机电一体化体系的立异计划

2017-04-30 13:51分类：机械维修阅读：

　机电一体化是电子技能向传统机械工程浸透彼此交融的商品，是一门融机械技能、微电子技能、信息技能等多种技能为一体的新式学科。正本质是一种机械技能的立异。
　　机械系统按其运动是不是具有可操控功用够分为两大类：刚性机械系统和柔性机械系统。刚性机械系统是指由机械设备与电气设备独立组合，只需简略的开、关、正回转、接连等操控恳求的机械系统。柔性机械系统通常指那些需凭仗传感器或操控电路，经过核算机按方位、位移、速度、压力、温度等施行智能化操控的机械系统。典型的如数控机床、机器人都归于这类机械系统。　
图1示出了机械系统的演化进程：图ａ为典型的刚性机械系统；图ｂ为改善的刚性机械系统，其特征是以电子操控的控速电动机替代了机械变速设备；图ｃ因为选用了伺服电动机和伺服操控系统，结束了机械系统运动的可控性，使系统变成了柔性机械系统；图ｄ为直接驱动式的柔性机械系统，因为该系统中省去了传动安排，大大跋涉了系统的运动精度，其运用日益广泛。

图1 机械系统分类
ａ）刚性机械系统ｂ）改善刚性机械系统
ｃ）伺服操控系统ｄ）柔性机械系统
　　1、机电一体化技能的翻开对机械计划的立异：
　　⑴添加了商品的新功用。因为机电有机的联络、彼此抵偿，创始了机械商品一些新的运用范畴，研宣告大批新的机电商品。例如：传真机、复印机、打印机、ct机、工业机器人等等，能够预言，跟着机电一体化技能的进一步翻开，会有更多、更新、更抢先的机电商品呈现在商场上。
　　⑵构造更简略。例如：电脑缝纫机比传统的机械机可削减机械零件约350个；一台插齿机假定省去传动有些可削减30的零部件。
　　⑶加工精度更高。因为机电一体化设备运用的少，因而运动的累积过失小，加上系统中运用核算机过失校正和抵偿系统，能够抵达单纯机械加工办法难以抵达的加工精度。例如：在大型铣、镗床中设备感应同步器数显设备，可使机床的加工精度从0.06mm/1000mm跋涉到0.02mm/1000mm。
　　⑷使技能进程柔性化。选用由微机操控的机电一体化设备构成的技能系统，只需求改动核算机程序就能活络地改动设备的加工才干和技能流程，然后能活络习气商场对商品的多方面的简略恳求。
　　⑸操作、修补更便当。由机电一体化设备构成的机械系统的运动规则、技能进程、技能参数均能够经进程序操控来结束和调整，然后很简略结束各机械设备运动的彼此谐和协作和结束机械加工的悉数主动化，使机械设备的操作愈加简练，一同因为能够经过操控程序来改动作业办法和运动进程，因而，设备的调整、修补也非常便当。
　　2、机电一体化商品的计划立异计划办法首要有三种：
机电一体化系统的最根柢的特征是给机械添加了“脑筋”———核算机信息处理与操控系统。从系统剖析的观念看，机电一体化系统是由许多联络各子系统的条件接口将各子系统联接在一同，结束物质、能量和信息流的传递与沟通，是机械、电子和信息等功用各异的技能交融为一体的归纳系统（其构成构造暗示图见图2），其归纳功用的好坏除了各子系统和接口的立异外，在很大程度上取决于机电一体化系统的计划的发明性。

