机电一体化技术综合应用实例精品文档
合集下载
机电一体化应用实例
作是由电磁线圈通电后吸引打印针来完成，所以打印针的驱动电路实际上 就是驱动电磁线圈的过程。因为要求打印针击打色带有一定的力度和速度， 所以通常用高电压来驱动电磁线圈。如图7-11所示为打印针的驱动电路， 由24只开关管VT1~VT24驱动24针线圈，当门阵列数据锁存器的H1~H24端 口输出为高电平时，相应位的开关管导通，对应打印针线圈通入电流，打 印针出针，打印出一个点；当H1~H24端口输出为低电平时，相应位置的 开关管截止，打印针收针。H1~H24是用VX电压偏置输出的，以保证打印 动作稳定性。为了使打印针出针有较大的瞬时冲量，采用+35 V电压驱动， 且因线圈的电阻只有几十欧姆，线圈中产生较大电流，以满足打印针出针 所需冲量。当驱动打印针线圈的开关管截止时，在线圈中将产生高于驱动
• 当一行数据打印结束后（以回车符作为行结束命令），字车快速回到初始 位置，此时初始位置传感器动作，将信息送入微处理器，微处理器开始执 行下一行的打印任务，首先给走纸步进电动机发出走纸一行的命令，然后
• 由于打印头每次所能打印的字符最大高度是固定的，在打印大字符时，每 一行无法打印出一行字符，需要多次换行后才能实现，所以打印机每一行
• （2）字车电动机驱动电路。字车电动机在打印过程中通过齿轮和同步带 驱动固定在同步带上的字车左右移动。与走纸电动机一样，字车电动机也 是一个四相步进电动机，其通常采用集成电路驱动，但是仅用单电压供电。 如图7-13所示，脉冲和控制信号通过微处理器输出后加在环形分配器74HC 191上，然后通过功率放大器放大，驱动步进电动机运行。
7.1.1 针式打印机简介
图7-2 点阵式字符的形成和列数据
7.1.2 针式打印机的结构
• 针式打印机的主要任务是在系统的控制下各部分协 调工作，实现打印头横向左右移动、打印纸纵向移 动以及打印针的击打等任务，将计算机传送来的数 据打印在纸上，同时对打印机的工作状态进行实时 检测等。针式打印机是一种典型的机电一体化产品， 由于执行电动机是步进电动机并且没有反馈部分， 因此，它的控制系统属于开环控制系统。针式打印 机的组成如图7-3所示，主要由机械部分和电路部分 组成。
• 当一行数据打印结束后（以回车符作为行结束命令），字车快速回到初始 位置，此时初始位置传感器动作，将信息送入微处理器，微处理器开始执 行下一行的打印任务，首先给走纸步进电动机发出走纸一行的命令，然后
• 由于打印头每次所能打印的字符最大高度是固定的，在打印大字符时，每 一行无法打印出一行字符，需要多次换行后才能实现，所以打印机每一行
• （2）字车电动机驱动电路。字车电动机在打印过程中通过齿轮和同步带 驱动固定在同步带上的字车左右移动。与走纸电动机一样，字车电动机也 是一个四相步进电动机，其通常采用集成电路驱动，但是仅用单电压供电。 如图7-13所示，脉冲和控制信号通过微处理器输出后加在环形分配器74HC 191上，然后通过功率放大器放大，驱动步进电动机运行。
7.1.1 针式打印机简介
图7-2 点阵式字符的形成和列数据
7.1.2 针式打印机的结构
• 针式打印机的主要任务是在系统的控制下各部分协 调工作，实现打印头横向左右移动、打印纸纵向移 动以及打印针的击打等任务，将计算机传送来的数 据打印在纸上，同时对打印机的工作状态进行实时 检测等。针式打印机是一种典型的机电一体化产品， 由于执行电动机是步进电动机并且没有反馈部分， 因此，它的控制系统属于开环控制系统。针式打印 机的组成如图7-3所示，主要由机械部分和电路部分 组成。
第6章 机电一体化系统设计及应用举例
1、步进电动机与丝杠联接
直连式示意图 1—车床支架 2—销钉 3—联轴套 4—步进电动机
齿轮连接示意图
6 机电一体化系统设计及应用举例
2、步进电动机与床身的联接
固定板联接示意图 1—床身 2—齿轮箱 3—变速齿轮 4—丝杠支架
变速箱联接示意图 1—床身 2—圆柱套筒 3—联接板 4—步近电动机 5—齿轮 6—丝杠托架 7—丝 杠
6 机电一体化系统设计及应用举例
六、制作与调试
制作与调试是系统设计方案实施的一项重要内容。根据循环设 计及系统设计的原理，制作与调试分为两个步骤：第一步是功 能模块的制作与调试；第二步是系统整体安装与调试。
6 机电一体化系统设计及应用举例
第二节 机电一体化系统设计应用举例 ———数控机床
一、数控机床的组成
控制软件是为完成机床数控而编制的系统软件，因为各数控系统的功能 设置、控制方案、硬件线路均不相同，因此在软件结构和规模上相差很 大，但从数控的要求上看，控制软件应包括输入数据预处理、插补运算、 速度控制、自诊断和管理程序等模块。
6 机电一体化系统设计及应用举例
