機械傳動設計實現主從軸的運動控制

破碎重組

首先說明本人是菜鳥，才疏學淺，絕不是開貼授課，是抱著請論壇大俠指正指點的心態來學習的，是來抱大腿的，千萬不要把我當做大腿；引入一個百度的定義，多軸同步控制，又稱多軸系統同步控制，指在大多數多軸傳動系統應用中，使各軸之間保持一定的同步運行關系。多軸系統是非線性、強耦合的多輸入多輸出系統。多軸同步控制的主要性能指標有：速度比例同步、位置（或角度）同步和絕對值誤差小于某限幅值。 本文只討論單一主軸+多個從軸的同步控制，不探討多主軸+多從軸；
   下面我拿個具體實例來說明，光講理論探討有點扯淡，也有點深奧，畢竟我們還是要應用為主實戰為主；
實際設備：旋蓋機，功能，給旋轉平臺上的瓶子旋蓋。

  設備3大組件：
1。主軸旋轉盤組件；
   負責實現瓶子的上料和旋轉，一次旋轉某個角度（比如30度）
2.吸蓋和放蓋組件
   負責吸取蓋子并放置到瓶子上面；
3.旋蓋組件
   負責把瓶子上的蓋子旋緊；

運動分析：
1. 主軸旋轉盤組件每次旋轉30度，3秒實現。然后停止3秒。再次3秒旋轉30度停止3秒；
2. 吸蓋組件包含上下運動和自身旋轉運動
   上下移動距離是0-60MM，每次轉動角度180度。
3. 旋蓋組件
    只有上下運動，運動范圍0-100MM； 旋蓋運動由獨立伺服控制夾具不在討論范圍。

最終功能要求
1. 轉盤每次轉動30度移動到吸蓋放蓋組件下面，停止的3秒內一定要
完成下降60MM放蓋動作，同時另一側完成吸蓋動作； 轉臺轉動的3秒內要吸蓋放蓋組件
完成上升60MM旋轉180度動作；
2. 轉盤每次轉30度的3秒內，旋蓋組件要完成上升100MM動作；
  轉臺停止的3秒內，旋蓋組件要完成下降100MM動作；



功能就這3大塊
1. 主旋轉瓶子組 ： 主電機+凸輪分割器 間歇旋轉帶動大轉盤，實現瓶子旋轉到所需工位；
                   這個組屬于一級機械傳動：  主電機+減速機+鏈條傳動+凸輪分割器1+凸輪分隔器輸出軸旋轉大轉盤
2.  吸蓋放蓋組  ： 抓手下內置吸盤，抓手盤的轉動和上下移動由主電機經過多級機械傳動而來
                   這個組屬于            ： 主電機+減速機+鏈條傳動+凸輪分割器1+鏈條傳動+鏈條傳動+凸輪分割器2輸出軸實現抓盤轉動
                                            主電機+減速機+鏈條傳動+凸輪分割器1+鏈條傳動+鏈條傳動+凸輪分割器2輸出軸+連桿機構實現吸蓋放蓋抓盤上下運動
3.  旋蓋組：      抓手自身的獨立旋轉運動由獨立的伺服控制不在討論范圍；而 抓手所在的盤整體上下運動由主電機經過多級機械傳動而來。                    這個運動是我們需要討論的；
                   這個組屬于            ： 主電機+減速機+鏈條傳動+凸輪分割器1+鏈條傳動+鏈條傳動+連桿機構 實現旋蓋抓盤上下運動



一個主電機通過機械傳動實現了主軸的角度控制+吸蓋放蓋組軸的上下移動和旋轉角度控制+旋蓋組軸的上下移動控制；
典型的一個主軸+2根從軸的運動控制，并且還是機械傳動實現的，只有一個動力源就是主3相異步電機，其余的鏈條，凸輪分隔器，連桿機構等都是機械傳動，與電氣技術無關。

1. 一個設計問題： 這樣的機械傳動機構如何設計？
2.一個調試問題：  你有機械0點的概念嗎？ 這臺設備的機械0點你清楚嗎？  你的設備有機械0點嗎？
                         這臺設備的機械0點就是旋蓋組的連桿軸處于最低端0MM處+主軸電機0角度+吸蓋放蓋組的連桿軸處于最低端0MM處，角度位置0角度處。


處理不好會有后果：
1.機械設計把握不好，主電機轉了一圈，主軸轉盤也轉了30度，旋蓋連桿軸沒有實現從0到100MM的移動距離；或者吸蓋放蓋組軸沒有完成180度旋轉，沒有實現0到60MM移動；
2. 沒有理解機械0點，裝配調試會出現，主軸處于0度時，主轉盤也是0度，但是兩個連桿軸卻不在對應的位置高度；

