步進(jìn)伺服電機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)裝置

覃貴禮，黃月英

（廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧530226）

1　步進(jìn)伺服電機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)裝置設(shè)計(jì)要求

（1）該步進(jìn)伺服電機(jī)實(shí)訓(xùn)裝置集電氣控制、PLC、步進(jìn)、伺服、變頻、傳感和組態(tài)等為一體的綜合實(shí)訓(xùn)裝置[1]。

（2）學(xué)生可根據(jù)實(shí)訓(xùn)任務(wù)要求，自行完成系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、接線、編程和整體調(diào)試的過(guò)程，全面掌握機(jī)電一體化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)。

（3）該實(shí)訓(xùn)裝置要以機(jī)電類相關(guān)專業(yè)核心課程相對(duì)接，可單獨(dú)或者綜合實(shí)訓(xùn)。

（4）該實(shí)訓(xùn)裝置除可完成學(xué)生相關(guān)實(shí)訓(xùn)外，同時(shí)可為教師科研提供開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

2　步進(jìn)伺服電機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)裝置結(jié)構(gòu)說(shuō)明

實(shí)訓(xùn)裝置是在鋁合金底板上裝有輸送裝置、加工裝置和輔助控制裝置。輸送裝置、加工裝置通過(guò)電纜和氣源管與輔助控制裝置連接。輸送裝置包含電機(jī)、皮帶、推料氣缸、夾料氣缸、工作臺(tái)及檢測(cè)傳感器。加工裝置包含立柱、搖臂、主軸箱、主軸、位置檢測(cè)傳感器、加工機(jī)器固定槽。輔助控制裝置包含指示燈組、按鈕、變頻器、交流伺服驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電源組、氣缸組、電磁閥組、PLC控制器。本實(shí)用新型裝置將機(jī)電類專業(yè)學(xué)生所學(xué)的電機(jī)、控制、氣動(dòng)、檢測(cè)等知識(shí)有機(jī)融合；實(shí)訓(xùn)裝置為開(kāi)放式，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容豐富，根據(jù)教學(xué)實(shí)訓(xùn)要求，學(xué)生可以按自己的思路安裝、接線、調(diào)整、調(diào)試完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，實(shí)訓(xùn)裝置如圖1和圖2所示。

圖1　實(shí)訓(xùn)裝置平面布置圖

圖2　實(shí)訓(xùn)裝置立面圖

1為直流電機(jī)、2為皮帶、3為推白色料氣缸、4為推黑色料氣缸、5為黑色料檢測(cè)傳感器、6為白色料檢測(cè)傳感器、7為黑色工件加工工作臺(tái)、8為夾緊黑色工件氣缸、9為白色工件加工工作臺(tái)、10為夾緊白色工件氣缸，11-14為位置檢測(cè)傳感器、15為主軸箱、16為搖臂、17為立柱、18為機(jī)器固定槽、19為指示燈組、20為按鈕、21為變頻器、22為交流伺服驅(qū)動(dòng)器、23為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、24為電源組、25為氣缸組、26為電磁閥組、27為PLC控制器、28為工件檢測(cè)傳感器、29為匯線槽、30為鋁合金底座、31為支架立柱、32為主軸。

所述步進(jìn)伺服電機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)裝置，在鋁合金底板上安裝有輸送裝置、加工裝置和輔助控制裝置。輸送裝置、加工裝置通過(guò)電纜和氣源管與輔助控制裝置連接。

(5)從工藝上講，對(duì)小于0.045 mm細(xì)泥在底流中的混雜率要求并不很嚴(yán)格，本次試驗(yàn)為21.27%，水力分級(jí)效率=粗粒正配率-細(xì)泥混雜率=77.56%，此值符合現(xiàn)實(shí)情況。

所述的步進(jìn)伺服電機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)裝置，輸送裝置包含工件檢測(cè)傳感器28、直流電機(jī)1、皮帶2、推白色料氣缸3、推黑色料氣缸4、黑色料檢測(cè)傳感器5、白色料檢測(cè)傳感器6、黑色工件加工工作臺(tái)7、夾緊黑色工件氣缸8、白色工件加工工作臺(tái)9、夾緊白色工件氣缸10，電機(jī) 1、檢測(cè)傳感器 5、6、28 通過(guò)電纜，氣缸 3、4、8、10通過(guò)電纜和氣源管與輔助控制裝置連接。

所述的步進(jìn)伺服電機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)裝置，加工裝置包含立柱17、搖臂16、主軸箱15、主軸32、位置檢測(cè)傳感器11－14、機(jī)器固定槽18.搖臂16上下控制采用伺服電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，搖臂16左右控制采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸箱15移動(dòng)控制由交流電動(dòng)機(jī)采用變頻器拖動(dòng)，主軸32動(dòng)作由直流電動(dòng)機(jī)控制。搖臂16、主軸箱15、主軸32、位置檢測(cè)傳感器11－14通過(guò)電纜與輔助控制裝置連接。

所述的步進(jìn)伺服電機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)裝置，輔助控制裝置包含指示燈組19、按鈕20、變頻器21、交流伺服驅(qū)動(dòng)器22、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器23、電源組24、氣缸組25、電磁閥組26和PLC控制器27.