1、数据输入模块 系统输入的数据主要是零件的加工程序 （指令），一般通过键盘、光电读带机或盒式磁带等输入， 也有从上一级微机直接传入的（如CAD/CAM系统）。系统中所 设计的输入管理程序通常采用中断方式。例如，当读带机读 入一个数据后，就立即向CPU发出中断，由中断服务程序将该 数据读入内存。每按一次键，键盘就向CPU发出一次中断请求， CPU响应中断后就转入键盘服务程序，对相应的按键命令进行 处理。 2、数据处理模块 输入的零件加工程序是用标准的数控语言 编写的ASCII字符串，因此，需要把输入的数控代码转换成系 统能进行运算操作的二进制代码，还要进行必要的单位换算 和数控代码的功能识别，以便确定下一步的操作内容。
《 机电一体化系统设计及应用实例 》
图6-5 柔性制造系统的组成
图6-6所示是一个具有装配功能的柔性制造系统。 柔性制造系统的主要特点有：柔性高，适应多品种中、 小批量生产；系统内的机床工艺能力上是相互补充和 相互替代的；可混流加工不同的零件；系统局部调整 或维修不中断整个系统的运作；多层计算机控制，可 以和上层计算机联网；可进行三班无人干预生产。
两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工 自动化的基础上实现了物料流和信息流的自动化。其 基本组成部分有：
自动化加工设备、工件储运系统、刀具储运系统 和多层计算机控制系统等。
1.自动化加工设备 组成FMS的自动化加工设备有数控机床、加工中 心、车削中心等，也可能是柔性制造单元。
2.工件储运系统 FMS工件储运系统由工件库、工件运输设备和更 换装置等组成。工件库包括自动化立体仓库和托盘 （工件）缓冲站。工件运输设备包括各种传送带、运 输小车、机器人或机械手等;工件更换装置包括各种机 器人或机械手、托盘交换装置等。
3. FMS的刀具储运系统由刀具库、刀具输送装置和 交换机构等组成。
4.
FMS可以根据生产需要配置辅助设备。辅助设备 一般包括自动清洗工作站,自动去毛刺设备,自动测量设 备,集中切屑运输系统和集中冷却润滑系统等。
图6-4 FMS控制系统实例
5. FMS的控制系统采用三级控制，分别是单元控制级、 工作站控制级、设备控制级。图6-4就是一个FMS控制系 统实例，系统包括自动导向小车（AGV）、TH6350卧式 加工中心、XH714A立式加工中心和仓储设备等。 （1）设备控制级。 （2）工作站控制级。 （3）单元控制级。 图6-5是一种较典型的FMS，四台加工中心直线布置， 工件储运系统由托盘站2、托盘输送车4、工件装卸工位3 和布置在加工中心前面的托盘交换装置12等组成。
机电一体化应用实例共55页
体化应用实例
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
第章机电一体化系统设计及应用实例
机电一体化系统设计
23
第6章机电一体化系统设计及应用实例
图6-9 CIMS的组成
机电一体化系统设计
24
第6章机电一体化系统设计及应用实例
2. CIMS的关键技术 （1）信息集成。 （2）过程集成。 （3）企业集成。
机电一体化系统设计
25
第6章机电一体化系统设计及应用实例
6.2 数控机床
6.2.1 一般数控机床通常是指数控车床、数控铣床、数
控镗铣床等，它们的下述特点对其组成自动化制造系 统是非常重要的。
1. 2.自动化程度高 3.加工精度高且质量稳定
机电一体化系统设计
26
第6章机电一体化系统设计及应用实例
4.生产效率较高 5. 6. 现代数控机床一般都具有通信接口，可以实现上层计 算机与数控机床之间的通信，也可以实现几台数控机床之 间的数据通信，同时还可以直接对几台数控机床进行控制。 通信功能是实现DNC、FMC、FMS的必备条件。 图6-10是数控装置的基本组成框图。图6-10中的4为数 控系统，它是数控机床的核心环节。
工件表面上铣削各种形状机的电沟一槽体、化凸系台统、设平计面等。
33
第6章机电一体化系统设计及应用实例
车削中心回转刀架通常可装刀具12～16把，这对无人 看管柔性加工来说是不够的。因此，有的车削中心装备有 刀具库，刀库有筒形或链形，刀具更换和存储系统位于机 床一侧，刀库和刀架间的刀具交换由机械手或专门机构进 行。
6.1.1 1.刚性半自动化单机 除上、下料外，机床可以自动完成单个工艺过程
的加工循环，这样的机床称为刚性半自动化机床。
2. 它是在刚性半自动化单机的基础上增加了自动上、 下料等辅助装置而形成的自动化机床。
机电一体化系统设计
第六章 机电一体化系统设计及应用实例
2. FMC的基本控制功能
FMC的基本控制功能包括： （1）单元中各加工设备的任务管理与调度。 （2）单元内物流设备的管理与调度。 （3）刀具系统的管理。图6-2所示为一以加工回转 体零件为主的柔性制造单元。 6 机电一体化系统设计
第6章机电一体化系统设计及应用实例
图6-2 柔性制造单元 机电一体化系统设计
柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell）由单台
数控机床、加工中心、工件自动输送及更换系统等组 成。
机电一体化系统设计
5
第6章机电一体化系统设计及应用实例 1. FMC控制系统 FMC控制系统一般分为两级，分别是单元控制级和 设备控制级。 （1）设备控制级。 （2）单元控制级。
