Управление электроприводом манипулятора

7 – Описание временной диаграммы№ тактаОписание1-4Схват без детали перемещается в поднятом положении по осям X и Y к ящику №15Срабатывает датчик положения по оси Х, двигатель по оси Х прекращает вращение6-7Схват без детали перемещается в поднятом положении по оси Y к ящику №18Срабатывает датчик положения по оси Y, двигатель по оси Y прекращает вращение. Схват находится над ящиком №19Пауза10Включается двигатель перемещениясхвата по оси Z. Датчик верхнего положения переходит в неактивное состояние11-13Опускание схвата14Срабатывает датчик нижнего положения схвата, датчики положения относительно ячейки фиксируют попадание схвата в ячейку15Выключается двигатель перемещения схвата по оси Z. Датчик наличия детали в ячейке сигнал не выдаёт, т.е. ячейка пустая16Включается двигатель перемещения по по оси Y (с целью переместить схват в соседнюю ячейку), датчики по оси X фиксируют «потерю» стенок17Идёт перемещение схвата по оси Y18Датчики по оси X фиксируют наличие стенок, т.е. схват попал в соседнюю ячейку19Датчик наличия детали фиксирует наличие детали в ячейке20Включается электродвигатель пальцев. Пальцы начинают сжиматься21Датчик крутящего момента на электродвигателе схвата фиксирует превышение усилия, т.е. деталь захвачена пальцами22Выключается электродвигатель пальцев. Пальцы фиксируются23Включается двигатель перемещения по оси Z, схват начинает движение вверх24Выключается верхний концевой датчик по оси Z25-26Схват движется вверх27Срабатывает датчик верхнего положения схвата28Выключается двигатель перемещения по оси Z, схват останавливается в верхнем положении29Включаются двигатели перемещения по осям X и Y. Схват с деталью начинает перемещение к ящику №230-32Идёт перемещение по осям X и Y33Срабатывает датчик положения по оси Х, двигатель по оси Х прекращает вращение34Идёт перемещение схвата по оси Y35Срабатывает датчик положения по оси Y, двигатель по оси Y прекращает вращение. Схват находится над ящиком №236Пауза37Включается двигатель перемещения схвата по оси Z. Датчик верхнего положения переходит в неактивное состояние38Опускание схвата, верхний концевой датчик фиксирует опускание39-40Идёт опускание схвата40Срабатывает датчик нижнего положения схвата41Выключается двигатель перемещения схвата по оси Z. Схват находится в нижнем положении. Датчики положения относительно ячейки фиксируют попадание схвата в ячейку42Пауза43Включается двигатель пальцев схвата. Начинается разжимание пальцев44Датчик крутящего момента на электродвигателе схвата фиксирует ослабление пальцев. Деталь падает в ячейку45-47Манипулятор в состоянии ожиданияРазработка электрической принципиальной схемы управления электроприводом схватаманипулятораЗа основу возьмём типовую схему управления электродвигателем, приведённую в [8]. Схема содержит силовую часть из группы включённых встречно-параллельно тиристоров VS1-VS4 в фазах А и С и одного короткозамыкающего тиристора VS5 между фазами А и В, служащего для управления асинхронным приводом. Схема также содержит релейно-контактный блок, работающий на постоянном напряжении. Выходы 1-9 идут на центральный блок управления манипулятором (контроллер).Рис. 20 – Схема электрическая принципиальнаяПри подаче от контроллера управляющего сигнала через контакт 8 на базу транзистора VT2 включаются реле K1M и К2М, на управляющие электроды тиристоров VS1-VS4 подаются импульсы, сдвинутые на 60° относительно питающего напряжения. К обмоткам статора двигателя подается пониженное напряжение, уменьшаются пусковой ток и пусковой момент. Ротор двигателя увеличивает скорость вращения, разгоняется. Размыкающий контакт реле К1.2 отключает реле К3M с задержкой времени, зависящей от параметров резистора R7 и конденсатора С4. Размыкающими контактами реле К3М шунтируются соответствующие резисторы в блоке управления тиристорами БУ, и к статору прикладывается полное напряжение сети.