工業(yè)機(jī)器人機(jī)械裝調(diào)與電氣控制 習(xí)題及答案 ch05 工業(yè)機(jī)器人電氣系統(tǒng)的裝配與調(diào)試

單元5工業(yè)機(jī)器人電氣系統(tǒng)的裝配與調(diào)試簡(jiǎn)答題

1.機(jī)器人控制系統(tǒng)電氣元件主要有哪些?

斷路器、接觸器、中間繼電器、熱繼電器、按鈕、指示燈、萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)和行程開關(guān)是電氣控制回路中最常見(jiàn)的八種元件.

2.常見(jiàn)電氣元件的安裝方式主要有哪些?分別有什么特點(diǎn)?

電子元件有如下幾種插入方式:臥式、立式、橫裝式、嵌入式、倒裝式。

它們的各自特點(diǎn)如下:

1)臥式插裝是將元器件貼近印制電路板水平插裝,具有穩(wěn)定性好,比較牢固等優(yōu)點(diǎn),適用于印制板結(jié)構(gòu)比較寬?；蜓b配高度受到一定限制的情況。

2)立式插裝又稱垂直插裝是將元器件垂直插入印制電路基板安裝孔,具有插裝密度大,占用印制電路板的面積小,拆卸方便等優(yōu)點(diǎn),多用于小型印制板插裝元器件較多的情況。

3)橫裝式插裝是先將元器件垂直插入,然后再沿水平方向彎曲,對(duì)于大型元器件要采用膠粘、捆扎等措施以保證有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,適用于在元器件插裝中對(duì)組件。

4)嵌入式插裝是將元器件的殼體埋于印制電路板的嵌入孔內(nèi),為提高元器件安裝的可靠性,常在元件與嵌入孔間涂上膠粘劑,該方式可提高元器件的防震能力,降低插裝高度。

5)倒裝式現(xiàn)已較少使用。3.空氣斷路器和交流接觸器各有什么作用?

一，功能不同?？諝忾_關(guān)具有過(guò)載、短路和欠壓保護(hù)功能，它能承受較大的負(fù)荷及更大的短路電流，并有自動(dòng)斷路功能。一般應(yīng)用于：電力線路、用電設(shè)備的接通、斷開與自動(dòng)保護(hù)。交流接觸器利用主接點(diǎn)來(lái)開閉電路，用輔助接點(diǎn)來(lái)執(zhí)行控制指令。

主接點(diǎn)一般只有常開接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)常有兩對(duì)具有常開和常閉功能的接點(diǎn)，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。交流接觸器的接點(diǎn)，由銀鎢合金制成，具有良好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性。二，結(jié)構(gòu)不同。空氣開關(guān)一般有專用的滅弧室和脫扣機(jī)構(gòu)。有些還有專門的操作機(jī)構(gòu)。交流接觸器一般沒(méi)有專用的滅弧室和脫扣機(jī)構(gòu)。三，外觀不同。交流接觸器有專用的輔助接點(diǎn)和磁力線圈?？諝忾_關(guān)沒(méi)有。交流接觸器和空氣開關(guān)區(qū)別交流接觸器是控制元件，空氣開關(guān)是保護(hù)元件。在電氣中起著不同的作用。交流接觸器，是由磁力系統(tǒng)在控制電流作用下吸合，釋放?？諝忾_關(guān)具有，過(guò)載，欠壓，缺相，短路，漏電等的保護(hù)功能。在電氣回路中它們加上熱繼電器，按鈕，指示燈，等輔件。就是一個(gè)控制系統(tǒng)。交流接觸器和空氣開關(guān)區(qū)別交流接觸器不等于空氣開關(guān)，它們兩個(gè)是相同功能少不同功能多的電氣元器件。相同功能是：都可用來(lái)接通和切斷負(fù)載電源。不同功能是：空開有短路、過(guò)載、過(guò)流保護(hù)功能，而接觸器沒(méi)有，需要其他器件協(xié)助。操作不同：小容量空開是通常手動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)接通與分?jǐn)嗉肮收献詣?dòng)分?jǐn)唷６佑|器是其線圈通/斷電，產(chǎn)生/失去磁場(chǎng)→產(chǎn)生/失去磁力，使接觸器吸合/分?jǐn)嗟摹?.簡(jiǎn)述控制柜線路的安裝步驟。

1.掌握線路工作原理的前提下，繪制出電氣安裝接線圖。2.檢查電氣元件的質(zhì)量。檢查電氣元件外觀是否完好、各接線端子及緊固件是否齊全、操作機(jī)構(gòu)和復(fù)位機(jī)構(gòu)的功能是否靈活、絕緣電阻是否達(dá)標(biāo)等。3.底板選料與剪裁。底板可選擇2.5~5mm厚的鋼板或5mm厚的層壓板等，按電氣元件的數(shù)量和大小、擺放位置和安裝接線圖確定板面的尺寸。4.電氣元件的定位。按電氣產(chǎn)品說(shuō)明書的安裝尺寸，在底板上確定元件安裝孔的位置并固定鉆孔中心。選擇合適的鉆頭對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心進(jìn)行沖眼。在此過(guò)程中，鉆孔中心應(yīng)保持不變。5.電氣元件的固定。用螺栓加以適當(dāng)?shù)膲|圈，將電氣元件按各自的位置在底板上進(jìn)行固定。

