SMC技术培训-04-电缸基础知识演示幻灯片.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,SMC-GZ TRAINING,SMC-GZ TRAINING,SMC-GZ TRAINING,SMC-GZ TRAINING,2014 N P SEMINAR,Copyright 2014,SMC(Guangzhou).All rights reserved.,*,/10,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,SMC-GZ TRAINING,SMC-GZ TRAINING,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,SMC-GZ TRAINING,SMC-GZ TRAINING,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,SMC-GZ TRAINING,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,SMC-GZ TRAINING,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,SMC-GZ TRAINING,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,SMC,气动技术培训课程电缸介绍,1,1,、电缸基础知识及应用案例,2,、电缸控制方法,3,、电缸选型软件,4,、电缸选型注意事项,5,、,SMC,电缸系列简介,6,、电缸调试使用方法,主要内容,2,电缸系列,SMC,电缸系列,3,电动滑台,电动夹爪,出杆式电缸,无杆电缸,SMC,LE,系列电缸产品,电动摆台,4,什么是电缸？,把电机的旋转运动变为直线运动，通过螺杆或同步带，带动负载运动。,电缸,输入能量,电能,气缸,输入能量,压缩空气,5,电缸的结构,电机的旋转运动通过螺杆转变成直线运动，从而搬送负载运动,。,螺母,丝杆,电机,滚珠丝杆,同步带,电机,同步带,6,电缸的作用及特点,高,精度,，一般可达到,0.02mm,，滚珠丝杠型。,(,不同系列结构电缸精度会有差别。同步带精度一般为,0.1mm,，滑动丝杆精度一般为,0.05mm),电缸可实现多点定位，一般,64,个点。气缸只能实现少数几个点的位置停止，中间位置停止精度不高，停止时间不能太长。,可控制电缸的加减速度，运动平稳。,部分系列可做推力控制。电缸可以以恒定的力运动，达到设定值时保持。,LEFS,系列不能做推力控制。,电缸应用视频,7,使用用途例,高精度,8,使用用途例,多点定位,9,使用用途,/,匀速运动,电缸：速度可简单设定更改，比较恒定。,气缸：速度随负载重量及气压大小变化,10,使用用途,/,推力控制,电缸：控制电缸输出力百分比,11,气缸与电缸的优缺点,成本,执行器,控制器,（）电源,优点：构成系统的,FRL,、电磁阀等元件,相对廉价，多个执行器可以,使用一个控制阀,缺点：构成系统的元件较多,优点：构成系统元件较少，接线简单,缺点：,1,个控制器控制一台电缸,购置成本较高,气缸,自动切换,调速阀,电磁阀,压力开关,减压阀,过滤器,干燥机,压缩机,共用,10,台,气缸,电缸,12,气缸与电缸的优缺点,运行成本,2,的排量,0,1,2,3,4,5,6,0.1,1,10,0.00,0.05,0.10,0.15,0.20,电动,/,垂直搬送,气动,効率：,16,時,电动,/,推压,电动,/,水平搬送,动作频率高：,动作频率：回分以上时，电缸,的运行,成本较低。,大缸径：,缸径以上的时，电缸的运行,成本较低,长行程：,以上的时，电缸的运行成本较,低。