《工业机器人装调与维护》中职全套教学课件

工业机器人装调与维护全套可编辑PPT课件

目录项目一工业机器人机械系统的装配A项目二工业机器人电气系统的装配B项目三工业机器人机械系统总装C项目四工业机器人故障诊断与排除D项目五工业机器人维护与保养E项目一工业机器人机械系统的装配任务1工业机器人机械装配工具的使用01任务2工业机器人本体搬运、安装与调试02任务3工业机器人本体的整体拆卸03任务4工业机器人本体的整体装配044任务1

工业机器人机械装配

工具的使用51. 能识别工业机器人机械装配常用工具。2. 能按照装配工序选择合适的工业机器人机械装配工具。3. 能正确选择及使用扭力扳手。4. 能正确使用手锯。学习目标6本任务要求熟悉工业机器人机械装配常用工具的使用方法，能按照装配工序选择合适的工业机器人机械装配工具，并能正确选择及使用扭力扳手和手锯。工作任务7一、扳手1. 扳手的定义扳手是指用杠杆原理拧转螺栓、螺钉、螺母和其他螺纹以拧紧或旋松螺栓或螺母的开口或套孔固件的手工工具。8相关知识2. 活扳手活扳手开口部分的大小可以变化，是用于拆卸、紧固不同规格的外六角螺栓和螺母的工具，如图所示。9活扳手（1 in=25.4 mm）使用说明：（1）使用时，右手握手柄。手越靠后，扳动越省力。 扳动小螺母时，因为需要不断地转动蜗轮，调节扳口的大小，所以手应握在靠近呆扳唇处，并用拇指调节蜗轮，以适应螺母的大小。（2）活扳手的扳口夹持螺母时，呆扳唇在上，活扳唇在下，不可反过来使用。在扳动生锈的螺母时，可在螺母上滴几滴松动液或煤油。（3）扳手扳转时，应使拉力作用在开口较厚的一边，尤其是对受力较大的活扳手，以防开口出现“八”字形，损坏螺母和扳手。103. 呆扳手按照用途和款式不同，呆扳手分为开口扳手、两用扳手和梅花扳手，如图所示。11呆扳手a）开口扳手b）两用扳手c）梅花扳手使用说明：（1）扳手扳转时应使用拉力，推转扳手极易发生危险。（2）开口扳手可用于松紧螺栓，螺栓旋紧前应先清洁螺栓；使用开口扳手旋紧螺栓时应均匀用力，不得用冲击力。（3）所选用扳手的开口尺寸必须与螺栓或螺母的尺寸相符合，扳手开口过大易滑脱并损伤螺纹件的六角。（4）选择扳手时，一般优先选用套筒扳手，其次为梅花扳手或开口扳手，最后选用活扳手。124. 棘轮扳手如图所示，棘轮扳手是一种手动拧紧或旋松螺栓或螺母的工具，经组装加工后，前端为四方孔，内嵌活动滚珠只能向一个方向旋转，一般配合套筒使用。13棘轮扳手使用说明：（1）棘轮扳手的活动扳柄可以方便地调整扳手使用角度，用于调节螺钉的松紧，适用性强，使用方便。（2）当螺栓或螺母的尺寸较大或扳手的工作位置很狭窄时，可使用棘轮扳手。这种扳手摆动的角度很小，能拧紧和旋松螺栓或螺母。拧紧时按顺时针方向转动手柄。方形的套筒上装有一只撑杆，当手柄向反方向扳动时，撑杆在棘轮齿的斜面中滑出，因而螺栓或螺母不会跟随棘轮反转。145. 扭力扳手扭力扳手是一种带有扭矩测量机构的拧紧计量器具，它用于紧固螺栓和螺母，并能测出拧紧时的扭矩值。扭力扳手的种类很多，按结构和应用不同，其分为机械式、电子式、电动式、气动式等，如图所示。按使用场合分，扭力扳手分为预设式、可调式、数显式、表盘式、指针式等。常用手动扭力扳手的分类如图所示。1516316常用手动扭力扳手常用手动扭力扳手的分类（1）信号型扭力扳手根据使用工况不同，信号型扭力扳手头部除了棘轮式结构外，还设计有各种尺寸的开口头或梅花头等结构，如图所示。17信号型扭力扳手信号型扭力扳手有可调式和预设式，其对比见下表。18可调式和预设式扭力扳手对比（2）直读型扭力扳手直读型扭力扳手的结构如图所示。19直读型扭力扳手的结构直读型扭力扳手有指针式、表盘式、数显式。其中，扭矩质量检测较常用的是指针式扭力扳手和数显式扭力扳手，其特点见下表。20指针式和数显式扭力扳手的特点（3）正确使用扭力扳手的要点由于手动式扭力扳手体积小、使用方便，因此在机械装配的生产流水线上使用广泛。使用手动扭力扳手对操作人员的操作水平有一定的要求，正确使用手动扭力扳手施加扭矩时的操作要点见下表。21正确使用手动扭力扳手施加扭矩时的操作要点（4）扭力扳手的选用1）扳手头部的选择。优先选用棘轮式，因为其既安全又方便，同时是标准件，成本较低。2）扭力扳手的量程。按照计量器具选用原则，优先选用设定值（检测值）在扭力扳手量程1/2～2/3的扭力扳手。3）扭力扳手的长度和重量。在量程接近的扭力扳手中，优先选用有效长度长、重量相对较轻的扭力扳手，可降低操作人员的劳动强度。226. 内六角扳手内六角扳手为“L”形，是用于拧转内六角螺钉的特种工具，为六角棒状，如图所示，它通过扭矩施加对螺钉的作用力，降低了使用者的用力强度。英寸制内六角扳手配套使用的螺钉尺寸对照表见下表。23内六角扳手24英寸制内六角扳手配套使用的螺钉尺寸对照表二、钳口工具1. 钢丝钳钢丝钳用于夹持或弯折薄片形、圆柱形金属零件及切断金属丝，其旁刃口也可用于切断细金属丝，如图所示。25钢丝钳2. 尖嘴钳尖嘴钳常用来夹持小部件或剪切线径较细的单股与多股线，如图所示。26尖嘴钳3. 扁嘴钳扁嘴钳钳嘴较长，并且钳嘴内带有棱形齿纹，如图所示。27扁嘴钳4. 卡簧钳卡簧钳是专门用来安装或拆卸卡簧的工具，如图所示。28卡簧钳三、锯削工具（手锯）手锯是手工锯割的主要工具，可用于锯割零件的多余部分，锯断机械强度较大的金属板、金属棍或塑料板等。手锯由锯条和锯弓组成。锯弓用以安装并张紧锯条，由钢质材料制成，有固定式和可调节式两种，如图所示。29锯弓的形式a）固定式b）可调节式1. 锯条的安装手锯是在向前推进时进行切削的，向后返回时不起切削作用，因此在锯弓中安装锯条时具有方向性。如图a所示，安装时要使齿尖的方向朝前，此时前角为零。如图b所示，如果装反了，则前角为负值，不能正常锯削。30锯条的安装a）正确b）错误2. 起锯起锯是锯削工作的开始。起锯质量直接影响锯削质量。起锯分远起锯和近起锯两种，如图所示。31起锯的方法a）远起锯b）近起锯3. 锯削姿势手握手锯时，右手满握锯柄，左手轻扶在锯弓前端，锯削时身体与工作台保持约45°角，两脚分开，一前一后，重心略偏后脚，注意摆动要自然，如图所示。32锯削姿势任务2