第6章机电一体化系统设计及应用实例 6.2.3车削中心 车削中心比数控车床工艺范围宽，工件一次安装，几乎 能完成所有表面的加工，如内、外圆表面，端面，沟槽，内、 外圆及端面上的螺旋槽，非回转轴心线上的轴向孔和径向孔 等。
车削中心回转刀架上可安装如钻头、铣刀、铰刀、丝锥
等回转刀具，它们由单独的电动机驱动，也称自驱动刀具。 在车削中心上用自驱动刀具对工件的加工分为两种情况：一
刚性自动线。
机电一体化系统设计
19
第6章机电一体化系统设计及应用实例
图6-7 柔性制造线示意图 机电一体化系统设计
20
第6章机电一体化系统设计及应用实例 6.1.5 柔性装配线(FAL) 柔性装配线（FlexibleAssemblyLine）通常由装配 站、物料输送装置和控制系统等组成。 1.装配站 FAL中的装配站可以是可编程的装配机器人,不可 编程的自动装配装置和人工装配工位。 2.物料输送装置 3.控制系统
机电一体化技术应用实例
机电一体化技术
第7章 应用实例
7.1 针式打印机 7.1.1 针式打印机简介
• 针式打印机是使用较早且应用广泛的一种办公用的机电一体化产品，
又称为撞击式打印机。它的工作原理类似于用复写纸复写，完成打印
功能的是打印头内部的多支金属打印针（常见的为24针和9针），打 印头在纸张和色带上运动，当指定的打印针到达指定的位置时，便会
• 打印机的存储器按功能分为输入数据缓冲存储器、中间数 据缓冲存储器、监控程序存储器、西文和汉字字符点阵存 储器(字库)等。
7.1.2 针式打印机的结构
• I/O电路用来实现微处理器和各种状态传感器、控制电动机以及计算机之 间的信息交换，是微处理器和外部进行通信的接口。 • 在工作过程中，微控制器接收上位计算机的命令和数据，根据打印命令来 确定每行和每列需要打印字符的数量，再根据打印数据从字库中提取出相 应字符的字形码，按照字形码的点阵要求发出执行命令，驱动打印针和字 车步进电动机运行，实现了一行数据的打印任务。 • 当一行数据打印结束后（以回车符作为行结束命令），字车快速回到初始 位置，此时初始位置传感器动作，将信息送入微处理器，微处理器开始执 行下一行的打印任务，首先给走纸步进电动机发出走纸一行的命令，然后 开始新的一行的打印。 • 由于打印头每次所能打印的字符最大高度是固定的，在打印大字符时，每 一行无法打印出一行字符，需要多次换行后才能实现，所以打印机每一行 打印的数据不一定是完整的一行字符。 • 另外，微处理器还要执行打印机的状态检测。开机后首先自检，如果自检 不能通过，则进行相应的报警处理。在打印过程中，每打印一行的任务之 前，先进行打印机的状态检测，包括打印头初始位置检测、纸尽和纸张检 测、打印头温度检测等。
7.1.2 针式打印机的结构
第7章 应用实例
7.1 针式打印机 7.1.1 针式打印机简介
• 针式打印机是使用较早且应用广泛的一种办公用的机电一体化产品，
又称为撞击式打印机。它的工作原理类似于用复写纸复写，完成打印
功能的是打印头内部的多支金属打印针（常见的为24针和9针），打 印头在纸张和色带上运动，当指定的打印针到达指定的位置时，便会
• 打印机的存储器按功能分为输入数据缓冲存储器、中间数 据缓冲存储器、监控程序存储器、西文和汉字字符点阵存 储器(字库)等。
7.1.2 针式打印机的结构
• I/O电路用来实现微处理器和各种状态传感器、控制电动机以及计算机之 间的信息交换，是微处理器和外部进行通信的接口。 • 在工作过程中，微控制器接收上位计算机的命令和数据，根据打印命令来 确定每行和每列需要打印字符的数量，再根据打印数据从字库中提取出相 应字符的字形码，按照字形码的点阵要求发出执行命令，驱动打印针和字 车步进电动机运行，实现了一行数据的打印任务。 • 当一行数据打印结束后（以回车符作为行结束命令），字车快速回到初始 位置，此时初始位置传感器动作，将信息送入微处理器，微处理器开始执 行下一行的打印任务，首先给走纸步进电动机发出走纸一行的命令，然后 开始新的一行的打印。 • 由于打印头每次所能打印的字符最大高度是固定的，在打印大字符时，每 一行无法打印出一行字符，需要多次换行后才能实现，所以打印机每一行 打印的数据不一定是完整的一行字符。 • 另外，微处理器还要执行打印机的状态检测。开机后首先自检，如果自检 不能通过，则进行相应的报警处理。在打印过程中，每打印一行的任务之 前，先进行打印机的状态检测，包括打印头初始位置检测、纸尽和纸张检 测、打印头温度检测等。
7.1.2 针式打印机的结构
电工过程中的机电一体化应用案例二三例
通过 机 电一 体 化 技 术 的 利 用 ， 以 大 大 提 高生 产 效 率 ， 可 实现 经 济 效 益 基础 设施 及基 础元件 的研 究 ， 以至 于某 些生 产过程 长 期被 最 大化 。 文从 对机 电一 体 化 技 术 的 发展 历程 介 绍 人 手 ， 细 列 举 了 本 详
电工过程 中的机 电一体化应用案例二三例
查向 东 （ 常熟市 第一人民医 院）
