SMC气动基础知识.ppt

confidential 1 电缸基础知识及应用案例2 电缸控制方法3 SMC电缸系列简介4 电缸选型软件 主要内容 confidential 电动执行器 输入能量 转变成 运动能 气缸 输入能量 压缩空气 电缸 输入能量 电气 气缸与电缸的优缺点 成本 执行器 控制器 电源 优点 构成系统的FRL 电磁阀等元件 相对廉价 多个执行器可以 使用一个控制阀 缺点 构成系统的元件较多 优点 构成系统元件较少 接线简单 缺点 1个控制器控制一台电缸 购置成本较高 气缸 电缸 气缸与电缸的优缺点 运行成本 2的排量 0 1 2 3 4 5 6 0 1 1 10 0 00 0 05 0 10 0 15 0 20 电动 垂直搬送 气动 効率 16 時 电动 推压 电动 水平搬送 1日8小时 用电量 日圆 1日 8小时 产生的CO2换算成kg 动作频率 回 分 运行成本的高低根据具体的应用场合 运行成本 指示 气缸与电缸的优缺点 机械操作性 优点 易于操作 易于处理 缺点 中间停止困难 需要定期性地进行维护保养 数字输入 优点 由2进制数组合控制电缸动作 多点位置控制 64点 加减速度控制 可防止冲击 推力控制 缺点 需要一定的操作知识 设定控制器时需要PC或示教盒 运行数据复杂 电缸 单独操作 气缸 气缸与电缸的优缺点 安装空间 32 100st時 气缸 CQ2B32 100 电缸 LEY32 100 电缸的优点可以通过设置改变电缸的位置 速度 推力 电缸的缺点将电机的旋转运动转换成直线运动 空间较气动的要大 133 45 60 230 118 confidential 2 运行成本 16 0 1 2 3 4 5 6 0 1 1 10 作動頻度 回 分 1日 8小时 的用电量 日圆 0 00 0 05 0 10 0 15 0 20 1日 8小时 产生的CO2换算成kg 气缸 x 配管长度 供給圧力 28角步进电机 29 14 电缸 水平搬送 搬送時間 秒 垂直搬送 保持 押当 推力 动作比例 气动 电动 电力单价 压缩机流量 l k CO2 换算值 kg 効率 辅件 输送 漏气的效率 条件 电动 垂直搬送 电动 水平搬送 电动 押当 气动 効率 50 气动 効率 70 气动 効率 90 confidential 3 运行成本 32 100 電動 待機電力 消費 待機電力 動作時電力 confidential 电缸的结构 电机的旋转运动通过螺杆转变成直线运动 从而搬送负载运动 位置控制 可以实现多点定位 速度 位置 推力都能变更 加減速 通过控制加减速度可控制运动的平稳性 螺母 丝杆 电机 滚珠丝杆 同步带 电机 同步带 confidential 电动滑台 电动夹爪 出杆式电缸 无杆电缸 LE系列电缸产品 电动摆台 confidential 使用用途例 搬送 把持 confidential 使用用途例 挤压 推出 confidential 使用用途例 检查 confidential 使用用途例 应用 电动产品用语 confidential 马达 confidential 也称为 有刷DC马达 DC马达的结构 永久磁铁镶嵌在马达的外侧 转子线圈在马达的内部 通电的线圈产生回转力矩 为了能使电机一直旋转一定要安装一个电刷 左手法则 製 马达 confidential 步进马达 动作原理 步进马达结构 线圈铁芯 A B N極 極 定子 转子 当A相通电是 产生N极 在磁场力作用下 吸引转子 接着当B相通电是 产生N极 在磁场力作用下 吸引转子 励磁 相 相 相 相 相 转子按顺时针旋转 逆转 相 相 相 相 相 转子逆时针旋转 A B N極 極 定子 转子 動作 動作 confidential 也被称为步进马达 搭载了编码器的电机 可视为伺服电机 转子外侧和定子的内侧为齿状形状 转子为永久磁铁 定子为内部配置了绕线圈 齿形状有50齿 因此低速转动时可传动高力矩 50份 但在高速旋转时传动效率差力矩损失大 内部構造 