,电动,气动,电缸,气动,电缸,气动,低成本,高成本,1,日,8,小时,),用电量：日圆,1,日,(8,小时,),产生的,CO,2,换算成,kg,动作频率：回分,运行成本的高低根据具体的应用场合,运行成本指示,13,气缸与电缸的优缺点,机械操作性,磁性开关,电磁阀,压力开关,减压阀,优点：易于操作，易于处理,缺点：中间停止困难,需要定期性地进行维护保养,数字输入,优点：由,2,进制数组合控制电缸动作,多点位置控制,(64,点,),加减速度控制（可防止冲击,）,推力控制,缺点：需要一定的操作知识,设定控制器时需要,PC,或示教盒,运行数据复杂,电缸,单独操作,气缸,14,气缸与电缸的优缺点,安装空间,32-100st,時,气缸,(CQ2B32-100),电缸,(LEY32-100),电缸的优点,可以通过设置改变电缸的位置、速度、推力。,电缸的缺点,将电机的旋转运动转换成直线运动，空间较气动的要大,133,45,60,230,118,15,运行成本,16,0,1,2,3,4,5,6,0.1,1,10,作動頻度：回,/,分,1,日（,8,小时）的用电量：日圆,0.00,0.05,0.10,0.15,0.20,1,日,(8,小时,),产生的,CO2,换算成,kg,气缸：,x,配管长度：,供給圧力：,28,角步进电机（,29,14,）,电缸：,水平搬送：搬送時間（秒）,垂直搬送：保持,押当：推力动作比例,气动,电动,电力单价：￥,压缩机流量：,l/,（,k,）,CO,2,换算值：,kg,効率（辅件输送漏气的效率）,条件,电动垂直搬送,电动水平搬送,电动押当,气动,効率,50%,气动,効率,70%,气动,効率,90%,16,运行成本,32 10,0,電動待機電力消費,待機電力動作時電力,0,5,10,15,20,25,0.1,1,10,作動頻度：回,/,分,1,日（時間）当電力量：円,0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1,日（時間）当,CO,2,換算値：,kg,气缸：,x,配管长度：,供给压力：,56,角步进马达（）,电缸：,水平搬送：搬送時間（,垂直搬送：保持,押当：推力动作比率,气动,气动,电力单价：￥,空压机流量：,l/min,（,k,）,CO,2,的換算値：,kg,効率（辅件输送漏气的効率）,条件,气动,効率,70%,气动,効率,90%,气动,効率,50%,电动水平搬送,电动垂直搬送,电动押当,17,电动产品用语,18,马达名称,特征,用途,马达,驱动回路简单,马达通过电刷使马达一直运动,寿命短,正反转,步进马达,可控制马达的旋转角度大小,连续工作发热量较大,位置控制,（,简易的,）,步进伺服马达,搭载步进电机编码器,旋转编码器反馈旋转角度,位置控制、挤压,（低速領域,高扭矩,）,伺服马达,驱动回路复杂,（输入到马达内部的电路没有极性）,有旋转角度反馈,、,可进行位置控制,高速、,高频率,马达,19,也称为,有刷,DC,马达,。,DC,马达的结构：永久磁铁镶嵌在马达的外侧，转子线圈在马达的内部,。,通电的线圈产生回转力矩,。,为了能使电机一直旋转一定要安装一个电刷,。,左手法则,製,马达,20,步进马达,动作,原理,B,A,A,B,（步进马达结构）,（,线圈铁芯,）,A,B,N,極,極,定子,转子,）,当,A,相通电是，产生,N,极，在磁场力作用下，吸引转子,。,）,接着当,B,相通电是，产生,N,极，在磁场力作用下，吸引转子,。,励磁,相相相相相、,转子按顺时针旋转,。,逆转,、相相相相相、,转子逆时针旋转,。,A,B,N,極,極,定子,转子,）動作,）動作,21,也被称为步进马达,。,搭载了编码器的电机，可视为伺服电机。,转子外侧和定子的内侧为齿状形状，转子为永久磁铁，定子为内部配置了绕线圈,。,齿形状有,50,齿，因此低速转动时可传动高力矩（,50,份），但在高速旋转时传动效率差力矩损失大,。,内部構造（部）,步进伺服马达,22,通电,：相相,相相,通电时,、相,磁化成极，,相,磁化成,S,极,。