工业机器人本体搬运、

安装与调试331. 能识别常见的安全标识。2. 能简述工业机器人安装、调试的注意事项。3. 能简述工业机器人本体搬运的方法、安装方式及安装要求。4. 能对工业机器人本体进行开箱检查。5. 能使用正确的方法搬运、吊装和安装工业机器人本体。6. 能使用工业机器人的急停装置。7. 能遵守工业机器人安装、调试过程中的安全规范。学习目标34工业机器人与一般的自动化设备不同，可在动作范围内高速自由运动，其最高速度可以达到很高（各个型号的最高速度不同）。工业机器人的操作人员必须对自己的安全负责，在使用机器人时必须遵守安全操作规程，并且熟知机器人安全注意事项。本任务要求通过学习，能识别常见的安全标识，掌握工业机器人本体搬运的方法，以及工业机器人的安装方式及安装要求，能使用正确的方法搬运、吊装和安装工业机器人本体，能正确使用急停装置，并能按照工业机器人安全操作规程进行安装与调试。工作任务35一、常见安全标识1. 安全色安全色是表达安全信息含义的颜色，表示禁止、警告、指令、提示等。国家规定的安全色有红、蓝、黄、绿、黑五种颜色，红色表示禁止、停止；蓝色表示指令、必须遵守的规定；黄色表示警告、注意；绿色表示指示、安全状态、通行；黑色用于安全标志的文字、图形符号和警告标志的几何图形。36相关知识2. 安全标识安全标识由安全色、几何图形和图形符号组成，用来表达特定的安全信息。常见安全标识的种类见下表。37常见安全标识的种类38常见安全标识的种类二、急停装置的使用1. 急停按钮外观为红色，自锁旋放式结构，如图所示。39使用时按下旋转复位2. 伺服复位按钮松开急停按钮后，按下伺服复位按钮，如图所示。40伺服复位按钮3. 急停装置安装位置急停装置一般安装在设备电气控制柜、示教器、操作台、工业现场等醒目位置，且在紧急或突发事故时易操作，如图所示。41急停装置安装位置三、工业机器人本体搬运、吊装和安装1. 开箱检查（1）开箱注意事项1）拆包装前应先检查包装箱外表是否有破损，如果有破损，应先联系运输公司并在拆包装前保留追诉运输公司的证据。2）拆包装时可使用电动扳手、撬杠、羊角锤等工具，拆包过程中注意不要损坏箱内物品。423）拆开的包装物应妥善处理或回收利用，废木箱可能有钢钉等尖锐物，可能造成人身伤害。4）将机器人与底板脱离时注意先拆开固定物，固定物可能为长自攻螺钉、钢丝、钢钉等，应妥善处理拆下的小包装零件，避免造成人身伤害。（2）核对装箱物品到货后，应仔细确认装箱内容。其中，电气控制柜在一个单独的包装箱内，其余物品在本体包装箱内。标准配件的核对应参照装箱单。432. 工业机器人本体的吊装原则上应使用起重机进行工业机器人的搬运作业。首先，按照如图所示姿势设置机器人。然后，在旋转底座上安装4个吊环螺栓（M12），用4条钢索起吊。如图所示为底座吊环安装图。44工业机器人吊装示意图45底座吊环安装图3. 工业机器人本体搬运工业机器人需用叉车搬运。当用叉车搬运时，工业机器人底座上需要安装两个叉槽工装，作为机器人设备的附件。每次运输时，应确保叉槽工装可靠安装且机器人必须要调整到转运姿态。如图所示分别为SA1400机器人和SA1800机器人的转运姿态。4647SA1400 机器人的转运姿态SA1800 机器人的转运姿态SA1400/SA1800机器人处于转运姿态时，各关节角度见下表。48SA1400/SA1800机器人转运姿态时的关节角度49SA1400/SA1800机器人转运姿态时的关节角度4. 工业机器人本体安装工业机器人的安装方式有地面安装、倒置安装和墙壁安装三种。（1）基座载荷如图所示为基座承受的载荷。50机器人基座载荷Fv—垂直基座方向作用力Fh—水平方向作用力Mk—倾斜弯矩Mr—绕A1轴线的转矩（2）基座要求SA1400/SA1800机器人对基座的要求如图所示，用内六角圆柱头螺栓M16连接机器人底座与底座，底板的厚度不小于20 mm。51SA1400/SA1800机器人对基座的要求a）基座位置b）基座剖视图（3）接口尺寸SA1400/SA1800机器人底座安装孔尺寸如图所示。52SA1400/SA1800机器人底座安装孔尺寸SA1400大臂辅助安装孔尺寸如图所示；SA1800 大臂辅助安装孔尺寸如图所示。53SA1400大臂辅助安装孔尺寸1—工具法兰接口2—前臂驱动箱体接口3—旋转座接口4—底座接口54SA1800大臂辅助安装孔尺寸1—工具法兰接口2—前臂驱动箱体接口3—旋转座接口4—底座接口SA1400前臂驱动箱体及旋转座辅助安装孔尺寸如图所示，SA1800前臂驱动箱体及旋转座辅助安装孔尺寸如图所示。55SA1400前臂驱动箱体及旋转座辅助安装孔尺寸56SA1800前臂驱动箱体及旋转座辅助安装孔尺寸SA1400工具法兰安装尺寸如图所示，SA1800工具法兰安装尺寸如图所示。57SA1400工具法兰安装尺寸58SA1800工具法兰安装尺寸四、工业机器人安装与调试注意事项1. 设备安装在进行工业机器人的安装、维修和保养时，要关闭总电源。带电操作容易造成电路短路、损坏机器人且操作人员有触电危险。为保证设备安装时的安全，安装前要仔细阅读工业机器人操作手册，并严格遵循操作规程。线缆的连接要符合设备要求，设备的安装、固定要牢靠，严禁强制扳动机器人运动轴及依靠机器人或电气控制柜，禁止随意按动操作键等。592. 设备调试除调试人员以外的所有人员要与机器人保持足够的安全距离，一般应与机器人工作半径保持1 m以上的距离。机器人调试前一定要仔细检查，机器人行程范围内无人员及碰撞物，确保作业区域内的安全，避免造成安全事故。工业机器人运动范围如图所示。60工业机器人运动范围3. 安全用电（1）工业机器人必须按说明书要求配电，不得私自降低配电要求。（2）电气系统必须接地。（3）在设备断电5 min内，不得接触工业机器人控制器或插拔机器人连接线。（4）在对设备进行维护或检修时，要按操作顺序断开各级电源，确保安全后才可进行操作。（5）禁止触摸有用电安全警示标识的区域。（6）设备通电前要对设备及线缆进行检查，发现线缆有破损或老化现象要及时更换。614. 工业机器人安全操作规程（1）示教和手动机器人1）不得佩戴手套操作示教盘和操作盘。2）在点动操作机器人时，要采用较低的倍率速度以增加对机器人的控制机会。3）在按下示教盘上的点动键之前要考虑工业机器人的运动趋势。4）要预先考虑好工业机器人的运动轨迹，并确认该轨迹不受干涉。5）工业机器人周围区域必须清洁，无油、水及杂质等。6）必须确认现场人员情况，现场人员必须配戴安全帽并穿安全鞋、工作服。62（2）生产运行1）在开机运行前，必须明确工业机器人根据所编程序将要执行的全部任务。2）必须掌握所有控制工业机器人移动的开关、传感器和控制信号的位置和状态。3）必须掌握工业机器人控制器和外围控制设备上急停按钮的位置。4）工业机器人静止不动其程序不一定完成，此时工业机器人有可能是在等待继续输入移动信号。635. 工业机器人操作注意事项（1）应在规定的环境中使用工业机器人，若温度、湿度、空气、噪声环境等不合格均易造成机器人故障。（2）应依照工业机器人指定的搬运姿势搬运或移动机器人。（3）操作时，应将工业机器人固定在底座上，不稳定的姿势有可能产生位置偏移或发生振动。（4）电线是产生噪声的原因，应尽可能地将电线拉开距离，太过接近有可能造成位置偏移及错误动作。（5）勿用力拉扯接头或过度卷曲电线，有可能造成接触不良或电线断裂等情况。64（6）夹爪所包含的工件重量不能超出额定负荷及容许力矩。（7）机械手、安装工具及夹放的工件应保证夹紧，以免发生运转甩开物体而导致人员及物品的损伤。（8）工业机器人在动作中时应标示为运转状态。（9）在工业机器人的动作范围内做教示作业时，应确保工业机器人的控制有优先权，否则由外部指令使工业机器人启动，有可能造成人员及物品的损伤。（10）JOG控制方式的速度应尽量以低速进行，并且在操作中视线不能离开工业机器人，否则容易干涉工件及周边装置。65（11）程序编辑后、自动运转前，务必确认各步骤运转动作。（12）从外部用手推动工业机器人手臂时，勿将手指放入开口位置，有可能会夹伤手指。（13）勿用关闭工业机器人控制器主电源的方式来使工业机器人停止或紧急停止，在自动运转中关闭控制器的主电源有可能使工业机器人的精度受到影响，且有可能发生手臂掉落或松动而干涉周边装置的情况。66任务3