При подаче от контроллера через контакт 9 управляющего напряжения на транзистор VT1 релейная схема управления обесточивается, тиристоры VS1-VS отключаются, напряжение со статора двигателя снимается. При этом за счёт энергии, запасенной конденсатором С5, включается на время торможения реле К4М, которое своими контактами К4.2 и К4.3 включает тиристоры VS1 и VS5. По фазам А и В в обмотки статора двигателя протекает ток однополупериодного выпрямления, что обеспечивает эффективное динамическое торможение.Сила тока, а следовательно, и время динамического торможения регулируются резисторами R1 и R3. Эта схема также имеет шаговый режим. При нажатии кнопки S2 включается реле K5M, которое своими контактами KS.3 и К5.4 включает тиристоры VS2 и VS5. В этом случае по фазам А и В в обмотки статора двигателя протекает ток однополупериодного выпрямления. При отпускании кнопки S2 выключается реле K5M и тиристоры VS2 и VS5; при этом на короткое время за счет энергии, запасенной в конденсаторе Сб, включается реле, которое своим контактом К6.2 включает тиристор VS3, и ротор двигателя поворачивается на некоторый угол вследствие поворота примерно на такой же угол результирующего вектора потока статора.Шаг поворота зависит от напряжения сети, момента статической нагрузки, момента инерции привода и среднего значения выпрямленного тока. Реализация пошагового режима работы двигателя проводится после его остановки, так как реле К5М первоначально можно включить только после замыкания размыкающих контактов K1.5, К4.1. Шаговый режим работы двигателя создает благоприятные условия наладки.Табл. 8 – Перечень элементовПозиц. обозн.НаименованиеКол.Прим.КонденсаторыС1-С6МБГЧ-1 1мкФ х 500В 10%6Коммутационные изделияК1-К6Реле РЭК 78-4 3А 220В АС ИЭК RRP20-4-03-220A6РезисторыR1-R3СП5-35Б, 0.5 Вт, 1 кОм, 10%3R4-R6ПЭВ - 2 — 3 кОм +5%3R7-R91СП-1 — 1-560 Ом +20% А-ВС—3-12,5ДиодыVD1-VD2КД561БVS1-VS5КУ201ЛТранзисторыVT1-VT2КТ629А2Реверс двигателя может быть реализован введением дополнительных тиристорных групп между фазами А и С (на рисунке не показаны). При вращении двигателя в прямом направлении дополнительные тиристорные группы закрыты. При реверсе направления вращения на них подаются управляющие импульсы, но при условии, что основные тиристоры по указанным фазам закрыты. Для предотвращения режима КЗ в фазы статора включаются датчики тока, которые запрещают переключение тиристорных групп до тех пор, пока оно не станет равным нулю.ЗаключениеВ рамках курсовой работы был разработан манипулятор, предназначенный для перемещения металлических деталей массой до 0,5 кг из одной технологической ячейки в другую. Спроектирована механическая часть «руки» со «схватом»;выполнены необходимые расчёты, подобран электродвигатель необходимой мощности; разработаны структурная схема управления электроприводом, временная диаграмма последовательности выполнения команд, электрическая принципиальная схема управленияприводом манипулятора.Список литературыВолков Н.И., Миловзоров В.П. Электромашинные устройства автоматики. - М.: Высш. Шк., 1986. – 335 с.Старостин, А.А. Технические средства автоматизации и управления : Учеб.пособие / А.А. Старостин, А.В. Лаптева. – Екатеринбург. 2015.– 168 с.Бурдаков С.Ф. и др. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов. - М.: Высш. Шк., 1986. - 264 с.Воробьёв Е.И. и др. Механика промышленных роботов: Учеб.пособие для втузов: В 3 кн. – М.: Высш.шк., 1989.Лодочников Э.А. и др. Микроэлектродвигатели для систем автоматики (технический справочник). – М.: Энергия, 1969 – 272 с.Электронный ресурс - http://www.sensor-systems.ru/Конструкционная система МВ. Каталог компании ITEMЧиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. – М.: Энергоиздат, 1981 – 576 с.