,在磁场力的作用下转子旋转,。,通電：相相,相相,通电时,、相,磁化成,N,极，,U,相,磁化成,S,极,。,在磁场力的作用下转子旋转,。,伺服马达,动作,原理,相,相,相,通電相相,相,相,相,相,相,相,通電相相,通電相相,23,分为直流伺服马达和交流伺服马达,。,就是在转子上安装永磁铁，在定子上配置线圈，在旋转轴轴端安装有旋转编码器以检测马达旋转位置的结构,。,3,相控制，高转速时传动效率好，力矩损失小，低转速时转为低力矩传动,。,伺服马达,24,马达种类,/,转速与力矩的关系,扭力,（,N,m,）,转速,（）,步进马达,低转速 扭力,大,伺服马达,低转速,高转速,扭力,一定,高转速,扭力,大,交流伺服马达,25,马达种类：,速度与负载的关系,伺服电机（直流）,步进电机（直流）,26,马达种类：,速度与负载的关系,交流伺服电机,27,开环式旋转（开环）,代表,步进电机,控制器,马达,控制器,马达,编码器,封闭式旋转（闭环）,代表,伺服电机,控制器发出旋转信息,单方,不能更正位置,失步,从编码器反馈当前的位置,进行“目标位置”与“当前位置”进行比较，不一样时自动,进行修正。,控制器的控制方法,28,伺服马达,搭载编码器,编码器连接到电机轴上，反馈当前的旋转位置,种类,：,2,种类,增量式编码器,（,相对值,）,绝对式编码器（绝对值）,编码器,29,绝对式编码器有与位置相对应的代玛输出，通常为二进制码或,BCD,码。从代码数大小的变化可以判别正反方向和位移所处的位置,。,通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）,。,编码器种类,相,相,受光单元,Z,相信号,A,相,B,相,发光单元,受光单元,发光单元,光栅,绝对式,相对式,30,旋转圆盘设计有许多光学裂缝，通过固定裂缝接触发光二极管的光，再通过光学二极管检测出该光，把裂缝的位置变换成电信号的装置,旋转编码器,增量式,发光二极管,受光单元,Z,相信号,Z,相光栅,固定光栅,旋转盘,31,如在马达轴上安装绝对编码器，可检测马达轴固有的位置。,另外，因无需计算脉冲列，故在通电时可不进行原点复归,。,旋转编码器,绝对式,受光单元,光栅,发光二极管,32,简易绝对编码器,种类,增量式编码器,简易,绝对式编码器,绝对式编码器,编码器,增量式编码器,通过输出脉冲数,控制位置,绝对式编码器,通过编码器来检测位置,切断气源时,基准（原点）消失,控制器搭载电池,可监控到位置、旋转数,控制器搭载电池,监视旋转数,恢复电源时,确定原点后，再运转动作,位置已确认,即时运作,33,螺杆的种类,滚珠丝杆,（,使用机种,：，）,经滚动成型方式所制做，由于可大量生产，价钱比较便宜，,但精确度不高而且操作时噪音比较大,。,研磨滚珠丝杆,螺杆生制时经打磨，虽然不能大量生产和价钱昂贵，但精,确度高而且操作时较宁静,。,滑动丝杠,（,使用机种,：，）,螺杆和丝母之间的,面接触,与,滚珠丝杆,比较，重复位置精度较差,，但节省空间,。,（,没有滚珠循环机构,例：,LEH,）,34,螺距,马达带动螺杆旋转一圈，所移动的距离,螺距,、,速度,与,推力,的关系,速度,推力,螺距,：小,慢,大,螺距,：大,快,小,螺距,最大速度（）,推力（）,速度：,速度（）、,螺距、,转速,（）,(,),(,),*5(,),2,(,),推力：,（,/,）,推力（）、,效率因素,（,滚珠丝杆为,）,电机转矩（,的马达,）、,螺距,(,),例：,电机额定转速,3000rpm,的,場合,35,直线导轨,主流,的,的结构：是由带有循环滚珠的滑块和导向导轨组成。