部 步进伺服马达 confidential 通电 相 相 相 相通电时 相磁化成 极 相磁化成S极 在磁场力的作用下转子旋转 通電 相 相 相 相通电时 相磁化成N极 U相磁化成S极 在磁场力的作用下转子旋转 伺服马达 动作原理 相 相 相 通電 相 相 相 相 相 相 相 相 通電 相 相 通電 相 相 confidential 分为直流伺服马达和交流伺服马达 就是在转子上安装永磁铁 在定子上配置线圈 在旋转轴轴端安装有旋转编码器以检测马达旋转位置的结构 3相控制 高转速时传动效率好 力矩损失小 低转速时转为低力矩传动 伺服马达 confidential 扭力 N m 转速 步进马达低转速扭力 大 伺服马达低转速 高转速扭力 一定 高转速扭力 大 马达种类 转速与力矩的关系 交流伺服马达 开环式旋转 开环 代表步进电机 控制器 马达 控制器 马达 编码器 封闭式旋转 闭环 代表伺服电机 控制器发出旋转信息 单方 不能更正位置 失步 从编码器反馈当前的位置 进行 目标位置 与 当前位置 进行比较 不一样时自动进行修正 控制器的控制方法 伺服马达 搭载编码器编码器连接到电机轴上 反馈当前的旋转位置种类 2种类增量式编码器 相对值 绝对式编码器 绝对值 编码器 绝对式编码器有与位置相对应的代玛输出 通常为二进制码或BCD码 从代码数大小的变化可以判别正反方向和位移所处的位置 通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系 得到其角度码盘角度位移量增加 正方向 或减少 负方向 编码器种类 受光单元 Z相信号 A相 B相 发光单元 受光单元 发光单元 光栅 绝对式 相对式 旋转圆盘设计有许多光学裂缝 通过固定裂缝接触发光二极管的光 再通过光学二极管检测出该光 把裂缝的位置变换成电信号的装置 旋转编码器增量式 发光二极管 受光单元 Z相信号 Z相光栅 固定光栅 旋转盘 如在马达轴上安装绝对编码器 可检测马达轴固有的位置 另外 因无需计算脉冲列 故在通电时可不进行原点复归 旋转编码器绝对式 受光单元 光栅 发光二极管 简易绝对编码器 confidential 螺杆的种类 滚珠丝杆 使用机种 经滚动成型方式所制做 由于可大量生产 价钱比较便宜 但精确度不高而且操作时噪音比较大 研磨滚珠丝杆螺杆生制时经打磨 虽然不能大量生产和价钱昂贵 但精确度高而且操作时较宁静 滑动丝杠 使用机种 螺杆和丝母之间的面接触与滚珠丝杆比较 重复位置精度较差 但节省空间 没有滚珠循环机构 例 LEH confidential 螺距 马达带动螺杆旋转一圈 所移动的距离 螺距 速度 与 推力 的关系 速度 速度 螺距 转速 5 2 推力 推力 效率因素 滚珠丝杆为 电机转矩 的马达 螺距 例 电机额定转速3000rpm的場合 confidential 直线导轨 主流的的结构 是由带有循环滚珠的滑块和导向导轨组成 confidential 控制器 每一个电缸都要配备专用的控制器 步进电机控制器 伺服 24VDC LECP AC伺服控制器 LECS 马达控制器 LC3 参考 步进电机控制器 LC6 参考 confidential 控制器 控制项目 控制项目 位置控制 通过旋转角度的控制可以在中间位置进行多点 高精度的位置定位 推力控制 旋转扭力的控制以一定的推力挤压 与气缸一样 速度控制 旋转速度的控制可修改马达的旋转速度 confidential 电缸控制方式 控制方法 I O控制 通过PLC的输入输出I O点 控制电缸 需占用较多的PLC输入输出I O点 脉冲控制 通过PLC的脉冲口 发送脉冲 PLC需要有发送脉冲的功能 单台设备如果使用的电缸数量较多 PLC的成本较高 通讯控制 通过PLC的通讯端口 与电缸驱动器直接通讯 发送指令 需要编程 有一定的难度 例 stepno 1的动作 stepno 1的动作完了 stepno 3的动作 stepno 3的动作完了 PLC 步信号的写入NO1 