工业机器人本体的

整体拆卸671. 能正确叙述六轴机器人本体整体拆卸的基本步骤及方法。2. 能正确叙述六轴机器人本体模块化拆卸的基本步骤。3. 能正确叙述六轴机器人电动机轴拆卸的流程及方法。4. 能进行六轴机器人本体的拆卸。5. 能进行六轴机器人本体模块化拆卸。6. 能进行六轴机器人电动机轴的拆卸。学习目标68通过学习，掌握六轴机器人本体的整体拆卸和模块化拆卸的方法及步骤，并能根据要求完成六轴机器人本体的拆卸。工作任务69一、工业机器人本体整体拆卸的基本步骤及方法工业机器人本体整体拆卸时要从六轴机器人末端开始向底座拆卸，拆卸后依部件所标注的编号放入对应部件存储处，具体步骤见下表。70相关知识工业机器人本体整体拆卸的基本步骤及方法71工业机器人本体整体拆卸的基本步骤及方法72工业机器人本体整体拆卸的基本步骤及方法73工业机器人本体整体拆卸的基本步骤及方法74工业机器人本体整体拆卸的基本步骤及方法75工业机器人本体整体拆卸的基本步骤及方法76工业机器人本体整体拆卸的基本步骤及方法77工业机器人本体整体拆卸的基本步骤及方法78工业机器人本体整体拆卸的基本步骤及方法二、工业机器人本体模块化拆卸的基本步骤1. J1、J2轴拆卸的基本步骤（1）用内六角扳手拆下J2轴减速器上的M8螺钉（见下图），取出伺服电动机，取下传动轴，带油脂存入保存袋中。79J2轴伺服电动机的拆卸（2）拧下J2轴减速器的螺钉，取下J2轴减速器并保存在J2轴保存袋中。（3）用内六角扳手拆下J1轴减速器上的M8螺钉，取出伺服电动机，取下传动轴，带油脂存入保存袋中。（4）用活扳手将安装在底座上的4个M12螺钉拧下，通过悬臂吊将机器人底座吊转到装配台上（见下图）。80（5）拆下机器人底座，将底座存放在悬臂吊处。（6）拧下J1轴减速器的M8螺钉，取下J1轴减速器，存放在相应的位置，完成J1、J2轴的拆卸任务。81底座的吊装2. J3、J4轴拆卸的基本步骤（1）用内六角扳手拆下J3轴减速器上的M8螺钉，取出伺服电动机（见下图），取下传动轴，带油脂存入保存袋中。82J3轴伺服电动机的拆卸（2）拧下J3轴减速器螺钉，取下J3轴减速器并保存在J3轴保存袋中。（3）拧下J4轴电动机螺钉，取下传动带与伺服电动机组合（见下图），存入保存袋中。83J4轴伺服电动机及传动带组合的拆卸（4）拧下J4轴减速器螺钉，放入相应位置，取下J4轴减速器，分解减速器和伺服电动机（见下图），存入相应的保存袋中，完成J3、J4轴的拆卸任务。84J4轴伺服电动机的拆卸3. J5、J6轴拆卸的基本步骤（1）断开伺服电动机电源，取下相应电源线，拧下手腕体连接盖处的螺钉，取下J6轴伺服电动机组合（见下图）。85J6轴伺服电动机组合的拆卸（2）拧下J5轴伺服电动机连接板的螺钉，取下传动带和J5轴伺服电动机组合，存放在相应的位置。（3）拆下J5轴支承套螺钉，用顶丝顶出J5轴支承套（见下图），存放在相应的保存袋中。86J5轴支承套的拆卸（4）拧下手腕体连接处的M4螺钉，轻轻转动手腕体，使密封胶脱落（见下图）。87松动手腕体（5）拧下J5轴减速器M3螺钉，取下减速器组合和手腕体（见下图），拆下手腕体轴承，存放在相应的保存袋中。完成J5、J6轴的拆卸任务。88减速器组合和手腕体的拆卸任务4

工业机器人本体的

整体装配

891. 能正确叙述谐波减速器的工作原理。2. 能正确叙述六轴机器人本体模块化装配的基本步骤及方法。3. 能按照六轴机器人本体整体装配的基本步骤及方法，完成六轴机器人本体的装配。学习目标90工业机器人本体模块化装配是在整体拆卸完成后，基于散件装配而完成的工作。本任务的主要内容是掌握六轴机器人本体模块化和整体装配的基本步骤及方法，并能根据要求，完成六轴机器人本体的装配。工作任务91一、谐波减速器1. 谐波减速器的特点谐波减速器是一种由固定的内齿刚轮、柔轮和使柔轮发生径向变形的波发生器组成的减速器，其具有精度高、承载力高等优点，与普通减速器相比，谐波减速器使用的材料要少50%，其体积和重量至少减小1/3。92相关知识2. 谐波减速器的传动原理谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的。谐波传动包括波发生器、柔轮、刚轮三个基本构件。三个构件可任意固定一个，其余两个中一个为主动件、一个为从动件，可实现减速或增速（固定传动比）；也可变换成两个输入件、一个输出件，组成差动传动，其传动原理如图所示。9394谐波减速器的传动原理3. 谐波减速器的优缺点（1）优点1）结构简单，体积小，重量轻。2）传动比大，传动范围广。单级谐波减速器传动比在50～300，双级谐波减速器传动比可在3 000～60 000，复级谐波减速器传动比可在100～140 000。3）由于同时啮合齿数多，齿面相对滑动速度低，因此谐波减速器的承载能力高，传动平稳且精度高，噪声低。954）在采用电磁波发生器或圆盘波发生器等结构时，可获得较小转动惯量。5）谐波齿轮传动可以向密封空间传递运动和动力，采用密封柔轮谐波传动减速装置，可以驱动工作在高真空、有腐蚀性及其他有害介质空间的机构。6）传动效率较高。96（2）缺点1）柔轮易发生周期性变形和疲劳损坏。2）柔轮和波发生器的制造难度较大，需要专门设备，给单件生产和维修造成困难。3）传动比的下限值高，齿数不能太少，当波发生器为主动件时，传动比一般不能小于35。4）起动力矩大。974. 谐波减速器的安装注意事项（1）谐波减速器必须在清洁的环境下安装，安装过程中不能有任何异物进入其内部，以免使用过程中造成减速器损坏。（2）应确认减速器齿面及柔性轴承部分始终保持充分润滑。（3）安装凸轮后，应确认柔轮与刚轮的啮合是180°对称的，如偏向一边会引起振动并使柔轮很快损坏。（4）安装完成后应先低速（100 r/min）运行，如有异常振动或响声，应立即停止，以避免因安装不正确造成减速器损坏。985. 谐波减速器的安装规程六轴谐波减速器的安装如图所示。99六轴谐波减速器的安装1）在柔性轴承上均匀涂抹润滑脂，如上图所示的A处腔体内注满润滑脂（应使用指定的润滑脂，勿随意更换以免造成减速器损坏）。将波发生器装在输入端电动机轴或连接轴上，用螺钉连接固定。2）先在柔轮内壁均匀涂抹一层润滑脂，后在柔轮空间B处注入润滑脂，注入量大约为柔轮腔体的60%，将减速器按如上图所示方向装入，装入时波发生器长轴对准减速器柔轮的长轴方向，到位后用对应的螺钉将减速器固定，螺钉的预紧力矩为0.5N·m。1003）将电动机转速设定在约100r/min，启动电动机，以十字交叉的顺序拧紧螺钉，如图所示，经4～5次均匀递增至螺钉对应的紧固力矩（螺钉对应紧固力矩见下表）。101螺钉拧紧顺序102