5.思考各元件的安裝距離要求及布線要求。

1、前提：所有元器件應(yīng)按制造廠規(guī)定的安裝條件進(jìn)行安裝。

適用條件：需要的滅弧距離。拆卸滅弧柵需要的空間等，對(duì)于手動(dòng)開關(guān)的安裝，必須保證開關(guān)的電弧對(duì)操作者不產(chǎn)生危險(xiǎn)。2、組裝前首先看明圖紙及技術(shù)要求。3、檢查產(chǎn)品型號(hào)、元器件型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量等與圖紙是否相符。4、檢查元器件有無(wú)損壞。5、必須按圖安裝

(如果有圖）。6、元器件組裝順序應(yīng)從板前視，由左至右，由上至下。同一型號(hào)產(chǎn)品應(yīng)保證組裝一致性。8、面板、門板上的元件中心線的高度應(yīng)符合規(guī)定。9、組裝所用緊固件及金屬零部件均應(yīng)有防護(hù)層，對(duì)螺釘過(guò)孔、邊緣及表面的毛刺、尖鋒應(yīng)打磨平整后再涂敷導(dǎo)電膏。10、對(duì)于螺栓的緊固應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ?，不得破壞緊固件的防護(hù)層，并注意相應(yīng)的扭距。11、主回路上面的元器件，一般電抗器，變壓器需要接地，斷路器不需要接地，下圖中為電抗器接地。組裝產(chǎn)品應(yīng)符合以下條件：操作方便。元器件在操作時(shí)，不應(yīng)受到空間的防礙，不應(yīng)有觸及帶電體的可能。維修容易。能夠較方便地更換元器件及維修連線。各種電氣元件和裝置的電氣間隙、爬電距離應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。保證一、二次線的安裝距離。6.思考機(jī)器人各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方向及運(yùn)動(dòng)范圍。

六軸工業(yè)機(jī)器人的六個(gè)軸，每個(gè)軸都是一個(gè)電機(jī)配備減速機(jī)來(lái)傳動(dòng)，各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)方式和方向都不同，每個(gè)軸其實(shí)是模擬人手的各個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作。一軸：一軸是連接底座的部位，主要是承載上面軸的重量與底座的左右旋轉(zhuǎn)。二軸：控制機(jī)器人主臂的前后擺動(dòng)、整個(gè)主臂上下運(yùn)動(dòng)的功能。三軸：三軸同樣是控制機(jī)器人前后擺動(dòng)功能，只是比第二軸的擺臂范圍小。四軸：四軸是控制工業(yè)機(jī)器人上面的圓形管的部分可自由旋轉(zhuǎn)的部位，活動(dòng)范圍相當(dāng)于人的小臂，不過(guò)不是360°旋轉(zhuǎn)，里面有電線，跟人小臂的旋轉(zhuǎn)范圍相同。五軸：第五軸控制微調(diào)的上下翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，通常是當(dāng)產(chǎn)品抓取后可以使產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)的動(dòng)作。六軸：第六軸就是末端法蘭，可以360°旋轉(zhuǎn)。

7.本單元任務(wù)二中機(jī)器人所用伺服電機(jī)打開剎車所需電壓及電流分別是多少?

DC24V電源驅(qū)動(dòng)；

電機(jī)絕對(duì)值式編碼器外接DC3.6V電源。8.查找相關(guān)資料，了解各種編碼器的類型，思考機(jī)器人伺服電機(jī)編碼器為什么需要提供外部電池供電。