所述的步進(jìn)伺服電機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)裝置可進(jìn)行多種實(shí)訓(xùn)的組合。

（1）直線定位控制系統(tǒng)：通過(guò)PLC控制器、交流伺服電機(jī)、主軸箱、主軸、位置檢測(cè)傳感器組合，控制主軸箱精確達(dá)到搖臂指定位置。

（2）角度定位控制系統(tǒng)：通過(guò)PLC控制器、步進(jìn)電機(jī)、立柱、搖臂、主軸箱、主軸、位置檢測(cè)傳感器組合，控制主軸箱旋轉(zhuǎn)一定角度精確到指定位置。

（3）電機(jī)變頻控制系統(tǒng)：通過(guò)PLC控制器、直流電機(jī)、變頻器、皮帶、工件組合，實(shí)現(xiàn)工件按一定速度在皮帶運(yùn)輸控制實(shí)訓(xùn)。

（4）物體輸送裝置控制系統(tǒng)：通過(guò)PLC控制器、直流電機(jī)、皮帶、推白色料氣缸、推黑色料氣缸、黑色料檢測(cè)傳感器、白色料檢測(cè)傳感器、黑色工件加工工作臺(tái)、夾緊黑色工件氣缸、白色工件加工工作臺(tái)、夾緊白色工件氣缸組合，實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)輸送工件裝置控制實(shí)訓(xùn)。

（5）氣源管路安裝系統(tǒng)：將推白色料氣缸、推黑色料氣缸、夾緊黑色工件氣缸、夾緊白色工件氣缸通過(guò)氣源管，經(jīng)匯線槽與電磁閥組連接；電磁閥組氣源與供氣裝置連接，實(shí)現(xiàn)氣源管路安裝實(shí)訓(xùn)。

（6）電氣線路安裝系統(tǒng)：將電機(jī)、檢測(cè)傳感器、電磁閥組、指示燈組、按鈕、變頻器、步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)的電源線、信號(hào)線通過(guò)匯線槽連接到PLC控制器及電源組，實(shí)現(xiàn)電氣線路安裝實(shí)訓(xùn)。

（7）氣動(dòng)部件拆裝：通過(guò)對(duì)推白色料氣缸、推黑色料氣缸、夾緊白色工件氣缸、夾緊黑色工件氣缸的拆卸和安裝，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)部件拆裝實(shí)訓(xùn)。

3　步進(jìn)伺服電機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)裝置應(yīng)用意義

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)升級(jí)，智能化產(chǎn)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，機(jī)器人的使用將大量普及，并逐步取代人工崗位[2]。企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線上的機(jī)器人控制中精確定位將大量使用到步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)，PLC控制器及變頻器，而機(jī)器人的使用也必將需要大量的工程技術(shù)人員進(jìn)行開(kāi)發(fā)，維護(hù)維修[3]。培養(yǎng)智能化技術(shù)人員，服務(wù)于企業(yè)是高職院校的主要職責(zé)，步進(jìn)伺服電機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)裝置的開(kāi)發(fā)應(yīng)用對(duì)于培養(yǎng)高職學(xué)生掌握機(jī)器人相關(guān)知識(shí)具有重要的應(yīng)用意義，具體如下：

（1）本實(shí)訓(xùn)裝置由專業(yè)教師與企業(yè)從事機(jī)電一體化的技術(shù)人員共同研制，根據(jù)企業(yè)實(shí)際使用零件加工設(shè)備提煉濃縮，依據(jù)教學(xué)理論及手段，綜合企業(yè)實(shí)際實(shí)用案例，將兩者有機(jī)結(jié)合而成。

（2）步進(jìn)伺服電機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)裝置，將機(jī)電類學(xué)生所學(xué)的電機(jī)、控制、氣動(dòng)、檢測(cè)等知識(shí)有機(jī)融合，整個(gè)實(shí)訓(xùn)裝置為開(kāi)放式，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容豐富，學(xué)生可以按自己的思路安裝、接線、調(diào)整、調(diào)試完成工作，增強(qiáng)鍛煉學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和編程能力。

（3）綜合實(shí)訓(xùn)裝置在提高學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)，也提高了教師整合能力。

（4）為相關(guān)課程開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)提供實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，可極大的擴(kuò)展實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。

（5）實(shí)訓(xùn)裝置為教師提供科研平臺(tái)，可利用相關(guān)設(shè)備開(kāi)展科學(xué)技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)服務(wù)于企業(yè)技術(shù)改革創(chuàng)新。

4　結(jié)束語(yǔ)

本實(shí)訓(xùn)裝置為學(xué)生提供了豐富的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)直流電機(jī)、步進(jìn)、伺服、變頻和組態(tài)等課程實(shí)訓(xùn)，可將相關(guān)課程進(jìn)行相互融合、相互滲透，全面提升高職院校機(jī)電類專業(yè)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)分析能力，以及解決問(wèn)題的實(shí)際能力。該實(shí)訓(xùn)裝置已經(jīng)應(yīng)用于我系學(xué)生的相關(guān)課程實(shí)訓(xùn)當(dāng)中，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果，極大推動(dòng)了系部相關(guān)課程的改革工作。

參考文獻(xiàn)：

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