摘 要 ：机 电一 体 化 技 术 是 在 ７ Ｏ年 代 电子 计 算机 问 世 以 来 的 一 施 目前 ， 电一体化 技 术 的推 广 中仍存在 一 些 问题 ， 机 主要 项新兴技术 ， 它是 电子 技 术 和 机 械 技 术 的 完美 结 合 。 在 电工运 用 中 ，
一
一
，
机 电一体化 技术 主要 是在技 术和 装备两 个 方面。 电一体 械 技 术 的 发 展 。 机 通 常 ， 型机 械 的制 造 一般 有 三 种 方法 ： 微 一是 采 用 半 化 技 术 主 要是 电子技 术 和机 械 制造 的结 合 过 程 中积 累 的 导体 微 细加 工技 术在 硅片 上进 行光 刻腐蚀 制作 ： 二是利 用 各种 知识 经验 和操作 技 术 ； 技术 装备 则主 要 是指应 用机 电
电工 过程 中机 电一 体 化 技 术 应 用 的几 个 案 例 来 说 明 这项 应 用 。
一
提 降低维 修 率和返 厂率 ， 也将有 利于 这 当今 经 济发 展 对 电工 设备 的 要 求 不再 局 限 于 提高 质 工 艺 ， 高设 备质 量 ， 自主品牌 的推 广。 量 和 降低 成本 ，更 好 的满足人 民 日益增 长 的物质 需 求 ， 而 ２ 电工过 程 中机 电一体 化 的应用 案例 是 更加 看 重更 新 换代 ， 高科 技含 量 ， 提 尽早 达 到 世 界 先进 ２１ 微机 械技 术 微 机械 技 术 ， ． 也称 为 电子机 械 系统 ， 水平。 在积 极发 展 电工制造 业 的过程 中 ， 需要采 用新材 料 、 出现于 ８ ０年代 后期 ，是机 电一体 化 技术 中 高科技含 量 的 新 方法 、 新技 术革 新传 统 电工产 业 ， 在这 个探 索过 程 中 ， 大 力 推动 电工一 体 化 发展 就 是机 电产 业 发展 的核 心 内 容 之 个重 要 的发展 方 向。这一应 用是从 微型化 的传 感器开 始 ０年代 中期 ， 电极 阵列探 针在 美国斯坦 福 大学 脑 是 发展 电子 工 业 的关键 所 在 ， 大力 推 动 电工 过 程 中机 发展 的。６ 诞生 ， 这标 志着机 电一体 化微机 械技 术 的开始。随后 ， 斯坦 电一体化 的应 用将是 未来 电工 制造业 发展 的重中 之重。 福 大学有 成功 的开 发 出新一代 的微 型硅 片压 力传 感器 ， 美 １ 电工过 程 中的机 电一体 化技 术概 述 ０ １１ 机 电一体 化 的概 念 机 电一体 化 技术 是 电子 计 算 国加 利福 尼 亚大 学柏 克莱 分校 也 制作 出直 径仅 ６ ｍｍ 的 ． 硅 马达 。 种新 型硅 马达是利 用硅 片上刻蚀 成 的定子 与 转 这 机 问世 以来 的一 项新 兴 技术 ， 它是 电子 技 术和机 械 技术 的 利 完 美结 合 ， 机 械工业 、 是 电子计 算机 工业 、 电子 技 术与 数 子 之间 的静 电力来 驱动 ， 用 了半导体 可 以进行 微细 加工 微 的特 质 ， 引起 了 电器 制造 业 的广泛 关注 ， 并作 为高 新 技术 字化控 制工 程 之间形 成 的交 叉学 科 ，其彼 此交叉 融合 、 相 微机械 技术 的研究 席卷 全球 ， 日、 美、 德 互 渗透 。 电一体 化技 术 的发展 一 方面依 赖 于 已有工业 技 被推 广开 来。此后 ， 机 等 国家还 为此定 期举行 学术 研讨 会议 ， 大地 推动 了微 机 极 术 的 发展进 步 ，一 方面 有推 动 已有工 业技 术 的发展 革新。
机电一体化技术实例
热泵冷风型空调器制热工作原理
❖ 热泵冷风型空调器制热工作原理如图所示。图为热泵冷风型空调器制热 时制冷剂流动路线，由压缩机排出的高压高温蒸汽，经过换向阀进入室 内换热器(冷凝器功能)，冷凝散热后经毛细管流入室外换热器吸热气化， 制冷剂蒸汽再经过换向阀进入压缩机的吸气口，经压缩进行再循环。结 果是从室内换热器送出的是热风—即制热。
三、模糊洗衣机的模糊推理
在模糊洗衣机中，浑浊度、布质、布量等都是 通过对现行状态的检测，再通过模糊推理得出 的。
在模糊推理中，需要考虑推理的前件和后件， 也即是推理的输入条件和输出结果，在模糊洗 衣机中，主要是要考虑布质、布量、水温和肮 脏程度这几种条件，而从这些条件求取水位， 洗涤时间和水流，漂洗方式和脱水时间等。
发
接发
接
射
收射
收
红外线传 感器
排水阀
（a）
（b）
图7-2 混浊度检测原理
（c）
透光度
透光度
t
透光度
（a）
油污
泥污 t
（c）
轻污 重污
透光度
（b）
液体洗涤剂 粉末洗涤剂 （d）
图7-3 洗涤过程中透光度变化情况
2．布量和布质的检测
布量和布质的检测是在洗涤之前进行的。在水 位为一定的时候，布量和布质的不同就会产生 不同的布阻抗。通过给定一定的水位，然后在 这个给定水位的条件下使方电机进行间断旋转， 则不同布阻抗就会使主电机制动的性能不同， 利用主电机在不同布阻抗时的制动特性就可以 推断出布质和布量。
18
触发
R10