螺钉对应紧固力矩4）与减速器连接固定的安装平面要求平面度为0.01mm，与轴线垂直度为 0.01mm，螺纹孔或通孔与轴线的同轴度为0.1 mm。二、工业机器人本体模块化装配的基本步骤及方法1. J1轴装配的基本步骤及方法（1）把J1轴减速器通过M8螺钉固定在转座上，如图所示。使用力矩扳手以呈等边三角形的顺序将螺钉拧紧，力矩值为（37.2±1.86）N·m。103J1轴减速器的装配

（2）将传动轴套入减速器中，用手转动减速器，检查减速器是否能转动。（3）在A处圆形区域均匀地涂抹密封胶，如图所示。104涂抹密封胶（4）在装配台上，把J1轴的减速器传动轴安装在对应的伺服电动机上，把装配好的伺服电动机安装在转座上，先预紧螺钉，再用力矩扳手以对角顺序拧紧电动机。（5）把J1轴伺服电动机的电源线和编码器线分别接通，打开电源，控制示教器低速测试减速器能否转动。（6）用机械故障听诊器检查减速器转动时是否有“咔咔”声，若有明显的噪声，应立即暂停转动减速器，关闭电源，检查装配过程的问题。（7）如果装配没问题，即可进行J1轴简单的运动演示，至此完成J1轴伺服电动机和减速器的装配工作。1052. J2轴装配的基本步骤及方法（1）把J2轴减速器输出轴通过M8螺钉固定在转座上，如图所示。使用力矩扳手以呈等边三角形的顺序将螺钉拧紧，力矩值为（37.2±1.86）N·m。106J2轴减速器的装配（2）将传动轴套入减速器中，用手转动减速器，检查减速器是否能转动。（3）在A处圆形区域均匀地涂抹密封胶，如图所示。107涂抹密封胶（4）在装配台上，把J2轴的减速器传动轴安装在对应的伺服电动机上，把装配好的伺服电动机安装在转座上，先预紧螺钉，再用力矩扳手以对角顺序拧紧电动机。（5）把J2轴伺服电动机的电源线和编码器线分别接通，打开电源，控制示教器低速测试减速器能否转动。（6）用机械故障听诊器检查减速器转动时是否有“咔咔”声，若有明显的噪声，应立即暂停转动减速器，关闭电源，检查装配过程的问题。108（7）在减速器对角方向上拧进定位销，把底座放到微调机构上，调整好底座的位置，使底座安装孔与减速器轴端安装孔同轴心，如图所示。109减速器轴端底座安装孔与减速器轴端安装孔的调整（8）先以对角顺序预紧螺钉，再用力矩扳手将螺钉拧紧，力矩值为（204.8±10.2）N·m。（9）把装好的组合体，通过悬臂吊至机器人安装位置上，固定好螺钉。连接好编码器和电源线，接通电源，测试J2轴减速器与底座安装是否正确。吊装悬臂时，将吊运带从底座穿出，用卸扣把吊运带和吊运环连接起来。（10）用机械故障听诊器检查减速器转动时是否有“咔咔”声，若有明显的噪声，应立即暂停转动减速器，关闭电源，检查装配过程的问题。1103. J3轴装配的基本步骤及方法J3轴的装配如图所示。111J3轴的装配（1）把J3轴伺服电动机转座放到J3、J4轴装配台上，通过M8螺钉把转座固定在装配台上。（2）把J3轴减速器输出轴通过M8螺钉固定在电动机转座上，先插入螺钉，用力矩扳手以十字方向交叉将螺钉拧紧，力矩值为（37.2±1.86）N·m。（3）用手转动J3减速器，检查减速器是否能转动。112（4）在装配台上把J3轴减速器的转动轴安装在对应的伺服电动机上，把装配好的伺服电动机安装在转座上，先预紧螺钉，再用力矩扳手以对角顺序将电动机锁紧。（5）把J3轴伺服电动机的电源线和编码器线分别接通，接通电源，打开示教器，控制示教器低速测试减速器是否能够转动。（6）用机械故障听诊器检查减速器转动时是否有“咔咔”声，若有明显的噪声，应立即暂停减速器转动，关闭电源，检查装配过程的问题。（7）若减速器转动无杂音，即完成J3轴的装配任务。1134. J4轴装配的基本步骤及方法（1）取出J4轴减速器，将J4轴减速器带轮通过M3螺钉安装在J4轴减速器上，如图所示。114J4轴减速器带轮的安装（2）将谐波减速器连接法兰通过M8螺钉固定在转座上，先预紧螺钉，再按如图所示顺序间隔拧紧，力矩值为9 N·m。J4轴减速器的安装如图所示。115螺钉拧紧方式J4轴减速器的安装（3）预先给J4轴伺服电动机安装好传动带，把J4轴伺服电动机固定板与伺服电动机固定在J4轴转座上，预紧螺钉。在传动带静止状态下（安装在带轮上），用手压张紧侧，若传动带下沉20～30 mm，说明其松紧度合适，最后拧紧螺钉，如图所示。116J4轴伺服电动机的安装（4）把J4轴伺服电动机的电源线和编码器线分别接通，先低速测试减速器是否能够转动。（5）用机械故障听诊器检查减速器转动时是否有“咔咔”声，若有明显的噪声，应立即暂停转动减速器，关闭电源，检查装配过程中的问题。（6）若减速器转动无杂音，即完成J4轴的装配任务。1175. J5、J6轴装配体装配的基本步骤及方法（1）用M5螺钉把小臂固定在J5、J6轴安装盘中，如图所示。118小臂的安装（2）把轴（编号为61812）压入手腕体轴承孔中，如图所示。119手腕轴承的安装（3）在J5轴减速器组合中，均匀涂抹密封胶，注意不要涂抹到谐波减速器的轴上，以防密封胶进入轴承而使减速器损坏，如图所示。120在J5轴减速器组合中涂抹密封胶（4）把手腕放入小臂中，把减速器组合压入小臂的轴承孔里，如图所示。121放入手腕（5）先预紧M3螺钉，用力矩扳手沿对角线方向拧紧螺钉，力矩值2 N·m，如图所示。122拧紧手腕体（6）压入J5轴支承套，预紧M4螺钉，用力矩扳手沿对角线方向拧紧螺钉，力矩值4 N·m，如图所示。轻轻扳动手腕体连接体，检查减速器是否有杂音，若有明显的噪声，则立即暂停减速器，检查装配情况。123装入J5轴支承套（7）把J5轴伺服电动机固定板放到小臂的安装孔内，背面用M4螺钉锁紧J5轴伺服电动机固定板，在两带轮间安装传动带，如图所示。124J5轴伺服电动机的安装（8）分别接通J5轴伺服电动机的电源线和编码器线，低速测试减速器是否能够转动，转动过程应顺畅、无振动现象。（9）用机械故障听诊器检查减速器转动时是否有杂音，若有明显的噪声，应立即暂停转动减速器，关闭电源，检查装配过程中的问题。125（10）将J6轴伺服电动机组合体安装在手腕体中，拧入M4螺钉并预紧，用力矩扳手按对角线方向拧紧螺钉，力矩值为4 N·m，如图所示。126J6轴伺服电动机组合体的安装（11）分别接通J6轴伺服电动机的电源线和编码器线，低速测试减速器是否能够转动。（12）用机械故障听诊器检查减速器转动时是否有杂音，若有明显的噪声，应立即暂停转动减速器，关闭电源，检查装配过程中的问题。若无装配问题，即完成J5、J6轴装配体的装配任务。127三、机器人本体整体装配的基本步骤及方法1. 在装配台上完成J1、J2轴的装配。用悬臂吊调整J1、J2轴装配体到机器人的安装位置，预紧M12螺钉，用力矩扳手以对角线顺序拧紧，力矩值为204.8 N·m，完成J1、J2轴装配体的装配，如图所示。128J1、J2轴装配体的装配2. 安装机器人大臂。将大臂对准J2轴减速器的轴端安装孔，预紧减速器螺钉。用力矩扳手以对角线顺序拧紧螺钉，力矩值为（128.4±6.37）N·m。转动大臂，要求顺畅、无卡滞现象，且减速器声音正常，即完成机器人大臂的装配工作，如图所示。129大臂的安装3. 将J3轴伺服电动机、J3轴减速器安装在J3轴伺服电动机转座上。4. 将J3轴减速器输出孔与大臂连接法兰的轴孔对齐，拧入螺钉并预紧，用力矩扳手以对角线顺序拧紧螺钉，力矩值为（37.2±1.86）N·m，完成J3、J4轴装配体伺服电动机转座初步的装配工作。1305. 在安装好伺服电动机转座后，在本体上面安装J4轴减速器、J4轴伺服电动机组合。装配完成后的J3、J4轴如图所示。131J3、J4轴的装配6. 在J5、J6轴装配好后，将J5、J6轴装配体平放在装配台上，随后把J4轴减速器内套（见下图）固定在J5、J6轴装配体上。在装配台上完成J5、J6轴装配体的装配任务。132J4轴减速器内套的装配7. 把J4轴减速器外套套在J4轴减速器上，随后把装配好的J5、J6轴装配体安装在J4轴减速器轴孔中，用力矩扳手以对角线顺序拧紧M5螺钉，力矩值为（9.01±0.94）N·m。完成J5、J6轴装配体安装在整机上的工作任务，如图所示。133J5、J6轴的装配8. 将J4轴减速器轴承压入J4轴减速器内套，用卡簧钳将挡圈卡入槽内，如图所示。134J4轴减速器轴承的安装9. 连接机器人全部的电源线和编码器线，进行整机实验，检查减速器是否存在异响以及转动是否顺畅。如有异响或振动过大，应立刻停止试机。10. 在整机测试中，如果无问题，装配好所有剩余的零件，打扫场地，完成六轴机器人整机的装配工作。13511. 在减速器中加入足够的润滑脂。（1）打开J1轴注油口和出油口螺钉孔，在J1轴注油口中注入400 mL润滑脂后，在螺钉上缠绕合适的生料带，将其拧入螺纹孔。（2）清理机器人上滴落的润滑脂。（3）以同样的方式在J2、J3轴减速器中加入润滑脂，J2轴减速器润滑脂加入量为400 mL，J3轴减速器润滑脂加入量为360 mL。136项目二工业机器人电气系统的装配138任务1认识工业机器人电气控制系统01任务2工业机器人电气控制系统交流供电电路的安装与调试02任务3工业机器人电气控制系统直流供电电路的安装与调试03任务4工业机器人指令信号与反馈信号电路的安装与调试04任务5工业机器人电气控制系统的安装与调试05任务1

