#

109、39;'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''&#

110、39;'''''''''''</p><p>　　Public Const chuantong As Integer = 5 'PCI輸入通道，1-16腳分別代表0-15通道</p><p>　　Public Const kongchu As Integer = 0

111、 'PCI輸出通道，1-4腳分別代表0-3通道</p><p>　　Public Const danzhuanzeng As Integer = 100 '單位轉(zhuǎn)速增減量</p><p>　　Public Const zuidazhuan As Integer = &HFFF '最大轉(zhuǎn)速到4095&l

112、t;/p><p>　　Public Constzuixzhuan As Integer = 0 '最小轉(zhuǎn)速為0</p><p>　　'Public Const OriginSpeed As Integer = 25</p><p>　　Global shuru As Integer, shuchu As Intege

113、r</p><p>　　'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''&

114、#39;'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''&

115、#39;'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''&

116、#39;''''''''''''''</p><p>　　Public SubSz()</p><p>　　shuru = shuru + danzhuanzeng</p><p>　　If shuru > zuidazhuan Then shuru

117、 = zuidazhuan</p><p>　　shuchu = shuru</p><p>　　Call AM9102_DA(hPLX9052, kongchu, shuru)</p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　Public Sub YJZ()</p><p&g