汽车仪表盘安装机械手.doc

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毕业设计（论文）报告纸

毕 业 论 文

课题名称
汽车仪表盘安装机械手

的改进设计
系/专 业
机械工程系/机电一体化
班 级

学 号

学生姓名

指导教师：
王晓勇

2010 年 5 月 30 日

IV
汽车仪表盘安装机械手的改进设计
摘 要
机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的的产业。不论是传统工业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供的装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。
本文将改进设计一台用于安装汽车仪表盘的工业机械手。首先，本文将首先介绍机械手的移动轨道系统，操作机械手，包括电磁离合器，再说明机械手的升降机构及转动机构，机械手的夹持工具、ELAU驱动系统及SIEMENS触摸式控制屏,主要对对中装置的说明以及生产中遇到的情况,提出设计改进等。最后是机械手的校准及重要原件的保养工作。
本文主要对大众汽车仪表盘安装方面的机械手做设备改进设计,主要基于汽车生产中设备表现出的状况作出改进设计。质量是上海大众的生命，领先于行业标准的产品质量是上海大众的竞争优势之一。卓越的产品质量是实现用户满意的基石。仪表盘安装机械手主要是对仪表盘的安装，对中装置能保证仪表盘与汽车的间隙，可以保证仪表盘安装质量，从而实现整车质量的提升。
关键词：机械手、电磁离合器、对中装置、校准、保养

Abstract
Machinery and equipment industry is a national department, to provide equipment for the national economy and livelihood for the people of durable consumer goods industries. Whether in traditional industries and emerging industries, are inseparable from a variety of mechanical equipment, machinery and equipment provided by the performance, quality and costs, technological progress and national economic sectors have great and direct economic benefits effects. Machinery industry scale and technology level is a measure of national economic strength and scientific and technological level of the important signs. Therefore, every country in the development of machinery industry in the world's economic development strategy as one of the key.
This will improve the design of a vehicle instrument panel for the installation of industrial robots. First, this article introduces robot mobile track system, manipulator, including the electromagnetic clutch, and then shows the manipulator lifting mechanism and the rotation mechanism, mechanical hand gripping tool, ELAU drive system and SIEMENS touch-control screen, mainly the middle unit a description of the situation encountered in the production of proposed design improvements. Finally, robot calibration and maintenance of the important original work.
This paper mainly Volkswagen dashboard installation of mechanical hand-made equipment to improve the design, mainly based on the performance of the automobile production equipment to improve the state of design. Quality is the life of Shanghai Volkswagen, the leading industry standards in product quality is one of Shanghai Volkswagen's competitive advantage. Superior product quality is the cornerstone of achieving customer satisfaction. Installation of mechanical hand dashboard instrument panel key is installed on the device can ensure that the gap with the vehicle dashboard, instrument panel can be installed to ensure the quality, in order to achieve the quality upgrading of vehicle.
Keywords: robots; electromagnetic clutch; instrument panel ; calibration；original work

目 录
摘 要 1
第一章 绪论 3
1.1 前言 3
1.2 工业机械手的简史 4
1.3工业机械手在生产中的应用 5
1.4 本课题主要内容及技术要求 5
第二章 汽车仪表盘安装 6
2.1 设备的生产要求及尺寸参数 6
2.2 汽车驾驶舱的结构组成 6
第三章 汽车仪表盘安装机械手 9
3.1 机械手的移动轨道系统 9
3.2 操作机械手 10
3.2.1 德国STROMAG电磁离合器 11
3.3 机械手的升降机构及转动机构 14
3.3.1 升降机构 14
3.3.2 转动机构 15
3.4 机械手的夹持工具 16
3.5 ELAU驱动系统及SIEMENS触摸式控制屏 17
3.5.1 ELAU驱动系统 17
3.5.2 SIEMENS触摸式控制屏 19
第四章 机械手的对中装置与改进 21
4.1 结构 21
4.2 仪表盘机械手工作与对中 22
4.3 机械手对中图示 23
4.4 改进设计 26
第五章 机械手的校准及重要元件保养 29
5.1 机械手的校准 29
5.2 机械手的重要元件保养 30
总 结 31
谢 辞 32
参考文献 33