认识工业机器人电气

控制系统1391. 能叙述工业机器人电气控制系统的组成。2. 能叙述伺服控制系统、PLC控制系统、继电控制系统的作用。3. 能叙述主要控制元件在电气控制系统中的作用。4. 能认识工业机器人电气控制系统。5. 能识别工业机器人电气控制系统中的各元件。学习目标140通过学习，整体认识机器人电气控制系统，认识工业机器人电气控制系统中的各元件，理解各元件在电气控制系统中的作用，掌握各元件间的控制关系与逻辑关系。工作任务141一、工业机器人电气控制系统的组成（以华数

HSR-JR608型工业机器人为例）工业机器人电气控制系统主要由IPC单元、示教单元、PLC单元、伺服驱动器等组成，如图所示。142相关知识143工业机器人电气控制系统的组成1. IPC单元IPC单元是工业机器人的运算控制系统。工业机器人在运动中的点位控制、轨迹控制、手爪空间位置和姿态控制等都是由它发布控制命令的。IPC单元由微处理器、存储器、总线、外围接口等组成。它通过总线把控制命令发送给伺服驱动器，也通过总线收集伺服电动机的运行反馈信息，通过运行反馈信息来修正工业机器人的运动。IPC单元如图所示。144IPC单元2. 示教单元示教单元是工业机器人的人机交互系统。通过示教单元，操作人员可对工业机器人发布控制命令、编写控制程序、查看其运动状态、进行程序管理操作，示教器单元如图所示。示教单元的额定工作电压为DC 24 V，通常由开关单元供电。145示教单元3. PLC单元（可编程序控制器）PLC是一种专为工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，它通过可编程序控制器来执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械设备和生产过程。在工业机器人控制系统中，IPC单元和PLC单元协调配合，共同完成工业机器人的控制。PLC单元的额定工作电压为DC 24 V，通常由开关单元为其供电，其外观如图所示。146147PLC单元4. 伺服驱动器伺服驱动器接收来自IPC单元的进给指令，这些指令经过驱动装置的变换和放大后转变成伺服电动机进给的转速、转向与转角信号，从而带动机械结构按照指定要求准确运动。因此，伺服驱动器是IPC单元与工业机器人本体的联系环节，如图所示。148伺服驱动器5. 伺服电动机伺服电动机是将伺服驱动器的输出信号转变为机械运动，它与伺服驱动器一起组成伺服控制系统，该系统是IPC单元和工业机器人传动部件间的联系环节，如图

所示。伺服电动机可分为直流伺服电动机和交流伺服电动机，应用最多的是交流伺服电动机，对交流伺服电动机的研究与开发是现代控制技术的关键技术之一。149伺服电动机6. 光电编码器光电编码器在工业机器人控制系统中用于检测伺服电动机的转角、转速和转向信号，将信号反馈给伺服驱动器和IPC单元，在伺服驱动器内部进行速度控制，在IPC单元内部进行转角控制，如图所示。150光电编码器二、工业机器人电气控制系统1. 伺服控制系统伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。在工业机器人电气控制系统中，伺服控制系统由IPC单元、伺服驱动器、伺服电动机和光电编码器等组成。1512. PLC控制系统PLC控制系统主要完成开关量的控制工作，它的控制内容包括急停处理、限位保护、各轴的抱闸等。3. 继电控制系统继电控制系统是利用具有继电特性的元件进行控制的自动控制系统。继电特性是指在输入信号作用下输出仅为通、断状态的特性，因此继电控制也称通断控制。152任务2