电路
PC7
R9
PC6 触发电路
PC5 触发电路
PC4 触发电路
PC3
机电一体化综合设计实例
➢滚珠丝杠的选择与计算 ➢电机的选择计算 ➢同步齿型带的设计计算
四、机器人控制系统设计
上
运
位
动
计
控
算
制
机
器
驱动器1 编码器1 驱动器2 编码器2
驱动器3 编码器3 驱动器4 编码器4
伺服电机1
伺服电机2 伺服电机3
SCARA 机器人 机构
伺服电机4
图7.28 控制系统连线图
图7.29 伺服驱动器控制信号连线
Fz : Fx : Fy 1: 0.25 : 0.4 横切端面时的主切削力可取纵向切削力的1/2。
3. 计算丝杠的进给牵引力
Fm Fl W fg Fv Fc
fg
式中： ——导轨动摩擦系数
f g ——镶条紧固力
W ——拖板及刀架移动部分的重量
⒋ 计算丝杠的最大动载荷
Cam
3
60nm Lh
二、总体方案设计
1. 堆垛机的布置方式
直线式分布，堆垛机在巷道中取其左右单元内的货物
2. 堆垛机的机架结构
选用自重较轻的单立柱型堆垛机
3. 堆垛机水平行走机构
地面驱动式
4. 堆垛机起升机构
钢丝绳作为柔性件
5. 堆垛机的货叉机构
差动齿轮方式传动
三、堆垛机的机械系统设计
➢载荷 ➢循环寿命 ➢堆垛机伸缩货叉机构的设计计算 ➢堆垛机行走机构的设计计算 ➢堆垛机升降机构的设计计算 ➢堆垛机门架的结构设计计算
➢ 定位精度 X/Z：0.03/0.04mm。
➢ 重复定位精度 X/Z： 0.012/0.016mm。
➢ 最小进给单位 X方向（横向）：0.005mm/脉冲； Z方向（纵向）： 0.01mm/脉冲。
四、机器人控制系统设计
上
运
位
动
计
控
算
制
机
器
驱动器1 编码器1 驱动器2 编码器2
驱动器3 编码器3 驱动器4 编码器4
伺服电机1
伺服电机2 伺服电机3
SCARA 机器人 机构
伺服电机4
图7.28 控制系统连线图
图7.29 伺服驱动器控制信号连线
Fz : Fx : Fy 1: 0.25 : 0.4 横切端面时的主切削力可取纵向切削力的1/2。
3. 计算丝杠的进给牵引力
Fm Fl W fg Fv Fc
fg
式中： ——导轨动摩擦系数
f g ——镶条紧固力
W ——拖板及刀架移动部分的重量
⒋ 计算丝杠的最大动载荷
Cam
3
60nm Lh
二、总体方案设计
1. 堆垛机的布置方式
直线式分布，堆垛机在巷道中取其左右单元内的货物
2. 堆垛机的机架结构
选用自重较轻的单立柱型堆垛机
3. 堆垛机水平行走机构
地面驱动式
4. 堆垛机起升机构
钢丝绳作为柔性件
5. 堆垛机的货叉机构
差动齿轮方式传动
三、堆垛机的机械系统设计
➢载荷 ➢循环寿命 ➢堆垛机伸缩货叉机构的设计计算 ➢堆垛机行走机构的设计计算 ➢堆垛机升降机构的设计计算 ➢堆垛机门架的结构设计计算
➢ 定位精度 X/Z：0.03/0.04mm。
➢ 重复定位精度 X/Z： 0.012/0.016mm。
➢ 最小进给单位 X方向（横向）：0.005mm/脉冲； Z方向（纵向）： 0.01mm/脉冲。
机电一体化技术综合应用实例全解共52页
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
机电一体化技术综合应用实例全解
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
电工过程中的机电一体化应用案例二三例
电工过程中的机电一体化应用案例二三例作者：查向东来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2012年第09期摘要：机电一体化技术是在70年代电子计算机问世以来的一项新兴技术，它是电子技术和机械技术的完美结合。
在电工运用中，通过机电一体化技术的利用，可以大大提高生产效率，实现经济效益最大化。
本文从对机电一体化技术的发展历程介绍入手，详细列举了电工过程中机电一体化技术应用的几个案例来说明这项应用。
关键词：电工机电一体化应用案例0 引言电工制造业与我国的经济发展息息相关，无论是在工业、农业、交通运输业等国际基础建设行业，还是在人民生活中，都起着重大的作用，是推动社会经济发展的动力性因素，肩负着为各个行业提供电工设备的重任，尤其是在能源与基础设施建设方面，更是不可缺少的。
改革开放以来，随着国民经济的快速发展，电工制造业取得了长足的进步，但是与世界先进水平相比，仍存在较大的差距。
当今经济发展对电工设备的要求不再局限于提高质量和降低成本，更好的满足人民日益增长的物质需求，而是更加看重更新换代，提高科技含量，尽早达到世界先进水平。
在积极发展电工制造业的过程中，需要采用新材料、新方法、新技术革新传统电工产业，在这个探索过程中，大力推动电工一体化发展就是机电产业发展的核心内容之一，是发展电子工业的关键所在，大力推动电工过程中机电一体化的应用将是未来电工制造业发展的重中之重。