第一章 绪论
1.1 前言
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。
机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视。
机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。
机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。 随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
1.2 工业机械手的简史
现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化产品。
机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。他的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。
1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业机械手。
1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。
1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vic-arm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于±1毫米。
美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Unimate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。它给出在第一次故障前的平均运行时间），由400小时提高到1500小时，精度可提高到±0.1毫米。
德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。德国KuKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。
瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手，采用示教方法编制程序。
瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。
日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进二种典型机械手后，大力研究机械手的研究。据报道，1979年从事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。1976年各大学和国家研究部门用在机械手的研究费用42%。1979年日本机械手的产值达443亿日元，产量为14535台。其中固定程序和可变程序约占一半，达222亿日元，是1978年的二倍。具有记忆功能的机械手产值约为67亿日元，比1978年增长50%。智能机械手约为17亿日元，为1978年的6倍。截止1979年，机械手累计产量达56900台。在数量上已占世界首位，约占70%，并以每年50%～60%的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机、电器。预计到1990年将有55万机器人在工作。
第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。
第三代机械手（机械人）则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。
随着工业机器手（机械人）研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。
1.3工业机械手在生产中的应用
 机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。
在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。可在机械工业中，加工、装配等生产很大程度上不是连续的。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。从这里可以看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。目前在我国机械手常用于完成的工作有：注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传诵到下一个生产工序；机械手加工行业中用于取料、送料；浇铸行业中用于提取高温熔液等等。
1.4 本课题主要内容及技术要求
本机械手主要完成大众汽车POLO款的仪表盘安装工作。本文主要说明汽车仪表盘安装机械手的主要机械构成以及基本控制系统。机械手的主要安装参数和控制系统参数会在正文中说明。 STROMAG电磁离合器的原理与选型；ELAU-驱动系统及Siemens-触摸式控制屏的资料收集，主要对对中装置的说明以及生产中遇到的情况,提出设计改进。主要基于汽车生产中设备表现出的状况做出改进设计。质量是上海大众的生命，领先于行业标准的产品质量是上海大众的竞争优势之一。卓越的产品质量是实现用户满意的基石。仪表盘安装机械手主要是对仪表盘的安装，对中装置能保证仪表盘与汽车的间隙，可以保证仪表盘安装质量，从而实现整车质量的提升。

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第二章 汽车仪表盘安装
2.1 设备的生产要求及尺寸参数
驾驶舱安装机械手是上海大众公司生产轿车型号：大众波罗(Polo) 生产线的一部分。它是专门为此设计制造的，其中许多工夹具和辅助设备均是针对这个型号的产品设计的。该设备包括：配有卷链和电缆托条的2 条移动导轨；一个配有移动小车的操作机械手；一个用来较验对中设备和紧固点的校准检测中心；一个包括ELAU-转轴和紧急制动NOT-AUS-控制单元和控制系统。
设备的生产要求：表2-1
轿车型号
大众polo
节律
2.43分钟/辆 (146秒)
每天使用
三班工作制,每天1310辆
生产量
每天500
工作天数
每周五天,每年250个工作日
无故障率
98%
寿命
8年
设备尺寸参数：表2-2
技术参数
数值
移动轨道的长度
12米
Y方向的移动路径
10米
总高度
3.60米
安装高度
高出地板面Z0=550mm

2.2 汽车驾驶舱的结构组成
在了解设备前，先对POLO轿车的坐标系和仪表盘进行简单的介绍：
1、POLO轿车的坐标系

图2.1 坐标系
2、 驾驶舱的结构组成
大众POLO 的驾驶舱在预装区进行初装。该装配工作在一个特殊设计的载体上完成, 安装载体固定在电动悬吊轨道(EHB) 的吊架上。装有安装载体的吊架首先经过驾驶舱初装区, 在这里所有部件都按顺序装到驾驶舱上。然后开到交接工位。一个夹持工具预装好的驾驶舱，安装载体从吊篮上上松开(被解锁) 并由操作机械手取走。
驾驶舱主要由以下部件组成(见下图2.2)：组装板、 转向助力器、仪表盘、减震板、供暖和空调设备(HKG)、中央供气管、方向轴、脚控制杆系统等，主要部件之间的连接不是硬性连接。特别是组装板和装在上面的部件：中央管道系统和仪表盘以及其上面的元器件都是可以相互移动的。在装进车体时，组装板从发动机舱，中央管道系统从侧面A-车体固定拧紧。
保证测缝的尺寸是汽车质量的一个重要前提。它使驾驶舱正确对中十分重要。 该设备因此配备了一个对中机构用来校验其对中性。
1 仪表盘 7 转向轴
2 方向助力器
3组装板 4 减震板
5 暖气及空调（在仪表盘后面）
6 中央管道系统
2 交接中心
3 校准中心
4 带操作机械手的移动小车
5 配电柜
6 压缩空气输入口
7 触摸式操作屏
8 螺栓枪放置台