這個案例讓我不得不思考
1. 怎么設計機械傳動式主從軸運動控制？
2.機械0點。

歡迎大家討論，指正指點，謝謝  @曉昀     @向宏    @魍者歸來  @tomback

陌上古道

厲害的大神，膜拜，啥時候能像你一樣啊

丹楓911

太復雜繁瑣了，
第一的轉盤只需要減速電機配凸輪分割器，完全沒必要再加一組鏈條傳動。
第二個功能更是繁瑣的不行，直接一個升降氣缸配一個轉臺氣缸，成本低，方便控制，穩定性也好。
第三個功能一個線性滑臺配上一個電機足夠了

魍者歸來

首先聲明：本人菜鳥。如果這是一個初始的設計（沒有現成或相似的設備可以copy）的情況下，個人的習慣是這樣的：

1、把最終要實現的功能理順（這點樓主做的非常漂亮了）【這部分屬于信息簡化和邏輯處理】
2、初定傳動結構，把簡化的機械數據，用數學的方法進一步簡化和表達。【首先樓主提到了0點，個人覺得這個例子可以考慮以主軸軸心的某一點作為0點，建立初始坐標系，各從動軸的0點可以相應的用矩陣來表示，簡言之就是空間幾何+線性代數，這部分屬于機械人的數學思維】
3、用函數來表達運動【無論主軸的旋轉還是從動軸的旋轉，包括平移、升降等動作，都能用矩陣變換來確定新的0點，這部分屬于單純的數學計算】
4、用圖形來驗證理論。【結合計算機軟件比如SW中的VBA功能，計算并繪制運動過程中的各關鍵點，連接各點組成曲線，簡單的函數可以直接繪制公式曲線，可以驗證比如各軸運動的極限位置、是否與設備所在的場所干涉、是否有超出預期的曲線斜率、是否有不可導的極值點等等】
5、確認傳動結構及各參數修正。【數學的工作完成之后，剩下的就交給機械了。原定用齒輪傳動的可能會因為空間、成本、中心距的問題，換用同步帶等等】

最后回答樓主的兩個問題：
1. 怎么設計機械傳動式主從軸運動控制？
老手評經驗，新手看數據。機械的老人，看到功能要求，一般都會直接從之前的工作經驗里篩選出接近的方案，然后逐步完善自己的想法。新人沒有經驗優勢，但可以憑借上述第3步中的數據來選擇相應的機構，比如從動點的坐標包含旋轉特征（正余弦等），輪式傳動比較適合；從動點的坐標包含線性特征（坐標放大系數），連桿、凸輪等結構就比較合適。而具體哪一種或者哪幾種合適，試過就知道了。
2.機械0點。
個人理解，機械0點相當于具備了數學思維，能夠把復雜的問題簡單化。擁有快速正確判斷出0點的能力，也就意味著少走很多彎路，是用個人的思維能力，放大工作經驗在機械設計中的優勢。

上述為個人淺見，如有謬誤，歡迎批評指正。以上。

堅如磐石

丹楓911 發表于 2019-1-24 16:30
太復雜繁瑣了，
第一的轉盤只需要減速電機配凸輪分割器，完全沒必要再加一組鏈條傳動。
第二個功能更是繁 ...

同意，這個很簡單的。

堅如磐石

弄幾個SMC氣缸就行了，里面都有你需要的東西。

tomback

建議先規劃一個時間點與動作的矩陣圖吧，看那些動作的開合是一致，一致的動作考慮用一組分系統執行。

破碎重組

丹楓911 發表于 2019-1-24 16:30
太復雜繁瑣了，
第一的轉盤只需要減速電機配凸輪分割器，完全沒必要再加一組鏈條傳動。
第二個功能更是繁 ...

我是樓主，大俠說的有道理
1.加鏈條傳動可能是為了布局方便，空間好安裝；
2.氣缸精度差，不夠柔性，不行的；旋轉用氣缸或許可以一試；不知道精度是否可以？
3. 用機械傳動帶動從軸節省了電機，如果從軸也設獨立電機，就沒有機械傳動之美了

Leo_20180309

有個小疑問，如果機臺在組裝好，一切功能都能實現，我機臺運行半年左右，是不是需要進行維護，位置偏差，需要調整，鏈條傳動會有噪音沒有精度，2-如果我更換節奏，或者瓶子大小變化，但瓶蓋沒變，是不是需要重新購買機臺

小熊嘆

請問一下樓主你們公司開發的非標設備嘛？包裝行業里 灌裝 旋蓋，壓蓋，都已經很成熟了的，結構都很類似，就是換一下產品