工业机器人电气控制系统交流供电电路的安装与

调试1531. 能正确叙述电气原理图的绘制原则。2. 能正确叙述伺服驱动器的作用、接口分类与工作原理。3. 能进行工业机器人电气控制柜内交流供电电路的连接。4. 能对所使用的低压电器进行选择与连接。5. 能进行伺服驱动器与电动机的连接。学习目标154通过学习，对工业机器人电气控制系统进行整体认识，认识工业机器人电气控制系统中各元件，理解各元件在电气控制系统中的作用。掌握电气控制系统各元件间的控制关系与逻辑关系，并能进行工业机器人电气控制系统电气元件的识别。工作任务155一、航空插头（如图所示）156相关知识航空插头1. 航空插头的特点航空插头是电子工程技术人员经常接触的一种部件。它的作用是在电路内被阻断处或独立不通的电路之间架起桥梁，使电路接通，实现预定的功能。157航空插头具有以下特点：（1）改善生产过程航空插头简化了电子产品的装配过程，也简化了批量生产的过程。（2）易于维修如果某电子元件装有航空插头，失效时可以快速更换航空插头。（3）提高设计的灵活性在设计和集成新产品以及用元件组成系统时，使用航空插头有更大的灵活性。1582. 航空插头的性能指标（1）机械性能航空插头的插拔力是重要的机械性能。插拔力分为插入力和拔出力（拔出力也称分离力），两者的要求是不同的。从使用角度来看，插入力要小，而拔出力若太小，则会影响接触的可靠性。航空插头另一个重要的机械性能是连接器的机械寿命。机械寿命实际上是一种耐久性的机械操作。159（2）电气性能1）接触电阻高质量的航空插头应当具有低而稳定的接触电阻。航空插头的接触电阻从几毫欧到数十毫欧不等。2）绝缘电阻它是衡量航空插头接触件之间和接触件与外壳之间绝缘性能的指标，其数量级为数百兆欧至数千兆欧不等。3）抗电强度抗电强度又称耐电压、介质电压，是表征航空插头接触件之间或接触件与外壳之间耐受额定试验电压的能力。160（3）环境性能1）耐温航空插头的最高工作温度为200 ℃（少数高温特种航空插头除外），最低温度为-65 ℃。2）耐湿湿气的侵入会影响连接的绝缘性能，并锈蚀金属零件。3）耐盐雾航空插头在含有湿气和盐分的环境中工作时，其金属结构件、接触件表面处理层有可能产生电化学腐蚀，影响其物理和电气性能。1614）耐振动和冲击耐振动和冲击是航空插头的重要性能，它是检验航空插头机械结构的紧固性和电接触可靠性的主要指标。5）其他环境性能根据使用要求，航空插头的其他环境性能还有密封性、耐液体浸渍能力（对特定液体的耐浸渍能力）等。（4）屏蔽性能航空插头常用金属壳体封闭起来，以阻止内部电磁能辐射或受到外界电磁场的干扰。1623. 航空插头的选择（1）电气参数要求航空插头是连接电气线路的机电元件，因此航空插头的电气参数是选择时首先要考虑的问题。（2）安装方式和外形航空插头接线端子的外形多样，应从直形、弯形、电线或电缆的外径，以及外壳的固定要求、体积、重量、是否需连接金属软管等方面加以选择，对在面板上使用的航空插头还要从美观、造型、颜色等方面加以选择。163二、伺服驱动器1. 伺服驱动器的作用伺服驱动器又称伺服控制器或伺服放大器，是用来控制伺服电动机的一种控制器。通过伺服驱动器，可把上位机的指令信号转变为驱动伺服电动机运行的能量。伺服驱动通常以电动机转角、转速和转矩作为控制目标，进而控制运动机械跟随控制指令运行，可实现高精度的机械传动与定位。1642. 伺服驱动器的接口分类本任务采用HVS-160U伺服驱动器，其接口分为交流电源输入/输出接口、NCUC总线连接接口和编码器反馈接口。交流电源输入/输出接口示意图如图所示。165 HVS-160U伺服驱动器交流电源输入/输出接口示意图（1）XT1外部电源输入端子1）如图所示为XT1外部电源输入端子引脚分布的示意图。166XT1外部电源输入端子引脚分布示意图2）XT1外部电源输入端子说明。L1、L2、L3：该端子为主电路三相电源输入端子，供电标准为三相AC 220 V，50 Hz。三相电源经过整流后，再逆变为伺服电动机旋转所需的动力电源。PE：保护接地端子，与电源地线相连接，接地保护电阻应小于4 Ω。BK1、BK2：外接制动电阻连接端子。驱动单元内置70 Ω/200 W的制动电阻，若仅使用内置制动电阻，则BK1端与BK2端悬空即可。若需使用外接制动电阻，则直接将制动电阻接在BK1、BK2端子，此时内置制动电阻与外接制动电阻是并联关系。167（2）XT2外部电源输出端子1）如图所示为XT2外部电源输出端子引脚分布示意图。168XT2外部电源输出端子引脚分布示意图2）XT2外部电源输出端子功能说明。U、V、W：与伺服电动机上的动力端子相连接（必须与伺服电动机上U、V、W端子对应连接），为伺服电动机的旋转提供动力。PE：保护接地端子。169三、电气系统图1. 电气原理图电气原理图是电气系统图的一种，其用来表明电气设备的工作原理及各电气元件的作用、关系，是根据控制电路的工作原理绘制的，具有结构简单、层次分明的特点。电气原理图一般由主电路、控制电路、检测与保护电路、配电电路等组成。电气原理图直接体现了电气元件与电气结构间的逻辑关系，因此一般用在设计、分析电路中。1702. 电气元件布置安装图电气元件布置安装图主要用来表明各种电气设备在机械设备和电气控制柜中的实际安装位置，为机电设备的制造、安装、维护、维修提供必要的资料。电气元件布置安装图的设计应遵循以下原则：（1）必须遵循相关国家标准设计和绘制电气元件布置安装图。（2）布置相同类型的电气元件时，应把体积较大和较重的电气元件安装在电气控制柜或面板的下方。171（3）发热元件应安装在电气控制柜或面板的上方或后方，但热继电器一般安装在接触器的下方，以便与电动机、接触器连接。（4）需要经常维护、整定和检修的电气元件、操作开关、监视仪器仪表，其安装位置应高低适宜，以便工作人员操作。（5）强电、弱电应分开走线，注意屏蔽层的连接，防止干扰。（6）电气元件的布置应考虑安装间隙，并尽可能做到整齐、美观。1723. 电气安装接线图电气安装接线图为装置、设备或成套装置的布线提供各个项目之间电气连接的详细信息，包括连接关系、线缆种类和敷设线路。一般情况下，电气安装接线图和电气原理图需配合使用。绘制电气安装接线图应遵循以下原则：（1）必须遵循相关国家标准绘制电气安装接线图。173（2）各电气元件的位置、文字符号必须和电气原理图中的标注一致，同一个电气元件的各部件（如同一个接触器的触点、线圈等）必须画在一起，各电气元件的位置应与实际安装位置一致。（3）不在同一安装面板或电气控制柜上的电气元件一般应通过端子排连接，并按照电气原理图中的接线编号连接。（4）走向相同、功能相同的多根导线可用单线或线束表示。画连线时，应标明导线的规格、型号、颜色、根数和穿线管的尺寸。174四、电气原理图的识读方法1. 识读主电路的步骤（1）识读主电路中的用电设备。（2）要清楚用电设备是用什么电气元件控制的。（3）了解主电路中所用的控制电器及保护电器。（4）识读电源。了解电源电压的等级和供电方式。1752. 识读辅助电路的步骤辅助电路包括控制电路、保护电路和照明电路等。分析控制电路时，应根据主电路中各电动机和执行器的控制要求，逐一找出控制电路中的其他控制环节，将控制电路“化整为零”，按功能不同划分成若干个局部控制电路来分析。如果控制电路较复杂，则可先排除照明、显示等与控制关系不密切的电路，以便集中精力进行分析。176（1）识读电源。首先识读电源的种类，是交流还是直流。其次，要识读辅助电路的电源是从什么地方接来的，及其电压等级。电源一般是从主电路的两条相线接来的，电压为380 V；也有从主电路的一条相线和一条零线上接来的，电压为单相220 V。此外，也可以从专用的隔离电源变压器接来，电压有140 V、127 V、36 V、6.3 V等。（2）了解控制电路中所采用的各种继电器、接触器的用途，如采用了一些特殊结构的继电器，还应了解它们的动作原理。177（3）根据辅助电路来研究主电路的动作情况。控制电路是按动作顺序画在两条水平线或两条垂直电源线之间的。因此，可从左到右或从上到下来进行分析。对复杂的辅助电路，在电路中整个辅助电路构成一条大回路，在这条大回路中又分成几条独立的小回路，每条小回路控制一个用电器或一个动作。（4）研究电气元件之间的相互关系。电路中的一切电气元件都不是孤立存在的，而是相互联系、相互制约的。这种相互控制的关系有时表现在一条回路中，有时表现在几条回路中。（5）研究其他电气设备和电气元件，如整流设备、照明灯等。178任务3