1 组装线（P&F）
1a 车体移动方向
1b 未安装仪表盘的车体
1c 正装入驾驶舱的车体
1d 已装入驾驶舱的车体
9 电动悬吊轨道（EHB）
2a 初装好的仪表盘运送到工位
2b 负荷载体上携带有驾驶舱的吊具
2c 负荷载体上的空吊具
2d 负荷载体空载转回
10 操作机械手的移动轨道
3a 带电缆牵引器顶端导轨
图2.2 汽车驾驶舱

图2.3 安装流水布局图
与其他设备的连接点
驾驶舱安装设备“A04”是轿车大众Polo 生产线的一部分，在以下几处该设备与其他设备相连。
l 初装完毕的驾驶舱的供给
驾驶舱在其安装设备“A04 ”附近进行初装，并用一条EHB 运送到交接工位。
l 车体的供给
车体在整个驾驶舱安装过程中由板链运输线运行前移。

第三章 汽车仪表盘安装机械手
3.1 机械手的移动轨道系统
用于驾驶舱安装的操作机械手由挂在移动轨道上的移动小车带动前行。该系统由2 条固定安装在组装车间的钢结构（横梁，纵梁） 上平行的移动轨道组成。该移动轨道在整个组装区内与轿车组装线绝对平行，同样在高度上要经过精确的调校。
移动轨道上安装机械限位挡块，用来防止移动小车滑离组装区。移动轨道系统的其它部件是一个用于移动电机的滚轮链条和电缆拖动槽，它由一个不间断的顶部导轨以及每一个机械手配备的移动导轨和电缆端的接线盒组成。如图3.1
1 横梁
2 纵梁
3 移动导轨
4 滚轮链
5 顶部导轨
6 电缆拖动轴
7 移动小车

图3.1 移动轨道示意图
3.2 操作机械手
操作机械手的可动轴如下表：表3-1
轴的名称
说明
导向
驱动
X
与组装线平行方向移动
移动导轨，移动小车
移动电机M6或手动
Y
与组装线垂直的移动
直线平面导轨，滑板
手动
Z升降轴
夹持工具的高度调整
直线平面导轨，球形丝杆传动
步进电机M1/1
R
操作机械手绕Z轴的旋转
旋转环
手动
D转动轴
夹持工具绕纵轴转动
门铰链
步进电机M1/2
M对中轴
将夹持工具上半部向下半部推移
直线平面导向
步进电机M1/3
Z-, D- 和M-轴由ELAU 控制系统监控，称为伺服轴。
悬吊在导向轨道上的移动小车, 可以与组装线平行(X-方向) 及通过一个直线平行轨道上的滑板与组装线垂直(Y-方向)移动。在移动小车上安装一个用于电缆拖拉设备用的接线盒。移动小车上固定有旋转环，它使得升降设备可以绕着Z-轴进行旋转，通过一个ELAU驱动系统和一个球形丝杆使机械操作手可以在Z-方向(高度调整)进行移动。夹持工具借助一个转动设施(ELAU-驱动系统) 固定在升降机上。
移动小车是由一个带4 只轴承块的框架组成的，在每个导向导轨中有2 只在滑动滚轮上移动。在导向导轨X-方向的移动由装在移动小车上的一支电机(移动电机) 实现。移动电机通过一个齿轮盘与一条固定的卷动链相连，该系列使用了一台涡流偶联器装备的STROMAG-驱动系统. 该工艺使得可以很容易的手动推动移动小车, 同时不损坏电机。限位挡块防止2 个机械操作手相互碰撞。

1 移动小车 2 转动环
3 升降设施/操作 3a 控制系统的接线盒
4 转动设施 5 夹持工具
图3.2 操作机械手
转动环(4 点轴承) 被安装在滑板上，它实现移动小车之间的可旋转连接，这样使得升降机构连同他的夹持工具可以绕Z-轴进行转动，旋转环的2 个固定角度可以通过控制系统由一个气动插销固定，它们是转角0 度– 夹持工具与组装线平行和转角90 度– 夹持工具与组装线垂直(与Y-轴平行) 到达该位置由一个探头检测，通过一组卡经销和卡紧套的锁定可以在该位置固定。
3.2.1 德国STROMAG电磁离合器
德国STROMAG电磁离合器是按照涡流原理工作的，由直流电激励电磁线圈，产生磁场，当电机驱动离合器软磁极体（6）旋转时，软磁极体切割磁场的磁力线，形成交变磁场，从动侧转子电枢环感应到涡流，涡流产生一个反磁场，驱动从动侧转子电枢旋转，输出一个扭矩（转动力矩）。
1.离合器简单原理：
1) 壳体
2) 端盖
3) 线圈
4) 离合器线圈
5) 刹车线圈
6) 带风扇的离合器软磁极体
7) 刹车磁极体
8) 电枢环
9) 离合器电枢环
10) 刹车电枢环
11) 被动轴
12) 电磁脉冲传感器
13) 驱动侧轴承
14) 被动侧轴承
15) 接线盒

