機電一體化精確定位裝置及其控制系統(tǒng)的研究

南京交通技師學院

在科學技術(shù)的助推下，機電一體化技術(shù)逐漸呈現(xiàn)出了新的發(fā)展趨勢，在國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。

一、機電一體化發(fā)展狀況

機電一體在發(fā)展進程當中起源于發(fā)達國家日本。隨著世界經(jīng)濟不斷融合和相互之間的交流逐漸的密切。使得機電一體化逐漸的在世界各個國家的工業(yè)生產(chǎn)當中嶄露頭角。機電一體化的發(fā)展進程主要的分為三個階段：第一階段，指的是在二十世紀的初期階段，電子技術(shù)的不斷的發(fā)展，使得其在機械生產(chǎn)當中具有一定的作用，更是由于當時戰(zhàn)時需求的推動。使得電子技術(shù)在機械生產(chǎn)當中受到相應(yīng)的重視。但是由于當時的科技水平，電子技術(shù)在機械生產(chǎn)當中的應(yīng)用還是會受到一定程度的影響，使得其不能大量推廣。第二個階段是二十世紀中后期階段，機電技術(shù)得到了進一步的發(fā)展。同時這一階段當中出現(xiàn)的控制技術(shù)和計算機通訊技術(shù)為機電一體化的快速發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)，推動了機電一體化的發(fā)展。同時這項技術(shù)被廣泛的認可，使得其得到了良好的市場發(fā)展環(huán)境。第三階段，二十世紀后期是所謂的第三階段，現(xiàn)階段的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)被不斷的應(yīng)用，并開辟出機電一體化的智能化耳朵舞臺，使得機電一體化得到了良好的發(fā)展。

二、機電一體化定位裝置結(jié)構(gòu)

一般情況下，機電一體化定位裝置由于工作的性質(zhì)與作用的不同，會有很多種類，主要有一維、二維及多維運動等，無論何種形式的定位裝置，都是以一線運動為基礎(chǔ)，并進行復(fù)合處理而成。在新時期，對機電一體化定位裝置的設(shè)計提出了更高的要求，為了進行大行程運行與高度精確運動，一維大行程運動的控制技術(shù)是關(guān)鍵。

(一)定位裝置絲桿設(shè)計

在定位絲桿的設(shè)計過程中選取的技術(shù)規(guī)格參數(shù)為：工程行程300毫米；快速進給速度每分鐘10米；進給系統(tǒng)上總重為15千克；定位的精準度為0.015毫米；重復(fù)的定位精度為0.007毫米。

對于滾珠絲桿副的設(shè)計的那個中包含滾珠絲桿副載荷以及滾珠絲杠副的主要參數(shù)。在滾珠絲桿副載荷的設(shè)計過程中，通過相應(yīng)的公式能夠得出最大最小載荷以及變動負載和。通過這幾個因素的計算和研究，能夠得出精準的載荷，確保定位裝置絲桿的設(shè)計準確性。

(二)聯(lián)軸器設(shè)計

在定位裝置中，聯(lián)軸器主要起到了軸與軸的連接作用，并且可以對其進行分離處理，對力進行傳遞和中斷控制。聯(lián)軸器具有很多種類，如果按照行政來劃分，主要可以分成撓性聯(lián)軸器和剛性聯(lián)軸器。其中，撓性聯(lián)軸器在結(jié)構(gòu)上具有特殊性，而且功能也比較齊全。多種聯(lián)軸器主要具有如下幾方面的作用：①聯(lián)軸器能夠起到一定的補償作用。由于多種零部件在生產(chǎn)或者安裝的過程中，很容易使兩個軸之間出現(xiàn)軸向、徑向及角位移，而聯(lián)軸器的應(yīng)用可以防止軸端產(chǎn)生較大的額外載荷。②改變改變軸系的共振轉(zhuǎn)速，例如，如果沖擊吸收功相同時，以扭矩為基準的扭轉(zhuǎn)角越大，沖擊扭矩則會越小，共振轉(zhuǎn)速則會越低。同時，聯(lián)軸器慣性矩的存在也會對軸的轉(zhuǎn)速造成影響。③聯(lián)軸器可以緩和軸上扭轉(zhuǎn)沖擊，并減輕軸的扭轉(zhuǎn)振動。

聯(lián)軸器在精確傳動中也發(fā)揮了重要作用，作為基礎(chǔ)性的部件，對定位精確度產(chǎn)生了重要影響。原動部分與傳動部分等共同組成了機械部分，每種零件也有多種類型，而且優(yōu)缺點各異?？傊?，要高度重視聯(lián)軸器的設(shè)計，提高其設(shè)計的合理性。

(三)電控系統(tǒng)設(shè)計

電控系統(tǒng)同樣是整個系統(tǒng)當中的重要組成部分，在實際的設(shè)計過程中應(yīng)該重視相應(yīng)流程。在各項控制單元的設(shè)計和選擇當中，其中可編輯邏輯程序控制器的設(shè)計和選型包含主模塊應(yīng)該選取三菱FX3U 64MT/Ds為主模塊，其具有穩(wěn)定性高等特點，適合在電控系統(tǒng)當中應(yīng)用。在擴展單元當中應(yīng)該重視定位模塊的選擇。同時對于步進電機的設(shè)計以及選型當中具有結(jié)構(gòu)簡單、性價比較高的特點，更便于維修。伺服電機的選型應(yīng)該重視現(xiàn)實機電一體化的運行狀況，根據(jù)相應(yīng)情況選取Kinco步科生產(chǎn)的SMH60S 0040 30AAK 3LKH為根本模型。只有正確的進行選擇，才能夠使得機電一體化當中的精準定位裝置能夠正確運行。

三、機電一體化控制系統(tǒng)研究

(一)產(chǎn)品

對于控制系統(tǒng)的研究而言，應(yīng)該從系統(tǒng)當中的零部件或是設(shè)備進行入手，零件的質(zhì)量影響著系統(tǒng)的運行安全性能，隨意組件出現(xiàn)的問題對于整個系統(tǒng)的正常運行都會造成一定的影響，嚴重的影響到機電一體化的正常運行。

(二)規(guī)定標準

對應(yīng)的標準規(guī)定能夠有效的控制系統(tǒng)運行的條件，如溫度、壓力與載荷相應(yīng)的標準等約束條件。并且在操作過程中應(yīng)該按照對應(yīng)的標準進行實際操作，保證系統(tǒng)的安全性。

(三)規(guī)定時間

在系統(tǒng)控制的當中，超過一定的系統(tǒng)操作時間都會造成系統(tǒng)運行的可靠性出現(xiàn)危害。所以，時間上的差異也是導(dǎo)致控制系統(tǒng)問題的關(guān)鍵因素，應(yīng)該保證時間的操作準確性。

四、結(jié)束語

總之，機電一體化是科技發(fā)展的必然結(jié)果。在機械工業(yè)中，機電一體化幾乎滲入到所有的機械產(chǎn)品中，顯然已成為主角。機電一體化技術(shù)的飛速發(fā)展，加快了社會工業(yè)生產(chǎn)的改革速度，提升了我國的科技水平，使我國向著發(fā)達國家的科技水平邁進。機電一體化將各種科學技術(shù)相互融合，其發(fā)展前景是不可估量的。