图2 机电一体化系统构成构造暗示图
　　⑴机电互补法　也能够称为替代法。其办法的特征是运用通用或专用电子部件替代传统机械商品中杂乱的机械部件或某些功用子系统，早年进商品的质量或抵偿其功用的短少。
　　⑵联络法　也称交融法。它是将构成商品的机、电有些发明性地联络在一同，使之交融为一体，变成一个专用或通用的功用部件的办法。例如：激光打印机中的激光扫描镜，便是将电动机的转轴与扫描镜的转轴彻底交融为一体构成一个专用商品的比方。
　　⑶组合法　这种办法选用组合发明原理将联络法制成的功用部件子系统、功用模块，像积木一样组合在一同，构成一个机电一体化商品。例如：将伺服电动机轴与传动安排、编码器、查看操控元件和操控电路板构成一个机电一体化的机器人关节运动功用部件，将若干功用部件再进行组合可构成机器人的腰、肩、肘、腕的各个运动关节。改换各种关节的组合办法便可构成纷歧样用处的工业机器人。
　　3、举例
　　现在在中国的机械加工制作业傍边，旧式机床较多，结束这一类机械机电一体立异改造计划的办法首要有两种：一是以微机为基地，计划相应的操控部件，这种办法需求从头计划操控系统，计划比照杂乱；另一种办法是选用国内规范化的微机操控系统，如单板机、单片机、驱动电源、步进电机及相应的操控程序构成开环操控。这种办法简略，报价也低价。其操控进程通常是由单板机或单片机按加工程序进行补插运算，每结束一次补插，就施行一次延时程序，结束一次进给，并由延时程序操控进给速度。
　　例如：车床上的手动转位刀架改成主动转位刀架。图3a中，1－电动机、2－安全聚散器、3－蜗轮蜗杆、4－内装信号盒、5－刀架、6－螺母、7－端齿盘。图3b中，1－电动机、2－销钉盘、3－十字槽轮、4－刀架。
将图３ａ中的转位安排进行变异立异，还能够计划出图３ｂ、ｃ、ｄ所示的槽轮式主动转位刀架、凸轮棘爪式主动转位刀架和电磁式主动转位刀架。图３ｃ所示凸轮棘爪式主动转位刀架的作业原理是：电动机收到转位指令后，经蜗轮副股动凸轮８、相对构件７翻滚，将刀架抬起使上下定位齿别离，这时棘齿推进装在刀架上的棘爪９使刀架作转位运动，当刀架转位到恳求视点时，运用触摸开关或别的传感器宣告信号使电机回转股动刀架复位、断定。图３ｄ所示的主动转位刀架是运用具有１０００ｎ摆布拉力的电磁线圈来替代机械式锁紧安排（其定位依然用上下齿盘定位），构造相对较为简略，但电器操控有些要杂乱一些。

a)螺旋转位刀架；b)槽轮转位刀架
１—电动机２—安全聚散器３—蜗轮蜗杆１—电动机２—销钉盘
４—内装信号盘５—刀架６—螺母７—端齿盘３—十字槽轮４—刀架

ｃ）端面棘轮转位刀架ｄ）电磁转位刀架
１—电动机２—蜗轮蜗杆３—棘轮１—电动机２—蜗轮蜗杆３—刀架
４—下端齿盘５—上端齿盘６—刀架４—下线圈５—上线圈
７—上凸轮８—下凸轮９—棘轮
图3 机电一体化主动转位刀架作业原理
例如，假定将车床上的手动转位刀架改成主动转位刀架，可选用图1ａ所示构造。电动机在接到转位指令后，经绷簧安全聚散器２、蜗轮副３股动螺母６翻滚，然后将刀架５托起，股动定位上齿盘７向上运动。当定位齿盘上、下齿别离后，刀架随螺母一齐翻滚。当刀架上设备的信号盘（图中未画出）宣告到位信号后，刀架旋转接连，电动机一同回转使上、下齿盘合拢、断定，结束刀架的主动转位运动。
例跟着微电子技能的翻开，咱们发明性地使照相机中的调光圈、测焦距、操控曝光时间、取景、卷片、辨认胶圈类型、活络冲印等功用结束了主动化，选用传感器及集成电路的主动照相机变成照相机的干流商品。以主动对焦为例，其作业原理框图如图4所示。