1 电工过程中的机电一体化技术概述1.1 机电一体化的概念机电一体化技术是电子计算机问世以来的一项新兴技术，它是电子技术和机械技术的完美结合，是机械工业、电子计算机工业、微电子技术与数字化控制工程之间形成的交叉学科，其彼此交叉融合、相互渗透。
机电一体化技术的发展一方面依赖于已有工业技术的发展进步，一方面有推动已有工业技术的发展革新。
机电一体化技术主要是在技术和装备两个方面。
机电一体化技术主要是电子技术和机械制造的结合过程中积累的各种知识经验和操作技术；技术装备则主要是指应用机电一体化技术制造的各种应用型产品。
机电一体化综合应用
机电一体化综合应用
机电一体化是指在工业生产和科学技术领域，将机械工程、电子技术、计算机技术、控制科学等不同领域之间的知识结合起来，形成一种全新的综合学科，以建立集信息、能量、物质于一体的新型技术体系。
在现代工业化的背景下，机电一体化已经成为机械工程技术发展的重要方向。
机电一体化在工业生产中的应用非常广泛，可以帮助企业提升自动化水平和生产效率，同时还可以减少由于人为因素引起的生产事故，保障员工的生命安全。
机电一体化技术在生产线上的应用，可以将多个生产环节进行有机结合起来，使整条生产线更加高效、稳定，减少人为干预对生产线造成的影响。
在日常生活中，机电一体化技术也得到了广泛的应用，例如智能家居、智能电动汽车等。
智能家居通过机电一体化技术将家庭各个设备进行联网，并通过计算机、智能手机等设备实现远程控制，使居民的生活更加便利、舒适。
而智能电动汽车则采用了机电一体化技术，将电池、电机等元器件进行有机结合，实现了车辆自动化控制、充电等多种功能。
因此，机电一体化技术对于现代工业和生活的发展具有非常重要的意义，随着科技的不断进步，机电一体化应用领域也会变得越来越广泛，给人们的生活带来更多的便利和舒适。
机电一体化典型实例
8 机电一体化系统典型实例8、1 机器人8、1、1 概述机器人就是能够自动识别对象或其动作,根据识别,自动决定应采取动作的自动化装置。
它能模拟人的手、臂的部分动作,实现抓取、搬运工件或操纵工具等。
它综合了精密机械技术、微电子技术、检测传感技术与自动控制技术等领域的最新成果,就是具有发展前途的机电一体化典型产品。
机器人技术的应用会越来越广,将对人类的生产与生活产生巨大的影响。
可以说,任何一个国家如不拥有一定数量与质量的机器人,就不具备进行国际竞争所必需的工业基础。
机器人的发展大致经过了三个阶段。
第一代机器人为示教再现型机器人,为了让机器人完成某项作业,首先由操作者将完成该作业所需的各种知识(如运动轨迹、作业条件、作业顺序、作业时间等)通过直接或间接的手段,对机器人进行示教,机器人将这些知识记忆下来,然后根据再现指令,在一定的精度范围内,忠实地重复再现各种被示教的动作。
第二代机器人通常就是指具有某种智能(如触觉、力觉、视觉等)的机器人,即由传感器得到的触觉、听觉、视觉等信息经计算机处理后,控制机器人完成相应的操作。
第三代机器人通常就是指具有高级智能的机器人,其特点就是具有自学习与逻辑判断能力,可以通过各类传感器获取信息,经过思考做出决策,以完成更复杂的操作。
一般认为机器人具备以下要素:思维系统(相当于脑),工作系统(相当于手),移动系统(相当于脚),非接触传感器(相当于耳、鼻、目)与接触传感器(相当于皮肤)(图8-1)。
如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样,即从智能、机能与物理能三个方面进行评价,机器人能力与生物能力具有一定的相似性。
图8-2就是以智能度、机能度与物理能度三座标表示的“生物空间”,这里,机能度就是指变通性或通用性以及空间占有性等;物理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等;智能度则指感觉、知觉、记忆、运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。
把这些概括起来可以说,机器人就是具有生物空间三座标的三元机械。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
任务三： 装配单元
2、气动控制回路
图11装配单元气动控制回路工作原理图
任务三： 装配单元
3、PLC的I/O 接线图
图12 装配单元的I/0接线图
任务三： 装配单元
3、PLC的I/O 接线图
图13 装配单元的I/0接线图
编程要点：
1）本单元的编程分为三个部分：下料部分、旋转部分和装配部分， 各部分可单独编程。
SM0.1 首次扫描
M0.0
M0.1
I0.5
I0.6
物料有 物料台无
Q0.1
推料
I0.2
推料到位
M0.2
M0.3
I0.3 推料复位
Q0.0 顶料缩回 I0.1 顶料复位
M0.4
I0.0 顶料到位
图4 供料站的顺序功能图
任务一：供料单元
5、参考程序
图5 供料站参考程序
任务二：加工单元
加工单元的基本功能：把该单元物料台上的工件送 到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回 到物料台上.