图3.3 STROMAG电磁离合器

在电磁离合器工作时，因处于涡流感应状态，会产生较高的热量，因此电磁离合器设计了散热风扇和风道。
2.电磁离合器电路原理框图：
设定电位器
使能开关
同步信号
控制电路±15V电源
参考电压
电流互感器
可控硅桥堆
离合器励磁线圈
触发变压器
频率/电压变换
控制电路±15V电源
滤波器

图3.4 电路原理
3.电磁离合器的控制板示意图：
X2为供电和输出的高压侧插头，X1为控制的低压侧插头
2mH电感

电流互电感

使能指示灯
控制电路电源变压器
可控硅桥堆
控制的低压侧插头
供电和输出的高压侧插头

图3.5 控制板

图3.6 机械手整体电气示意图

4．电磁离合器的技术参数选型：
表3.2 参数选型
1供电
到X2的1、2端功率模块的电压
60V 到 230V,+10%/-10%,50/60Hz
到X2的3、4端功率模块的同步电压
230V,+10%/-10%,50/60Hz相位与功率模块相同
到X2的11、12端桥堆的电压
Max.230V,+10%/-10%,50/60Hz
2 输出
从功率模块到X2的6、7端子最大电压
最大电流
193 V DC

7A DC
从桥堆到X2的9、10端子最大电压
最大电流
207V DC

1A DC
3 电压输出
正电压
+14.5V 到 +15.5V
负电压
-14.5V 到 –15.5V
最大负载
每路30 mA
参考电压
最大负载
-10V(-9.3 到 –10.7V)
5 mA
4 插线
带螺丝连接的X1、X2插件的电缆截面积
最大2.5平方毫米(AWG12)
5 运行方式
带直流测速发电机的调速
2Q(1 转矩方向，2 旋转方向)
6 保护等级
IP 00
7 环境温度
最高 45℃
8 安装方式
散热条垂直安装
9 外形尺寸
带盖的墙式安装
宽x高x深 251x234x68mm
框架或盒子式安装
框架/盒子高6HE和框架深度220mm,宽度12TE
10 重量
约 1.8公斤

3.3 机械手的升降机构及转动机构
3.3.1 升降机构
升降机构用来调整夹持工具的高度即在Z-方向的定位，它由1 个ELAU-控制的电机驱动，通过一个带齿皮带和球形杆驱动机构与1 个NSK-直线平面导轨结合完成定位， 2 个硬件限位挡板在设施达到最大的转角时会自动切断电机(硬件限位)。摔落保护设施防止在带齿皮带出现断裂时，升降机构的脱落。

1 控制系统 2 检测单元（触摸式键盘） 3 操作条 6 操作手柄 7a 夹持工具（背面）
8 Z方向直线平面导轨 9 用于高度调整的球形丝杆传动机构 10 驱动电机 11 上限位开关
12 摔落防护设施的紧固单元
图3.7 升降机构

3.3.2 转动机构
7b 夹持工具(驾驶舱)
13 用于总量均衡的活塞
15 夹持工具旋转驱动的较调电机
16 旋转驱动系统的外壳
17 旋转驱动系统的传动机构
18 适配器
19 升降设备和旋转设备间的可较调的连接

