式中,n_m——电机的稳定速度,取n_m=1rad/s
t——加速时间
J_M——电机转子惯量
J_M=N_1/N_2 J_0 (kg∙cm^2)
其中,N_1、N_2——为齿轮的齿数,N_1=50,N_2=100
J_M=N_1/N_2 J_0=50/100×290133.3=14506.6(kg∙cm^2)
所以
T_0=(2πn_m)/(60×〖10〗^4 ) 1/t (J_M+J_L )=(2×π×1)/(60×〖10〗^4 )×1/1×(14506.6+29013.3)=4.56(N∙m)
所以参照附录1,表1电机及驱动产品规格型号一览表,选取步进电机型号86BYG250CN-0501。
计算轴的最小直径
d_0min≥∛((9.55×〖10〗^6 P)/(0.2[τ_T]n)) (3.15)
式中,P——轴传递的功率;
P_0=(T_l N_l)/(9535.3×η) (3.16)
其中,T_l——负载轴转矩;
T_l=π/8 ρD^4 L×〖10〗^4=π/8×7.8×〖10〗^(-3)×〖8.2〗^4×136.6×〖10〗^4=1891.7
——机械系统的效率;
所以,
P_0=(T_l N_l)/(9535.3×η)=(1891.7×1)/(9535.5×0.9)=13.2(kW)
n——轴的转速(r/min)
[τ_T]——许用扭转切应力,参照[3]表11.3 轴常用材料的[τ_T]值,选用[τ_T ]=40
所以
d_0min≥∛((9.55×〖10〗^6 P)/0.2[τ_T ]n)=∛((9.55×〖10〗^6×13.2)/(0.2×40×60))=64.03
所以1号轴的最小直径为64
机械手控制系统设计
机械手控制方式选用简述
本机械手的运动包括机械手手部的夹取、机械手横臂伸缩、机械手立柱升降以及离住的旋转这四个运动,其坐标形式采用原装坐标型结构,其驱动方式采用液压驱动。针对PLC有功能完善、组合灵活;使用方便、编程简单;安装简单、易文修;抗干扰能力强、可靠性高;环境要求低等鲜明的特点,采用PLC编程。
PLC控制系统的设计
机械手控制系统的总体设计
机械手控制系统的基本功能:
本机械手要具有回原点、单步操作、单周期操作和自动等控制的操作方式。
回原点:在机械手不在原点的情况下,返回原点
单步操作:就是用按钮作机械手的每一步运动进行单独的控制。例如,当选择上/下按钮时,按下启动按钮,机械手上升;按下停止按钮时,机械手上升。当选择逆转/顺转按钮时,按下启动按钮,机械手顺时针转动,而按下停止按钮时,机械手逆时针转动。同理,当选择夹紧/放松按钮时,按下启动按钮,机械手爪夹紧,而按下停止按钮时,手爪松开每次只进行一次动作,
单周期操作:机械手将完成一次完整的运动周期。
自动操作:机械手从原点开始,机械手的动作将自动的、连续的周期性循环。在工作中若按下停止按钮,机械手将继续完成一个周期动作后,回到原点位置。
1)单步操作 每按一次按钮,机械手完成一步动作后自动停止。
2)连续运行 系统一旦启动,机械手的动作将自动地连续不断地周期性循环。期间若按停止按钮,要完成一个完整的动作循环才停止。
为方便控制系统适应各具体工作情况作小幅,整个控制系统采用模块化结构,以方便指令中的IST状态初始化指令来进行设计。车床上下料机械手控制系统设计需要的硬件:控制器PLC S7-200、7个限位开关等。
机械手动作控制流程图
如图4.1所示为上下料机械手运动机构简图及其自由度,根据其自由度列出机械手动作控制流程图,如图4.2所示:
图4.1上下料机械手运动机构简图 PLC车床上下料机械手设计+CAD图纸(10):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_1256.html