6）装配时，因为没有松开到位，要延时一下，让手爪完全松开； 在装配完毕后，仍然要等物料被机械手拿走后，程序才回到初始步
任务三： 装配单元
4、顺序功能图
装配单元的顺 序功能图（a） 下料部分顺序 功能图
M0.0
SM0.1 首次扫描
M0.1 M0.2 M0.3 M0.4
I0.1
I0.2
物料有 左无 T40
此单元共有七个传感器：
三个漫射式光电接近开关，底座 和第四层工件位置、物料台下面分 别判断料仓中有无物料、物料是否 足够、物料台有无工件。
漫射式光电接近开关的基本原 理是利用光照射到被测物体上后反 射回来的光线而工作的，它的光发 射器和光接收器处于同一侧位置， 在工作时，光发射器始终发射检测 光，若接近开关前方一定距离内出 现物体，只要反射回来的光强度足 够，则接收器接收到足够的漫射光 使开关动作改变输出的状态。
任务三： 装配单元
装配单元的基本功能：完成将该单元料仓内的黑色或白色 小圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配过程。
1、装配单元的结构组成
1）简易物料仓库 2）物料分配机构 3）物料位置变换机构 4）机械手 5）半成品工件的定位机构 6）电磁阀组 7）警示灯 8）气动摆台
图10 装配单元的结构组成
当搬运站的机械手把工件运送到装配站物料台上 时，顶料气缸伸出顶住供料单元倒数第二个工件； 挡料气缸缩回，使料槽中最底层的小圆柱工件落 到旋转供料台上，然后旋转供料单元顺时针旋转 180度（右旋），到位后装配机械手按下降气动 手爪→抓取小圆柱→手爪提升→手臂伸出→手爪 下降→手爪松开的动作顺序，把小园柱工件顺利 装入大工件中，机械手装配单元复位的同时，旋 转送料单元逆时针旋转180度（左旋）回到原位， 搬运站机械手伸出并抓取该工件，并将其运送往 物料分解站。
区域冲压气缸下方。 4）伸缩气缸上的磁性开关检测伸缩到位后，驱动冲压气
缸冲压工件，到冲压气缸下限后，冲压气缸向上缩回。 5）到冲压气缸上限后，物料台重新伸出，伸出到位后，
气动手指松开。
任务二：加工单元 ——气动控制回路
气缸的初始状态： 物料夹紧气缸松开，料台伸缩气缸伸出， 冲压气缸缩回。
当气源接通后，料台 伸出气缸的初始状态 加工单元气动控制回路工作原理图 是伸出位置。
任务二：加工单元 ——PLC的 I/O 接线图
加 工 单 元 的 I / O 接 线 图
任务二：加工单元 ——顺序功能图
SM0.1 首次扫 M0.0 描
I0.0
M0.1
物料有 T40 延时
T40
M0.2
延时到 Q0.0 夹紧
I0.1
M0.3
夹紧检 测Q0.1 料台缩 I0.3回
Q0.0 夹紧
M0.4
项目一 机电一体化技术综合应用实例
供料单元 加工单元 装配单元 分拣单元 输送单元
以2019年全国职业院校技能大赛指定设备—— YL-335A为例来介绍机电一体化技术在机电产品中 的应用。YL-335A型自动生产线实训考核装备由安 装在铝合金导轨式实训台上的供料单元、加工单元、 装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。其 中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时 也都是一个机电一体化的系统。
Q0.5
伸出
Q0.5
伸出
T37
M3.7
T37
Q0.5 伸出 I1.5 上升到位
M4.0
I0.4
I1.6
物料拿走 缩回到位
任务四： 分拣单元
分拣单元的基本功能：完成将上一单元送来的已加工、 装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流 的功能。
1、分拣单元的结构组成
分拣单元的结构组成如 图17所示。其主要结构组成 为：传送和分拣机构、传动 机构、变频器模块、电磁阀 组、接线端口、PLC模块、底 板等。
延时2s T40
延时到 Q0.0
挡料缩回
I1.0
落料状态 Q0.0 T41
挡料缩回 延时
T41
500ms
延时0.1 顶料缩回
I0.6 I0.1 顶料复位 物料有
I0.5 顶料到位
I0.1 物料无
I0.7 挡料状态