工业机器人电气控制系统直流供电电路的安装与

调试1791. 能正确叙述电磁继电器、电磁阀等低压电器的作用、结构、接口与工作原理。2. 能正确叙述PLC单元输入/输出接口的定义、接口及接线方法。3. 能对PLC、IPC、示教器等器件进行供电。4. 能对PLC单元输入/输出器件进行供电。5. 能对PLC单元输入/输出接口进行正确的接线。6. 能进行工业机器人电气控制系统直流供电电路的安装与调试。学习目标180通过学习，完成工业机器人电气控制系统直流供电电路的安装与调试。工作任务181一、IPC单元、PLC单元与示教器1. IPC单元IPC单元是工业机器人的核心控制单元之一，其主要功能是控制各个轴的协调运动，完成工业机器人运动轨迹的控制要求。它的供电电源接口名称是POWER，额定工作电压为DC 24 V。华数HSR-JR608型六轴关节工业机器人IPC单元接口如图所示。为IPC单元供电的开关电源输出功率不应小于50 W。182相关知识183IPC单元接口示意图（1）POWER：24 V电源接口；（2）PORT0～3：NCUC总线接口；（3）USB0：外部USB1.1接口；（4）RS232：内部使用的串口；（5）VGA：内部使用的视频信号口；（6）USB1、USB2：内部使用的USB2.0接口；（7）LAN：外部标准以太网接口。1842. PLC（可编程控制器）单元可编程序控制器是工业机器人的核心控制单元之一，它主要完成开关量的控制工作，用于接收外部开关量控制命令，通过内部程序运算，再进行对外输出，控制继电器、电磁阀等输出器件。185（1）PLC单元接口HSR-JR608型六轴关节工业机器人的PLC单元采用的是总线式I/O，它由PLC底板、通信子模块、开关量输入/输出子模块和模拟量输入/输出子模块组成。186（2）PLC单元通信子模块功能及接口PLC单元通信子模块（HIO-1061）负责完成通信功能并提供电源输入接口，其功能及接口示意图如图所示。187PLC单元通信子模块功能及接口示意图（3）PLC单元开关量输入/输出子模块功能及接口1）PLC单元开关量输入子模块功能及接口PLC单元开关量输入子模块接口电路采用光电耦合电路，将限位开关、手动开关等现场输入设备的控制信号转化成CPU所能接收和处理的数字信号，其接口示意图如图所示。188PLC单元开关量输入子模块接口示意图2）PLC单元开关量输出子模块功能及接口PLC单元开关量输出子模块接口（见右图）将PLC单元的运算结果对外输出，控制继电器、电磁阀等执行元件。开关量输出子模块（HIO－1021N）为NPN型，有效输出为低电平，否则输出为高阻状态。189PLC单元开关量输出子模块接口示意图3. 示教器示教器主要用于操作者与工业机器人交换信息，操作者通过示教器发布命令，工业机器人的运行情况通过示教器显示。示教器电路连接主要包括三部分内容，即示教器供电电源的连接、示教器与IPC单元的信号连接、示教器与PLC单元的信号连接。190二、开关电源1. 开关电源的结构开关电源由主电路、控制电路、检测比较放大电路、辅助电源等组成。开关电源的结构示意图如图所示。191开关电源的结构示意图（1）主电路1）冲击电流限幅：作用是限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。2）输入滤波器：作用是过滤电网中存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。3）整流与滤波：将电网交流电直接整流为较平滑的直流电。4）逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，是高频开关电源的核心部分。5）输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定、可靠的直流电源。192（2）控制电路控制电路从输出端取样，与设定值比较，然后控制逆变器，改变其脉宽和脉频，使输出稳定；另外，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供给控制电路，对电源进行各种保护。（3）检测比较放大电路提供保护电路中正在进行的各种元件的参数和各种仪表数据。1932. 选择开关电源的注意事项（1）选择合适的输入电压。（2）选择合适的功率。为使电源的寿命增长，可选用额定输出功率为30%的机种。（3）考虑负载特性。如果是电动机、灯泡或电容性负载，则开机瞬间电流较大，应选择合适的电源，以免过载。如果负载是电动机，还应考虑停机时的电压倒灌。（4）还需考虑电源的工作环境温度，以及有无额外的辅助散热设备，在过高的环境温度下电源需减额输出。194（5）应根据需要选择各项功能。1）保护功能：过电压保护（OVP）、过温度保护（OTP）、过负载保护（OLP）等。2）应用功能：信号功能（供电正常、供电失效）、遥控功能、遥测功能、并联功能等。3）特殊功能：功因校正（PFC）、不断电（UPS）。1953. 使用开关电源的注意事项（1）使用开关电源前，先确定输入/输出电压的规格与所用电源的标称值是否相符。（2）通电之前，检查输入/输出的引线是否连接正确，以免损坏用户设备。（3）检查安装是否牢固，安装螺钉与电源板器件有无接触，测量外壳与输入/输出的绝缘电阻，以免触电。196（4）为保证使用的安全性和减少干扰，确保接地端可靠接地。（5）多路输出的电源一般分主、辅输出，主输出特性优于辅输出，一般情况下输出电流大的为主输出。（6）切勿频繁开关开关电源，否则将会影响其寿命。（7）工作环境及带载程度应合适，否则也会影响其寿命。197三、与PLC单元连接的低压电器1. 电磁继电器继电器是一种控制器件，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电信号去控制较大电压（电流）的一种“自动开关”，因此在电路中起着自动调节、信号放大、安全保护、转换电路等作用。198（1）电磁继电器的结构电磁继电器一般由铁心、线圈、衔铁、释放弹簧等组成，其典型结构如图所示。线圈的作用是把电能量转变成磁场能量。铁心的作用是减小磁场构成的回路中的磁阻。触点用于接通或断开电路。199电磁继电器的典型结构1—底座2—铁心3—释放弹簧4、5—调节螺母6—衔铁7—非磁性垫片

8—极靴9—触点系统10—线圈（2）电磁继电器的工作原理只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁会在电磁力的吸引作用下克服弹簧的拉力而吸向铁心，带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，达到了导通、切断电路的目的。200（3）电磁继电器的特性、主要参数和整定方法1）电磁继电器的特性电磁继电器的主要特性是输入－输出特性，又称继电特性，继电特性曲线如图所示。在电磁继电器输入量X由0增至X0之前，其输出量Y为0。201继电特性曲线2）电磁继电器的主要参数①额定参数是指电磁继电器的线圈和触点在正常工作时允许的电压和电流值。②动作参数即电磁继电器的吸合值和释放值。③根据要求，对电磁继电器的动作参数进行人工调整的值即为整定值。④返回系数是指电磁继电器的释放值与吸合值的比值用k表示。⑤动作时间包括吸合时间和释放时间两部分。2023）电磁继电器的整定方法①电磁继电器的动作参数可以根据保护要求在一定范围内调整。②可以调整释放弹簧的松紧程度。③可以改变非磁性垫片的厚度。④可以改变初始气隙的大小。2032. 电磁阀电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动，用于工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。204（1）工作原理电磁阀里有密闭的腔体，在不同位置开有通孔，每个孔连接不同的油管，腔体中间是活塞，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电，阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来开启或关闭不同的排油孔，而进油孔是常开的，液压油会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置。这样通过控制电磁铁的电流通断控制机械运动，其工作原理示意图如图所示。205206电磁阀工作原理示意图（2）分类1）按工作原理分①直动式电磁阀。通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。②分步直动式电磁阀。它是一种直动式和先导式相结合的电磁阀，当入口与出口没有压差时，通电后电磁力直接把向导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到起动压差时，通电后，电磁力打开向导小阀，使主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，向导小阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。207③先导式电磁阀。通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速在关闭件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。2082）按阀的结构和材料分按阀的结构和材料不同，电磁阀分为直动膜片结构、分步直动膜片结构、先导膜片结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构等。电磁阀的外观如图所示。209电磁阀的外观（3）主要特点1）外漏易堵绝，内漏易控制，使用安全2）系统简单，便于连接计算机，价格低廉3）动作快速，功率微小，外形轻巧4）调节精度和适用介质受限210任务4

