堆栈小车驱动电机的选取计算

2022-09-10

0 引言

在任何电子产品的生产过程中, 为了保证出厂产品的质量, 有一道很重要的工序----老练。PDP作为平板电视的显示器件, 也不例外, 老练是必不可少的。PDP老练堆栈小车就是在PDP生产中, 将生产线上的PDP屏移送到老练设备架体, 再将经过一定时间老练后的PDP屏从老练架体移送到后续生产线的设备。

1. PDP老练堆栈小车的工作流程

堆栈小车工作流程如图1-1所示, 共分为七步, 叙述如下:

1.1 堆栈小车从入料缓冲架提取待老练的PDP屏 (6面) ;

1.2 堆栈小车将所提取的待老练PDP屏移动至管理系统给定的老练架位置

1.3 堆栈小车将所提取的待老练PDP屏送入老练位置;

1.4 堆栈小车移动至取管理系统所给定的已经老练屏的所在的老练架位置;

1.5 堆栈小车从老练位置取回已经老练的PDP屏;

1.6 堆栈小车至出料缓冲架位置;

1.7 堆栈小车送出已经过老练的屏到出料缓冲架;

2. 堆栈小车移动的驱动结构

如图2—1所示, 伺服电机经减速后驱动旋转轴旋转, 带动固定在轴上的滚轮旋转, 滚轮延着铝合金轨道运行, 使得堆栈小车移动。

这种驱动结构有两个特点。

其一, 堆栈小车由四个滚轮承载, 但是用于驱动的只有两个滚轮, 而两外两个滚轮式被动的。

其二, 就是对于小车移动而言, 如果滚轮与铝合金轨道有打滑现象存在, 则传动是非刚性的, 或者说电机转数与小车移动距离是非线性的, 而且没有一致的关系。电机在驱动堆栈小车移动时, 即不能保证小车的移动速度满足生产节拍的要求, 也保证不了堆栈小车取放PDP屏时位置的准确性 (位置控制模式) 。即使在电机控制回路中, 增加外部的位置反馈回路, 保证堆栈小车的定位准确性, 也会在定位过程中耗费大量的时间, 甚至无法精确定位, 满足不了生产节拍的速度要求。

为保证在堆栈小车移动过程中, 滚轮和铝合金轨道间无打滑, 满足系统对堆栈小车速度及定位精度的要求, 合理的选取电机及相关参数, 特别是加减速时间就变得至关重要。

3. 相关的机械设计参数

堆栈小车重量:W=10000Kg

堆栈小车移动速度:V≧160m/min

减速机减速比:1/n=1/11

减速机机械效率:η=0.8

滚轮直径:D=300mm

滚轮厚度:D1=130mm

滚轮轴径:D2=100mm

滚轮轴长:L=1500mm

滚轮导轨摩擦系数:μ=0.25

滚轴滚动摩擦系数:μ1=0.02

滚轮的密度:ρ=7.8×103kg/m3 (钢铁)

4. 电机的选取计算

4.1 伺服电机的转速

选伺服电机额定转速为2000 r/min

对应堆栈小车的额定速度为V0=170 m/min

4.2 堆栈小车的加减速时间

驱动滚轮与铝合金导轨之间的最大摩擦力

只要驱动力不大于该值, 则滚轮与导轨之间就不会打滑。根据运动学规律, 堆栈小车的最大加减速度为:

最小加减速时间

4.3 堆栈小车移动的负载惯量

各部分的负载惯量全部换算到电机轴上

堆栈小车移动部分

滚轮转动部分

滚轮轴

总负载惯量

4.4 堆栈小车移动的负载转矩

负载转矩换算到伺服电机轴上

平稳运行时的轴摩擦负载转矩

最大加速时的负载加速转矩

总的负载最大转矩

4.5 选择电机的条件

负载平稳运行转矩≤伺服电机的额定转矩;

最大加速时的负载转矩≤伺服电机的最大转矩;

总负载惯量≤JR×伺服电机的惯量;JR为推荐的负载惯量比

4.6 根据三菱公司伺服电机选型样本, 所选电机型号为:

HA-LH22K

5. 结论

实际运行效果表明, 所选取的伺服电机在所计算的加减速时间参数下运行, 加减速运行平稳, 无打滑, 定位快速准确, 满足生产节拍要求。

摘要：本文简要介绍了PDP老练堆栈小车的工作流程和堆栈小车移动的驱动结构;给出了选取堆栈小车驱动电机相关的机械设计参数;以堆栈小车车轮与铝合金导轨间不打滑的摩擦力为基础, 计算出堆栈小车运行时的最大加速度和最小加减速时间;通过计算堆栈小车的运行转矩和转动惯量, 选取出适合驱动堆栈小车移动的伺服电机型号。实际运行效果表明, 所选取的伺服电机在所计算的加减速时间参数下运行, 加减速运行平稳, 无打滑, 定位快速准确, 满足生产节拍要求。

关键词：堆栈小车,转矩,转动惯量,加减速时间