工業(yè)機(jī)器人編碼器的定義是指監(jiān)控位置.角度和速度的傳感器分為旋轉(zhuǎn)編碼器和線性編碼器。旋轉(zhuǎn)編碼器分為增量編碼器和絕對(duì)值編碼器（線性編碼器分為拉線傳感器和非接觸式線性傳感器），編碼器編制信號(hào)（如比特流）或數(shù)據(jù).轉(zhuǎn)換為可用通信.傳輸和存儲(chǔ)信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器將角位移或直線位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。工業(yè)機(jī)器人編碼器分類：根據(jù)讀取方法，編碼器可分為接觸式和非接觸式；根據(jù)工作原理，編碼器可分為增量式和絕對(duì)式。增量編碼器將位移轉(zhuǎn)換為周期性電信號(hào)，然后將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖數(shù)表示位移大小。絕對(duì)編碼器的每個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此其示值僅與測(cè)量的開始和結(jié)束有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。工業(yè)機(jī)器人編碼器的分類根據(jù)檢測(cè)原理，編碼器可分為光學(xué)式.磁式.根據(jù)其刻度法和信號(hào)輸出形式，感應(yīng)式和電容式可分為增量式.三種絕對(duì)式和混合式。1.增量編碼器：增量編碼器可以生成位置.角度和轉(zhuǎn)數(shù)等信息。每個(gè)轉(zhuǎn)刻線的數(shù)量決定了編碼器每個(gè)轉(zhuǎn)向控制裝置傳輸?shù)拿}沖數(shù)。控制裝置從參考點(diǎn)計(jì)算脈沖數(shù)，以確定當(dāng)前位置。啟動(dòng)后，該編碼器需要操作參考點(diǎn)，以返回參考點(diǎn)，以確定編碼器的實(shí)際位置。增量編碼器直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A.B和Z相；A.B兩組脈沖相位差為90度，便于判斷旋轉(zhuǎn)方向，而Z相是每旋轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。其優(yōu)點(diǎn)是原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械平均壽命可達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，適用于長(zhǎng)途傳輸。其缺點(diǎn)是無(wú)法輸出軸旋轉(zhuǎn)的絕對(duì)位置信息。2.絕對(duì)編碼器：可生成位置.角度、轉(zhuǎn)數(shù)等信息，并計(jì)算指定類型的步距。因此，每個(gè)步距角都分配了獨(dú)特的碼型。每個(gè)轉(zhuǎn)彎可用的碼型數(shù)量決定了分辨率。每個(gè)碼型可以形成唯一的參考點(diǎn)，提供絕對(duì)的位置信息。因此，啟動(dòng)后，無(wú)需參考點(diǎn)即可測(cè)量此類編碼器。單圈編碼器測(cè)量一個(gè)圈內(nèi)的絕對(duì)位置。多圈編碼器不僅可以測(cè)量一個(gè)圈內(nèi)的位置，還可以提供轉(zhuǎn)彎數(shù)量。絕對(duì)編碼器是一種直接輸出數(shù)字的傳感器。它的圓形碼盤上沿徑向有幾個(gè)同心碼盤。每條道路由透光和不透光的風(fēng)扇區(qū)組成。相鄰碼道的風(fēng)扇樹木是雙重關(guān)系。碼盤上的碼道數(shù)是其二進(jìn)制數(shù)字的位數(shù)。盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對(duì)應(yīng)的每個(gè)碼道都有一個(gè)光敏元件。當(dāng)盤處于不同位置時(shí)，每個(gè)光敏元件根據(jù)光是否轉(zhuǎn)換相應(yīng)的電平信號(hào)，形成二進(jìn)制數(shù)。這種編碼器的特點(diǎn)是不需要計(jì)數(shù)器。您可以在轉(zhuǎn)軸的任何位置閱讀固定的對(duì)應(yīng)位置的數(shù)字代碼。顯然，必須有N條路嗎？目前，中國(guó)有16種絕對(duì)編碼器產(chǎn)品。3、混合式絕對(duì)編碼器：混合絕對(duì)編碼器輸出兩組信息，一組用于檢測(cè)具有絕對(duì)信息功能的磁極位置；另一組與增量編碼器完全相同。

機(jī)器人伺服電機(jī)編碼器為什么需要提供外部電池供電：

伺服電機(jī)通常需要配備電池，主要是為了保持編碼器的位置信息和參數(shù)設(shè)置等數(shù)據(jù)。編碼器是伺服電機(jī)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，用于檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置和速度等信息，并將這些信息反饋給控制器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。如果在電機(jī)停止工作或斷電后，編碼器的位置信息丟失，那么下次啟動(dòng)時(shí)就需要重新進(jìn)行位置校準(zhǔn)和參數(shù)設(shè)置，從而影響電機(jī)的性能和精度。為了避免這種情況的發(fā)生，伺服電機(jī)通常會(huì)配備電池來(lái)供電，以保持編碼器的位置信息和參數(shù)設(shè)置等數(shù)據(jù)。當(dāng)電機(jī)停止工作或斷電時(shí)，電池會(huì)繼續(xù)為編碼器供電，以保持其內(nèi)部的存儲(chǔ)器和電路等部件正常工作。當(dāng)電機(jī)再次啟動(dòng)時(shí)，編碼器可以快速恢復(fù)之前的位置信息和參數(shù)設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)控制。需要注意的是，伺服電機(jī)配備的電池類型和容量等參數(shù)需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和要求來(lái)選擇，以確保電池能夠滿足長(zhǎng)時(shí)間的供電需求，并且不會(huì)對(duì)電機(jī)的性能和可靠性產(chǎn)生負(fù)面影響。

9.簡(jiǎn)述伺服電機(jī)的工作原理。

伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作原理伺服驅(qū)動(dòng)器又稱為“伺服控制器”“伺服放大器”，是用來(lái)控制伺服電機(jī)的一種控制器其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過(guò)位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位，目前是傳動(dòng)技術(shù)的高端產(chǎn)品。同服進(jìn)給系統(tǒng)的要求：1、調(diào)速范圍寬；2、定位精度高；3、有足夠的傳動(dòng)剛性和高的速度穩(wěn)定性；4、快速響應(yīng)，無(wú)超調(diào)；為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高