图3.8 转动机构
升降设备和转动设备之间的连接可以较验，这样夹持工具的转轴大约可以绕Z-轴改变2 度，由此可以保证夹持工具在组装过程中与车体的Y-轴保持平行。
该校验工作必须在设备进行试运行和可能损失(例如.碰撞) 时进行，然后必须将交接工位和校准设备进行重新调整。
3.4 机械手的夹持工具
夹持工具是通过一个转动设备固定在升降机构的下半部。通过一个转动机构和ELAU-较调电机可以使夹持工具转动，该定位的实时状态被送回控制系统。夹持工具上有一个由转动单元实现的机械对中装置，它们用压缩空气驱动， 机械对中设备可以保证驾驶舱总成在车体内的对中。
1 驾驶舱相适应的开口
2 用于组装板的夹持钳
3 夹紧活塞
4. 夹紧头上的夹持组装辅助销的夹具
5 用于夹持负荷载体上的对中销的夹具
5a 夹钳关闭开关
(夹持工具在交接位置)
驱动部件
6 旋转驱动步进电机
7 水平校准设备的气动活塞
8 门铰链卡紧装置
9 对中装置的机械部件
9a 与驾驶舱相配
9b 与车体相配
10 操作手柄

夹持工具（从背面看）
11 B—梁—滚轮
12 直线平面导轨

图3.9 夹持工具
夹持工具有一个按形状设计的开口和一个用于初装的驾驶舱总成的夹持夹具。由2 个夹持负荷载体上的对中销的夹具帮助夹持工具与负荷载体间及校准设备间的定位；2 个由气动夹紧活塞驱动的夹紧接头, 夹持住装在驾驶舱安装板上的组装辅助销；2 个由气动夹钳活塞驱动的夹紧钳在中央管道的侧面卡住驾驶舱。
3.5 ELAU驱动系统及SIEMENS触摸式控制屏
3.5.1 ELAU驱动系统
德国ELAU公司在业界率先开发的集成式伺服电机/驱动装置PacDrive创新地将控制器、数字式伺服驱动器、智能电机以及人机界面等有机地整合到一起，使电动机自动参数化，每个伺服驱动和伺服电机能够由一个控制器通过网络精确地同步进行，一台PacDrive 控制器最多可控制99台伺服电动机/驱动装置，通过一个中心参数即可完成全部数据存取，极大地方便了用户使用，大大降低了能耗。全球有超过25000套ELAU伺服驱动系统在运行。因为它和控制器通讯只是通过光纤电缆，所以也适合分布式结构。它不需要用户单个编程，处理，也不需要本身配置需要电机内电子类板块帮助的标准版多圈编码器 。它能快速执行命令，可视化和诊断更加容易 以及高度模块化。伺服电机扭矩范围从0.5 到145扭米。它超越了常规伺服电机的局限性，驱动器和 外观类似励磁机，自成一体的伺服模块，提高了机器性能，灵活性和整体价值。
l 伺服电机的工作原理：
伺服电机是一个典型闭环反馈系统，减速齿轮组由电机驱动，其终端（输出端）带动一个线性的比例电位器作位置检测，该电位器把转角坐标转换为一比例电压反馈给控制线路板，控制线路板将其与输入的控制脉冲信号比较，产生纠正脉冲，并驱动电机正向或反向地转动，使齿轮组的输出位置与期望值相符，令纠正脉冲趋于为0，从而达到使伺服电机精确定位的目的。
l 伺服电机的控制：
标准的伺服电机有三条控制线，分别为：电源、地线及控制。电源线与地线用于提供内部的电机
及控制线路所需的能源，电压通常介于4V—6V之间，该电源应尽可能与处理系统的电源隔离（因
为伺服电机会产生噪音）。甚至小伺服电机在重负载时也会拉低放大器的电压，所以整个系统的
电源供应的比例必须合理。输入一个周期性的正向脉冲信号，这个周期性脉冲信号的高电平时间
通常在1ms—2ms之间，而低电平时间应在5ms到20ms之间。
将伺服电动机与驱动装置组合在一起有如下优点：
　　•单电缆安装，大扭力、控制简单、装配灵活。
　　•高功率密度。
　　•防止液体浸入。
　　•强化轴承能承担高径向负载。
l 电机类型选择:
仪表盘安装要求其转动电机启动转矩大，制动释放和制动反应要求时间短。性能可靠，经查询选择SEW交流制动电机并配以两级减速器，其性能特点如下：
性能特点：
制动释放和制动反应时间极短，可实现频繁起动与精确定位
制动器使用寿命长，维修简便，耐用可靠
功率范围0.09kW…90Kw
50ZH时的同步转速
单速750/1000/1500/3000rpm
双速1500/3000,1000/3000,750/3000,500/3000,1000/1500,rpm
频率40…60Hz（标准频率为50Hz）
电压230…690V，2、4、6极电机，电压范围220…240V/380V…415V
机座号63-90的30…500V
电机的工作制:短时工作制时可考虑电机能增大功率用，而频繁起、制动电机则要考虑电机的热功率。
表3.3 电机工作制表
工作制

