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文檔簡介
1、0基于PLC的四自由度電動機械手的控制設計摘要:要:所介紹的電動機械手由電控機械手、yz軸絲杠組、手轉動機構、旋轉底盤等機械部分組成,在PLC控制下,它可在行程范圍內(nèi)將物體從一點搬運至另一任意點,可置放于各種不同生產(chǎn)線或物流流水線中。關鍵詞關鍵詞:機械手;PLC;步進電機中圖分類號:TP241文獻標志碼:A文章編號:DesignoftheControlSystemof4dimensionMotdrivenMechanicalManipu
2、latBasedonPLCAbstract:Motdrivenmechanicalmanipulatdisscussedinthispaperconsistsofpoweroperatedmechanicalmanipulatyaxiszaxisscrewlevermodulesrotatrymechanismofmanipulatrotatedplateatthebottometc.OnthecontrolofPLCsystemitc
3、antakebodiesfromoneplacetoanotherintherangeofitsjourney.Itcanbeplacedondifferentmanufactureassemblylinesgoodscirculationlines.KeyWds:mechanicalmanipulatPLCstepmot隨著微電子技術、計算機和現(xiàn)代控制理論的不斷完善,機械手技術也快速發(fā)展。按實現(xiàn)功能和驅動方式劃分,機械手可以分為很多種
4、。僅就驅動方式,就有氣動(或液動)、電動和電氣混合等。為實現(xiàn)不同的功能,有3個自由度的,也有4、5個自由度的,甚至還有6個自由度的。本文中,筆者僅論述基于PLC技術的4個自由度電動機械手的控制設計,它能滿足絕大多數(shù)場合的搬運需要,并且可用于教學實驗,具有良好的示范性和教學性。14軸聯(lián)動簡易機械手的結構及動作過程如圖1所示,搬運一個零件,一般需要4個自由度確定其位置:3個坐標確定其空間位置;1個角度坐標確定其擺放方位。本文中確定空間位置的
5、3個坐標分別是角度A、Y軸坐標Y1和Z軸坐標Z1;擺放方位(方位角)由零件長度方向的軸線與X軸形成的夾角B確定。通常情況下,4個自由度的機械手即可滿足大多數(shù)搬運需求。4個自由度電動機械手的結構如圖2所示。它由電磁鐵控制的機械手1、YZ軸絲杠組2、手轉動機構3、旋轉底盤4、物料輸送帶5、PLC6、控制面板7、步進電機驅動器8和24V電源9等組成。2其工作流程如下:1)當被搬運物體到達預定位置時,通過光電開關發(fā)出信號,機械手系統(tǒng)開始動作;3
6、臺步進電機分別控制旋轉運動、橫向運動和上下運動,手轉動機構驅動機械手旋轉一個方位角,然后電磁鐵通電,機械手夾住物體。2)步進電機驅動縱軸上升,另一個步進電機驅動橫軸開始向前走動;轉盤步進電機轉動使機械手整體運動,轉到物體接收處。3)步進電機再次驅動縱軸下降(或上升),到達指定位置后,電磁鐵斷電,機械手松開物體。4)系統(tǒng)回位,準備下一次動作。2控制器件選型為使控制較為精確,對各種關鍵器件的類型應有所選擇。21步進電機及其驅動器步進電機是將
7、電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載情況下,電機的轉速及停止位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù),而不受負載變化的影響。即給電機加一個脈沖信號,電機就轉過一個步距角。雖然步進電機已被廣泛應用,但步進電機并不能像普通的直流電機和交流電機一樣在常規(guī)下使用,它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用[1](見圖4)。選擇電機一般應遵循圖3所示的步驟[2]。圖3步進電機選擇步驟圖4控制系統(tǒng)結構框圖本文中的機械手主
8、要用于教學,故所需精度不很高,力矩也不要太大??v軸(Z軸)、橫軸(Y軸)和手轉動電機選用的是廣州瑞寶公司的17HD000518型兩相混合式步進電機,步距角為1.8,電流DC0.28A相,最大靜力矩≥160103Nm。旋轉底座選用23HD002025型步進電機,步距角為1.8,電流DC0.6A相,最大靜力矩≥330103Nm。所選用的步進電機驅動器是RB2304ME型細分驅動器,驅動電壓為DC12~40V,采用雙極恒流斬波方式,可減少電機
9、噪音。輸出電流從0~3A相連續(xù)可調(diào)。設有128檔等角恒力矩細分,最大200細分。輸入信號光電隔離,標準單脈沖接口,有脫機保持功能,半密閉式機殼可適應更惡劣的工況環(huán)境,提供節(jié)能的自動半電流方式,減少電機發(fā)熱。2.2電磁鐵系統(tǒng)中電磁鐵的作用是利用電磁吸引力操縱機械手以完成預期動作。應根據(jù)負載的要求選擇電磁鐵的種類和結構形式,然后根據(jù)控制系統(tǒng)的電壓選擇電磁鐵的線圈電壓。電磁鐵的功率應不小于制動或牽引功率。本文中的機械手選用DC24V直流電磁鐵
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