,36,控制器,每一个电缸都要配备,专用的控制器,步进电机控制器（伺服/24VDC）,：,LECP,AC,伺服控制器,：,LEC,S*,马达控制器,：,LC3,（参考）,步进电机控制器,：,LC6,（参考）,37,控制器,/,控制项目,控制项目,位置控制,通过旋转角度的控制,可以在中间位置进行多点、高精度的位置定位,推力控制,旋转扭力的控制,以一定的推力挤压,（,与气缸一样,）,速度控制,旋转速度的控制,可修改马达的旋转速度,38,电缸控制方式,控制方法,I/O,控制,通过,PLC,的输入输出,I/O,点，控制电缸。,需占用较多的,PLC,输入输出,I/O,点。,脉冲控制,通过,PLC,的脉冲口，发送脉冲。,PLC,需要有发送脉冲的功能。,单台设备如果使用的电缸数量较多，,PLC,的成本较高。,通讯控制,通过,PLC,的通讯端口，与电缸驱动器直接通讯，发送指令。,需要编程，有一定的难度。,39,例）,step no.1,的动作,step no.1,的动作,完了,step no.3,的动作,step no.3,的动作,完了,PLC,步信号的写入,NO1:,位置,50mm,速度,50mm/S,NO2:,位置,30mm,速度,150mm/S,NO3:,位置,100mm,输入,信号,(ON,OFF),输出,信号,(ON,OFF),数据的写入,控制器的控制方法一,：,I/O,指定,动作,40,输入脉冲,(,速度、位置信息），可随时输入不同的脉冲数来改变速度、位置等,上位机必需配备脉冲发生器,PLC,15,000,脉冲,。,控制器的控制方法二,：,输入脉冲数,输入,信号,脉冲,ON,OFF,输出,信号,(ON,OFF),41,脉冲信号,位置信号使用脉冲数表示,，,脉冲的速度（频率）决定旋转的速度,。,1,2,3,498,499,500,5ms,200Hz,例,螺距,5mm,旋转,1,圈,1000,脉冲,输入,500,脉冲,移动距离,5mm1000500,2.5 mm,速度,5mm1000200Hz,1 mm/s,2.5s,严格地说,通过改变脉冲频率可以改变加减速度,。,42,型号,马达,控制方式,操作方法,LECP,步进马达,（,伺服,）,位置控制,推力控制,速度控制,I/O,指定,动作,LECA,伺服马达,位置控制,推力控制,速度控制,I/O,指定,动作,LC3,马达,推力控制,I/O,指定,动作,（,移动方向指示,）,LC6,步进马达,位置控制,速度控制,脉冲输入,控制器的控制方法,操作方法,43,选型,/,点间移动时间计算方法,以下面例子进行确认,。,设定速度,（,/,）,加（减）速度,（,/,）（,0.2G,）,移动距离,（）,稳定时间,（）,：,由于设定行程、搬运质量，可能电缸不能达到最高速度,。,：,加（减）速度的设定值在电缸综合目录手册最大设定值以下,。,：,稳定时间为工件到达目标位置稳定下来所需时间，手册中有其参考值,。,44,加（减）速模式的确认,设定速度与能达到的最高速度的比较,达到的最高速度,移动距离,（）,加,(,减）速,度（,/,）,800,000,（,/,）,设定速度,达到的最高速度,、（）,方式,。,设定速度,达到的最高速度,、（）,方式,時間（）,速度,（,mm/,）,（）,方式,（,有匀速的场合,）,台型驱动,時間（）,速度,（,mm/,）,（）,方式,（,没有匀速的场合,三角驱动,选型,/,点间移动时间计算方法,45,（）,点间移动时间的计算,设定速度,1000,加速时间,0.50,（）（,减速时间一样,）,加速度,2000,加速距离,加速度,（加速,时间,）,2000,（,0.50,）,250,（）（,减速时间一样,）,等速移动距离,移动距离,加速距离,减速距离,800,250,250,300,（）,等速移动距离,300,等速时间,0.30,（）,设定速度,1000,总时间,加速时间,等速时间,+,减速时间,稳定时间,0.50,0.30,0.50,0.30,1.60,（）,选型,/,点间移动时间计算方法,46,电动产品用于,补充,47,控制器（马达控制器）,控制马达电流的机器，是使马达运作的必要设备,。,接受脉冲输入使马达运转,、,也称为放大器,。