功率增长K
S2
持续时间 60分钟
30分钟
10分钟
1.1
1.2
1.4
S3
负载持续率 60 %
40 %
25 %
15 %
1.1
1.15
1.3
1.4
S4~S10
为了确定电机功率和工作制，必须给出每小时起停次数和方式，起动时间，制动类型，制动时间，空转时间。
根据要求而定
影响电机功率的几种因素
环境温度，＞40°C
海拔高度，＞1000米 电机须降功率使用

图3.10 电机功率温度曲线图 图3.11电机功率海拔高度曲线图
经以上介绍，工作负载大不用频繁启动，额定功率在确定在10kw。

图3.12电机及减速器

图3.13 电机接线图
3.5.2 SIEMENS触摸式控制屏
ELAU驱动系统通过一个触摸式屏幕进行设定和操作。它是一个对触摸感应的屏幕， 它模拟一个有变化的显示和操作元件的开关控制台。 按下其中的操作元件(操作面板) ，表示用手指轻轻触摸显示屏上的区域。当时间不使用时，触摸式显屏将自动切断，重新激活屏显，请用手轻轻触摸。通过轻按“E7” 按钮可以将显示语言在德语和地方语言进行切换。
SIEMENS触摸式控制屏上显示所有驾驶舱安装设备的位置和状态，通过这个控制屏可以修改所有的设定。所有系统参数都是由西门子公司人员在设备安装调试阶段设置好的，跟正常生产时相适应。一般维修时，不需要维修人员对系统参数进行设定，以免出现误操作，损坏设备。维修人员只要能对面板显示出的故障状态有所认识，做出相应解决。
启动过程中的菜单

1a 开关区“启动”
1b 开关区“关闭”

2 文字信息
3 图形信息
4 操作按钮

图3.13 控制屏上的菜单

第四章 机械手的对中装置与改进
4.1 结构
机械操作手有一个用来精确对中驾驶舱总成与车体的夹具（图4.1）。该对中装置可以减小边缝的大小，从而提高生产出的轿车的质量，夹持工具上有2 个用结合杆相连的对中面。第一次对中在夹持工具中进行， 第二次在车体内对中，装置的夹具要周期性的检测，由供货厂商在规定时间内对间隙进行检测，必要的时候进行调整。
在接受驾驶舱总成时，一对夹持钳抓住仪表盘。夹持工具在车体内卡在门铰链上，各个组件的误差通过一个浮动固定的门铰链卡紧装置均衡(最大±2,5mm)，在张紧卡紧装置时，内部接触而与设备靠近. 两边的绿色滚轮借助1 根结合杆和对中机构（面1） 将仪表盘对中在夹持工具上，这样可以得到固定的仪表盘中心点，通过第2 个对中机构(面2)将仪表盘的中心位置与车体位置对齐. 这个过程按顺序自动执行。
4 交接驾驶舱时的对中面1
4a 对中连杆
4b 面1 的气缸
5 驾驶舱在车体内的对中面2
5a 对中连杆
5b 面2 的气缸
6 组装移动的气缸
1 夹持钳
1a 夹持钳的气缸
2 仪表盘的靠压轮
2a 靠压轮气缸
3 门铰链卡紧设备
3a 门铰链卡紧设备的气缸

图4.1 对中装置
4.2 仪表盘机械手工作与对中
各汽缸用途：表4-1 气缸编号
符号
西文名称
中文名称
Z41
Klemmeinheit Bosch Fallsicherung
防止跌落
Z40
Lastausgleichszylinder
负载平衡
Z42
Absteckzylinder Parkposition
停靠
Z08a/Z08b
Ausricht-Zylinder Entnahm
锁定仪表盘
Z01a/Z01b
Spann-Zylinder Mont.platte
夹紧安装铁板
Z09a/Z09b
Verr.-Zyl. Modultraeger
取件钳
Z11a/Z11b
Absteckzyl. Tuerscharniuer
门铰链定位销
Z16
Zentrier-Zyl karosse
机械手与车身对中
Z17
Tafel Cockpit
仪表盘与机械手对中
Z20a/Z20b
Fuegehub. Zylinder
将仪表盘拉如车身装配位置
Z19
Zentrierhilfe-Zylinder Entnahme “Bahnhof”
交接取件工位定位
Z07
Schunk Brems-Zylinder Y Verfahrschlitter
Y方向机械手制动
Z02
Absteck-Zyli