任务三： 装配单元
4、顺序功能图
装配单元的顺序 功能图（b）旋 转部分顺序功能 图
传感器介绍
扁平型光电接近传感器
引线接法： 黑：输出线 NPN输出 低电平驱动 棕：+24电源输入端 蓝：0V电源输入端
磁感应接 近开关
安装上气缸节流阀的气缸
气管接口
消声器
电源插针
汇流板
手动换向、 加锁钮
任务一：供料单元
2、气动控制回路
气动控制回路是本工作单元 的执行机构，该执行机构的控制 逻辑功能是由PLC实现的。气动 控制回路的工作原理如图2所示。 图中1B1和1B2为安装在推料缸的 两个极限工作位置的磁感应接近 开关，2B1和2B2为安装在推料气 缸的两个极限工作位置的磁感应 接近开关。1Y1和2Y1分别为控制 推料气缸和顶料气缸的电磁阀的 电磁控制端。
本站工作过程如下：系统启动后，顶 料气缸伸出顶住倒数第二个工件；推料气 缸推出，把料槽中最底层的工件推到物料 台上工件抓取位。工件到位传感器检测到 工件到位后，推出气缸和顶料气缸逐个缩 回，倒数第二层工件落到最底层，等待推 出。搬运站机械手伸出并抓取该工件，并 将其运送往加工站。
此单元共有七个传感器：
2）顶料和挡料气缸在未通电时是伸出状态
3）当判断左侧料盘无料时，要等待2s之后再下料，以免料盘在旋 转时（未旋转到位）会检测到左侧无料而下料，物料落不到料盘中
4）落料时，稍延时一下，让料到位后，挡料再伸出
5）料盘的旋转条件是判断当前料盘是处于左转到位还是右转到位， 如果左转到位且左侧有料，右侧无料，则料盘右转；反之亦然。
任务一：供料单元
供料单元的基本功能：按照需要将放置在料仓中待 加工的工件自动送出到物料台上，以便输送单元的抓取 机械手装置将工件抓取送往其他工作单元。
1、供料单元的结构组成
供料单元的结构组成 如图1所示。其主要结构 组成为：料仓、料槽、物 料台、顶料气缸、推料气 缸、端子排组件、PLC、 传感器、电磁阀组、走线 槽、底板等。
图1 供料单元的结构
供料单元的工作过程：
工件垂直叠放在料仓中，推料缸 处于料仓的底层并且其活塞杆可从料 仓的底部通过。当活塞杆在退回位置 时，它与最下层工件处于同一水平位 置，而顶料气缸则与次下层工件处于 同一水平位置。
在需要将工件推出到物料台时， 首先使顶料气缸的活塞杆推出，压住 次下层工件；然后使推料气缸活塞杆 推出，从而把最下层工件推到物料台 上。在推料气缸返回并从料仓底部抽 出后，再使顶料气缸返回，松开下层 工件。这样，料仓中的工件在重力的 作用下，就自动向下移动一个工件， 为下一次推出工件做好准备。
冲压头伸出和返回到位的位置是通过调整 冲压气缸上两个磁性开关位置来定位的。下限 位置确定冲压到位，到位后缩回，到达上限位 置时，伸出气缸缩回。
加工单元的工作过程
1）开始时，伸缩气缸伸出，物料台气动手爪张开。 2）输送机构把物料送到物料台上，光电传感器检测到工
件后，PLC控制程序驱动气动手指将工件夹紧。 3）磁性开关检测夹紧后，程序驱动伸缩气缸缩回到加工
SM0.1
首次扫描
M3.0
I0.4 I0.3
物料台有 右侧有
M3.1
Q0.4
下降
I1.4 下降到位
M3.2
Q0.3
夹紧
Q0.4
下降
I1.3
夹紧检测
M3.3
Q0.3
夹紧
I1.5
上升到位
M3.4
Q0.5 Q0.3
伸出
夹紧
I1.7 伸出到位
M3.5
Q0.4
下降
I1.4
下降到位
M3.6
Q0.4
下降
Q0.3
夹紧
蓝负、棕正
棕
黑
蓝
蓝
棕
图3 供料单元的I/O接线图
任务一：供料单元
4、顺序功能图
在料仓中有工件，各个执 行机构都在初始位置情况下， 顶料气缸的活塞杆推出，压住 次下层工件，推出气缸将把存 放在料仓中的工件推出到物料 台。在推料气缸返回后，顶料 气缸返回，料仓中的工件下移。 只要料仓中有工件，物料台上 的工件被取走，此工作就继续。 在运行过程中，料仓中无工件 或者物料台工件没取走，停止 运行。
物料台及滑动机构
物料台的传感器
在移动物料台上安装一个漫射式光电开关。若物 料台上没有工件，则漫射式光电开关处于常态；若物 料台上有工件，则光电开关动作，表明物料台上已有 工件。该光电传感器的输出信号送到加工单元PLC的 输入端，用以判别物料台上是否有工件需进行加工。