機電一體化精確定位裝置及其控制系統的研究

南京交通技師學院

在科學技術的助推下，機電一體化技術逐漸呈現出了新的發展趨勢，在國民經濟建設中發揮了重要作用。

一、機電一體化發展狀況

機電一體在發展進程當中起源于發達國家日本。隨著世界經濟不斷融合和相互之間的交流逐漸的密切。使得機電一體化逐漸的在世界各個國家的工業生產當中嶄露頭角。機電一體化的發展進程主要的分為三個階段：第一階段，指的是在二十世紀的初期階段，電子技術的不斷的發展，使得其在機械生產當中具有一定的作用，更是由于當時戰時需求的推動。使得電子技術在機械生產當中受到相應的重視。但是由于當時的科技水平，電子技術在機械生產當中的應用還是會受到一定程度的影響，使得其不能大量推廣。第二個階段是二十世紀中后期階段，機電技術得到了進一步的發展。同時這一階段當中出現的控制技術和計算機通訊技術為機電一體化的快速發展奠定了一定的基礎，推動了機電一體化的發展。同時這項技術被廣泛的認可，使得其得到了良好的市場發展環境。第三階段，二十世紀后期是所謂的第三階段，現階段的生產技術已經被不斷的應用，并開辟出機電一體化的智能化耳朵舞臺，使得機電一體化得到了良好的發展。

二、機電一體化定位裝置結構

一般情況下，機電一體化定位裝置由于工作的性質與作用的不同，會有很多種類，主要有一維、二維及多維運動等，無論何種形式的定位裝置，都是以一線運動為基礎，并進行復合處理而成。在新時期，對機電一體化定位裝置的設計提出了更高的要求，為了進行大行程運行與高度精確運動，一維大行程運動的控制技術是關鍵。

(一)定位裝置絲桿設計

在定位絲桿的設計過程中選取的技術規格參數為：工程行程300毫米；快速進給速度每分鐘10米；進給系統上總重為15千克；定位的精準度為0.015毫米；重復的定位精度為0.007毫米。

對于滾珠絲桿副的設計的那個中包含滾珠絲桿副載荷以及滾珠絲杠副的主要參數。在滾珠絲桿副載荷的設計過程中，通過相應的公式能夠得出最大最小載荷以及變動負載和。通過這幾個因素的計算和研究，能夠得出精準的載荷，確保定位裝置絲桿的設計準確性。

(二)聯軸器設計

在定位裝置中，聯軸器主要起到了軸與軸的連接作用，并且可以對其進行分離處理，對力進行傳遞和中斷控制。聯軸器具有很多種類，如果按照行政來劃分，主要可以分成撓性聯軸器和剛性聯軸器。其中，撓性聯軸器在結構上具有特殊性，而且功能也比較齊全。多種聯軸器主要具有如下幾方面的作用：①聯軸器能夠起到一定的補償作用。由于多種零部件在生產或者安裝的過程中，很容易使兩個軸之間出現軸向、徑向及角位移，而聯軸器的應用可以防止軸端產生較大的額外載荷。②改變改變軸系的共振轉速，例如，如果沖擊吸收功相同時，以扭矩為基準的扭轉角越大，沖擊扭矩則會越小，共振轉速則會越低。同時，聯軸器慣性矩的存在也會對軸的轉速造成影響。③聯軸器可以緩和軸上扭轉沖擊，并減輕軸的扭轉振動。

聯軸器在精確傳動中也發揮了重要作用，作為基礎性的部件，對定位精確度產生了重要影響。原動部分與傳動部分等共同組成了機械部分，每種零件也有多種類型，而且優缺點各異。總之，要高度重視聯軸器的設計，提高其設計的合理性。

(三)電控系統設計

電控系統同樣是整個系統當中的重要組成部分，在實際的設計過程中應該重視相應流程。在各項控制單元的設計和選擇當中，其中可編輯邏輯程序控制器的設計和選型包含主模塊應該選取三菱FX3U 64MT/Ds為主模塊，其具有穩定性高等特點，適合在電控系統當中應用。在擴展單元當中應該重視定位模塊的選擇。同時對于步進電機的設計以及選型當中具有結構簡單、性價比較高的特點，更便于維修。伺服電機的選型應該重視現實機電一體化的運行狀況，根據相應情況選取Kinco步科生產的SMH60S 0040 30AAK 3LKH為根本模型。只有正確的進行選擇，才能夠使得機電一體化當中的精準定位裝置能夠正確運行。

三、機電一體化控制系統研究

(一)產品

對于控制系統的研究而言，應該從系統當中的零部件或是設備進行入手，零件的質量影響著系統的運行安全性能，隨意組件出現的問題對于整個系統的正常運行都會造成一定的影響，嚴重的影響到機電一體化的正常運行。

(二)規定標準

對應的標準規定能夠有效的控制系統運行的條件，如溫度、壓力與載荷相應的標準等約束條件。并且在操作過程中應該按照對應的標準進行實際操作，保證系統的安全性。

(三)規定時間

在系統控制的當中，超過一定的系統操作時間都會造成系統運行的可靠性出現危害。所以，時間上的差異也是導致控制系統問題的關鍵因素，應該保證時間的操作準確性。

四、結束語

總之，機電一體化是科技發展的必然結果。在機械工業中，機電一體化幾乎滲入到所有的機械產品中，顯然已成為主角。機電一體化技術的飛速發展，加快了社會工業生產的改革速度，提升了我國的科技水平，使我國向著發達國家的科技水平邁進。機電一體化將各種科學技術相互融合，其發展前景是不可估量的。