SMC技术培训-04 电缸基础知识 V1 OK.ppt

SMC气动技术培训课程电缸介绍 2 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 3 电缸系列 SMC电缸系列 4 电动滑台 电动夹爪 出杆式电缸 无杆电缸 SMCLE系列电缸产品 电动摆台 5 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 6 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 7 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 8 使用用途例 高精度 9 使用用途例 多点定位 10 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 11 使用用途 推力控制 电缸 控制电缸输出力百分比 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 电缸 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 1日8小时 用电量 日圆 1日 8小时 产生的CO2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 气缸与电缸的优缺点 机械操作性 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 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 16 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 CO2 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 17 运行成本 32 100 電動 待機電力 消費 待機電力 動作時電力 电动产品用语 19 马达 20 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 21 步进马达 动作原理 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 22 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 23 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 24 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 25 马达种类 转速与力矩的关系 26 马达种类 速度与负载的关系 伺服电机 直流 步进电机 直流 27 马达种类 速度与负载的关系 交流伺服电机 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 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 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 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 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 简易绝对编码器 34 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 35 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 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 36 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 37 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 LECS 马达控制器 LC3 参考 步进电机控制器 LC6 参考 38 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 39 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 例 stepno 1的动作 stepno 1的动作完了 stepno 3的动作 stepno 3的动作完了 PLC 步信号的写入NO1 位置50mm速度50mm SNO2 位置30mm速度150mm SNO3 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 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 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 42 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 123 498499500 5ms 200Hz 例 螺距5mm旋转1圈1000脉冲输入500脉冲 移动距离5mm 1000 500 2 5mm速度5mm 1000 200Hz 1mm s 2 5s 严格地说通过改变脉冲频率可以改变加减速度 43 控制器的控制方法 操作方法 44 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 45 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 选型 点间移动时间计算方法 46 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 电动产品用于 补充 48 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 ProgrammableLogicalController 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 49 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 50 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 51 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 52 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 53 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 54 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