位置50mm速度50mm SNO2 位置30mm速度150mm SNO3 位置100mm 输入信号 ON OFF 输出信号 ON OFF 数据的写入 控制器的控制方法一 I O指定动作 输入脉冲 速度 位置信息 可随时输入不同的脉冲数来改变速度 位置等上位机必需配备脉冲发生器 PLC 控制器的控制方法二 输入脉冲数 输入信号脉冲ON OFF 输出信号 ON OFF confidential 脉冲信号 位置信号使用脉冲数表示 脉冲的速度 频率 决定旋转的速度 123 498499500 5ms 200Hz 例 螺距5mm旋转1圈1000脉冲输入500脉冲 移动距离5mm 1000 500 2 5mm速度5mm 1000 200Hz 1mm s 2 5s 严格地说通过改变脉冲频率可以改变加减速度 confidential 控制器的控制方法 操作方法 confidential 选型 点间移动时间计算方法 以下面例子进行确认 设定速度 加 减 速度 0 2G 移动距离 稳定时间 由于设定行程 搬运质量 可能电缸不能达到最高速度 加 减 速度的设定值在电缸综合目录手册最大设定值以下 稳定时间为工件到达目标位置稳定下来所需时间 手册中有其参考值 confidential 加 减 速模式的确认设定速度与能达到的最高速度的比较达到的最高速度 移动距离 加 减 速度 800 000 设定速度 达到的最高速度 方式 设定速度 达到的最高速度 方式 時間 速度 mm 方式 有匀速的场合 台型驱动 选型 点间移动时间计算方法 confidential 点间移动时间的计算设定速度1000加速时间 0 50 减速时间一样 加速度2000 加速距离 加速度 加速时间 2000 0 50 250 减速时间一样 等速移动距离 移动距离 加速距离 减速距离 800 250 250 300 等速移动距离300等速时间 0 30 设定速度1000总时间 加速时间 等速时间 减速时间 稳定时间 0 50 0 30 0 50 0 30 1 60 选型 点间移动时间计算方法 电动产品用于 补充 confidential 控制器 马达控制器 控制马达电流的机器 是使马达运作的必要设备 接受脉冲输入使马达运转 也称为放大器 电气用语 控制器篇 PLC ProgrammableLogicalController 将来自输入设备的信号 按照给定的条件进行处理 运算 判断并将该结果输出到外部设备 confidential 再生电阻当伺服电机由发电机模式驱动时 电力回归至伺服放大器侧 这被称为再生电力 再生电力通过在伺服放大器的平滑电容器的充电来吸收 超出可以充电的能量后 再用再生电阻器消耗再生电力 脉冲信号脉冲信号是一种离散信号 形状多种多样 与普通模拟信号 如正弦波 相比 波形之间在时间轴不连续 波形与波形之间有明显的间隔 但具有一定的周期性是它的特点 输入到控制器上的脉冲数表示位置 脉冲速度 频率 表示移动速度 电气用语 脉冲篇 confidential 多轴运动 单轴运动多轴运动 多个执行器同时动作 动作过程中相互配合 单轴运动 台电缸在一个方向独立运作 原点回归动作通过传感器检测到回归到设定的位置基准点 电气用语 动作篇 confidential 点动 通过手动操作 使电缸运行到目标位置 例 通过设置软件按住向左或向右键 运行到目标位置 推压运动以一定的力量推压 占空比在一串理想的脉冲周期序列中 如方波 正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值 占空比设置高 马达的发热量大 电气用语 动作篇 confidential 电缸选型要点 选型必需确定的项目 用途确认位置定位 搬送 推压等用途的确认 精度要求 安装方式搬送物体是水平搬送还是垂直搬送 搬送质量搬送的质量是否在电缸所能承载的范围 行程搬运工件的最大距离 伸出量从负载的重心到执行器间的距离 应选择一产品能承受此伸出量所产生的力矩 速度 时间点间运动所需的时间