工业机器人指令信号与反馈信号电路的安装与调试

2111. 能正确叙述总线的概念。2. 能正确叙述光电编码器的结构、检测原理。3. 能正确叙述伺服驱动器反馈接口的结构。4. 能对NCUC总线进行正确连接。5. 能连接光电编码器反馈信号电路。6. 能利用NCUC总线完成IPC单元、PLC单元和伺服驱动器的通信。7. 能利用光电编码器检测伺服电动机的转角、转速和转向，并把检测信息通过反馈接口送到伺服驱动器和IPC单元。学习目标212通过学习，完成工业机器人电气控制系统NCUC总线的连接以及伺服电动机反馈信号的连接。工作任务213一、NCUC总线现场总线是指安装在制造区域的现场装置与控制室内自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线，通过分时复用的方式，将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的传输线，是通信系统中传输数据的公共通道。214相关知识NCUC总线的特点包括与以太网兼容；支持环形和线性网络；通信速率最高可达100 Mbit/s；挂接设备最多可达255个；支持5类双绞线传输和光纤传输方式。NCUC总线连接端子如图所示。215NCUC总线连接端子1. NCUC总线接口的引脚定义在华数机器人控制系统中，各个智能器件间的通信工作采用的是NCUC总线方式，在每个运算单元上都有相应的总线接口。（1）IPC控制器上的总线接口（见下图）216IPC控制器上的总线接口（2）PLC通信模块上的NCUC总线接口（如图所示）X2A与X2B为PLC通信模块上的总线接口。217PLC通信模块上的NCUC总线接口（3）伺服驱动器上的NCUC总线接口（见下图）XS2/XS3为伺服驱动器上NCUC总线的接口，XS2为总线进口，XS3为总线出口。218伺服驱动器上的NCUC总线接口2. NCUC总线的连接方法NCUC总线采用环状拓扑结构和串行的连接方式，以IPC单元作为总线上的主站，PLC和伺服驱动器作为总线上的从站，总线连接示意图如图所示。219NCUC总线连接示意图二、伺服驱动器反馈接口伺服驱动器上的XS1作为电动机编码器反馈信号输入接口，这一信号既作为电动机速度与方向的反馈信号，又作为电动机轴的位置反馈信号。XS1反馈接口支持多种传输协议，包括ENDAT2.1 协议的绝对式编码器、BISS 协议绝对式编码器、TAMAGAWA 绝对式编码器等。伺服驱动器反馈接口的引脚分配如图所示。220伺服驱动器反馈接口的引脚分配伺服驱动器反馈接口的引脚连接见下表。221伺服驱动单元连接复合式光电编码器222伺服驱动单元连接复合式光电编码器223伺服驱动单元连接ENDAT2.1绝对式编码器224伺服驱动单元连接ENDAT2.1绝对式编码器225伺服驱动单元连接TAMAGAWA绝对式编码器226伺服驱动单元连接TAMAGAWA绝对式编码器三、工业机器人位置检测元件的要求及分类位置检测元件是闭环（半闭环、闭环、混合闭环）进给伺服系统中的重要组成部分，用于检测伺服电动机转子的角位移和速度，将信号反馈到伺服驱动装置或IPC单元，与预先给定的理想值相比较，得到的差值用于实现位置闭环控制和速度闭环控制。检测元件通常利用光或磁的原理完成位置或速度的检测。2271. 对检测元件的要求（1）寿命长，可靠性高，抗干扰能力强。（2）满足精度、速度和测量范围的要求。分辨率通常要求在0.001～0.01 mm，快速移动速度达到每分钟数十米，旋转速度达到2 500 r/min以上。（3）使用与维护方便，适合机床的工作环境。（4）易于实现高速动态测量和处理，并且易于实现自动化。（5）成本低。2282. 检测元件的分类（1）直接测量和间接测量按形状分，测量传感器可分为直线型和回转型。若测量传感器所测量的指标就是所要求的指标，即直线型传感器测量直线位移，回转型传感器测量角位移，则该测量方式为直接测量。若回转型传感器测量的角位移只是中间量，由它再推算出与之对应的工作台直线位移，那么该测量方式为间接测量，其测量精度取决于测量装置和机床传动链两者的精度。229（2）增量式测量和绝对式测量按测量装置编码方式，测量传感器可分为增量式测量传感器和绝对式测量传感器。增量式测量传感器的特点是只测量位移增量，即工作台每移动一个基本长度单位，测量装置便发出一个测量信号，此信号通常是脉冲形式。绝对式测量传感器的特点是被测点的位置相对于一个固定的零点来说都有一对应的测量值，常以数据形式表示。230（3）接触式测量和非接触式测量接触式测量传感器与被测对象间存在着机械联系，因此机床本身的变形、振动等因素会对测量产生一定的影响。非接触式测量传感器与测量对象是分离的，不发生机械联系。（4）数字式测量和模拟式测量数字式测量传感器以量化后的数字形式表示被测量，其特点是测量装置简单，信号抗干扰能力强，且便于显示和处理。模拟式测量传感器是被测量用连续的变量表示。231四、光电编码器的结构与作用1. 增量式光电编码器如图所示，增量式光电编码器由连接轴、支承轴承、光栅、光电码盘、光源、聚光镜、光栏板、光敏元件和信号处理电路等组成。232增量式光电编码器的组成1—连接轴2—支承轴承3—光栅4—光电码盘5—光源6—聚光镜7—光栏板8—光敏元件当光电码盘随工作轴一起转动时，光源通过聚光镜，透过光电码盘和光栏板形成忽明忽暗的光信号，光敏元件把光信号转换成电信号，然后通过信号处理电路的整形、放大、分频、计数、译码后输出或显示。光电编码器的安装有两种形式：一种是安装在伺服电动机的非输出轴端，称为内装式编码器，用于半闭环控制；另一种是安装在传动链末端，称为外置式编码器，用于闭环控制。光电编码器安装时要保证连接部位可靠、不松动，否则会影响位置检测精度，引起进给运动不稳定，使自动化设备产生振动。2332. 绝对式光电编码器绝对式光电编码器的光盘上有透光和不透光的编码图案，编码方式可以有二进制编码、二进制循环编码、二至十进制编码等。绝对式光电编码器通过读取编码盘上的编码图案来确定位置。如图所示为绝对式光电编码器编码盘的原理示意图和结构图。234绝对式光电编码器编码盘的原理示意图和结构图五、航空插头反馈线引脚的分布航空插头反馈线引脚的分布如图所示，其定义见下表。235航空插头反馈线引脚的分布236航空插头反馈线引脚定义表六、示教器与

IPC

电路的连接1. RJ45接口RJ45接口由八芯制成，通常用于计算机网络数据传输。RJ45接口的线有直通线（12345678对应12345678）、交叉线（12345678对应36145278）两种。RJ45接口根据线的排序不同有两种，一种是橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕；另一种是绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕。RJ45插座和8P8C水晶头如图所示，引脚分别被标识为1号到8号，引脚的名称及作用见下表。237238RJ45插座和8P8C水晶头a）RJ45插座b）8P8C水晶头239RJ45插座引脚的名称及作用2. 水晶头的制作方法如图所示，所有线路连接完并确认线路无误后，则可以给需要制作水晶头的通信总线制作8P8C水晶头（RJ45）。240水晶头接线示意图接入总线水晶头的每条线含义如下：1（橙白）：备用；2（橙）：备用；3（绿白）：代表电源负极或电源AC-；4（蓝）：代表电源负极或电源AC-；5（蓝白）：代表电源正极或电源AC+；6（绿）：代表电源正极或电源AC+；7（棕白）：代表信号L；8（棕）：代表信号H。2413. 网线通断检测网线的常规接法（两头568B）：橙白1、橙2、绿白3、蓝4、蓝白5、绿6、棕白7、棕8。交叉接法（一头568A）：绿白3、绿6、橙白1、蓝4、蓝白5、橙2、棕白7、棕8。在水晶头制作完成后，要使用网线测线仪对制作的网线通断进行检测。242（1）使用方法将网线两端的水晶头分别插入主测试仪和远程测试端的RJ45接口，将开关拨到“ON”（S为慢速挡），这时主测试仪和远