,电气用语,/,控制器篇,PLC,（,Programmable Logical Controller),将来自输入设备的信号，按照给定的条件进行处理、运算、判断并将该结果输出到外部设备,。,48,再生电阻,当伺服电机由发电机模式驱动时，电力回归至伺服放大器侧，这被称为再生电力。再生电力通过在伺服放大器的平滑电容器的充电来吸收。超出可以充电的能量后，再用,再生电阻,器消耗再生电力,。,脉冲信号,脉冲信号,是一种离散信号，形状多种多样，与普通模拟信号（如正弦波）相比，波形之间在时间轴不连续（波形与波形之间有明显的间隔）但具有一定的周期性是它的特点,。,输入到控制器上的脉冲数表示位置，脉冲速度（频率）表示移动速度。,电气用语,/,脉冲篇,1,2,3,498,499,500,5ms,200Hz,例）,2.5s,49,多轴运动,，,单轴运动,多轴运动,：,多个执行器同时动作，动作过程中相互配合,。,单轴运动,：台,电缸在一个方向独立运作,。,原点回归动作,通过传感器检测到回归到设定的位置基准点,。,电气用语,/,动作篇,50,点动,（）,通过手动操作，使电缸运行到目标位置,。,例）,通过设置软件按住向左或向右键 ，运行到目标位置,。,推压运动,以一定的力量推压,。,占空比,在一串理想的脉冲周期序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。,占空比设置高，马达的发热量大,。,电气用语,/,动作篇,51,电缸选型要点,选型必需确定的项目,（）,用途确认,位置定位、搬送、推压等用途的确认,。,精度要求,？,（）,安装方式,搬送物体是水平搬送还是垂直搬送,。,（）,搬送质量,搬送的质量是否在电缸所能承载的范围,。,（）,行程,搬运工件的最大距离,。,（）,伸出量,从负载的重心到执行器间的距离，应选择一产品能承受此伸出量所产生的力矩。,（）,速度,/,时间,点间运动所需的时间。,可通过,SMC,电缸选型计算软件,进行计算，选择合适电缸,52,常见选型问题,电缸选型时，只选择了电缸本体，没有选择控制器及对应连接线,电缸选型时，控制器与电缸不匹配。,步进马达可选择,I/O,型控制器，脉冲型控制器。可选择普通电缆，耐弯曲电缆。,直流伺服电机只能选择,I/O,控制器，耐弯曲电缆。,缸径比较大的系列如,LEFS32,只有步进马达可以选配。,交流伺服马达电缸，控制器都是脉冲型的。,可选择不带马达的电缸，客户自己选配马达。,SMC,一般电缸、控制器、连接线在一个型号中表示，如,LEFS25AA-400-R36N1,。,电缸、控制器、连接线可单独选购。,其他品牌电缸与控制器需要分别选配。,客户第一次选用,SMC,电缸时，需要选配编程软件、编程线。,原装软件及编程线，稳定性好，干扰小。,USB-485,。型号,LEC-W2,普通编程线，,LEC-WE,。软件拷贝给客户使用。,53,SMC,电缸调试常见故障,电缸控制器与电缸不匹配，造成电缸无法正常运行使用，位置停止错误，噪声大。不同行程、不同系列电缸控制器不能简单互换，不可通用，需要初始化。,电缸接线错误，电缸不能正常运行。电缸,CN1,接线口，紧急停止,EMG,需接,24V,。,电缸供电功率不足。电缸电源指示灯可能出现报警。电缸通电时正常，运行时无反映，可能出现报警信号。一般单个电缸需要,60-70W,的电源供电。电压不少于,22V,。,电缸控制信号时序问题。电缸给通电信号,SVON,后需要等,5,秒,-10,秒时间，等通电完成信号,SVRE,给出后，才能给回原点信号,SETUP,。回原点,W,完成信号,SETON,输出后，才给选点型号,IN0IN5,。选点信号给出后，需要延时,20-30ms,后，才能给驱动信号。,回原点完成信号,SETON,在回原点后，会一直保持。电缸断电后，需要重新执行回原点动作。,到位信号,INP,在电缸回原点后会反馈，有输出。每次电缸执行到位后，也会给出信号。电缸运行时此信号无输出。,54,