案例介绍
| 一、设计思路 | |||
| 设计目的： | 磁性产品在双转盘上流转，可以对产品多方位视觉检测 | ||
| 设定场景： | 适用于磁性金属样品需要多面检测的场景。案例使用的相机、镜头、光源均为示意，具体需要对样品打光测试后才能选定合适的检测元件。 | ||
| 动作流程： | 1、上料工位，分料夹爪夹住产品提升，小转盘磁吸夹具下降吸住样品后上升； | ||
| 2、小转盘分割到下一工位，磁吸夹具下降，样品被二次定位后再次上升； | |||
| 3、小转盘继续分割到下一工位，磁吸夹具下降，视觉拍照样品正前方检测后上升； | |||
| 4、小转盘继续升降分割到下一工位下降，视觉拍照样品底面检测后上升； | |||
| 5、小转盘继续升降分割到对接大转盘工位下降，大转盘真空吸住样品，小转盘夹具磁吸释放后上升； | |||
| 6、大转盘旋转至下一工位，样品正后方拍照检测； | |||
| 7、大转盘继续旋转至下一工位，样品正上方和两个侧面拍照检测； | |||
| 8、大转盘旋转至下料工位，下料机械手根据检测结果分别拾取到相对应的下料皮带线； | |||
| 9、循环以上工位 | |||
| 二、机构参数 | |||
| 外形尺寸： | L2278xW1100xH1105(mm) | ||
| 通用性： | 适用于类似外形尺寸的磁性金属 | ||
| 循环周期： | 2（s） | ||
| 机构精度： | ±0.2mm | ||
| 三、示例应用 | |||
| 工件形状： | 长方形 | ||
| 工件尺寸： | L52xW26xH15(mm) | ||
| 工件重量： | 146(g) | ||
| 使用气压： | P=0.5(MPa) | ||
| 电源： | AC220V 50Hz/DC24V | ||
| 四、计算过程 | |||
| 大转盘伺服电机选型计算 | |||
| 参数 | 公式&注解 | 取值 | |
| 机械结构参数： | |||
| 分度盘直径(m)： | DT | 0.44 | |
| 分度盘厚度(m)： | LT | 0.01 | |
| 工作物直径(m)： | DW（用最小圆柱体包络工件及夹具） | 0.078 | |
| 工作物厚度(m)： | LW（用最小圆柱体包络工件及夹具） | 0.032 | |
| 工作台材质密度(kg/m3)： | ρ | 7850 | |
| 工作物数量(个)： | n | 4 | |
| 分度盘中心至工作物中心的距离(m)： | l | 0.21 | |
| 分度盘镂空数量(个)： | B | 4 | |
| 分度盘镂空直径(m)： | D2 | 0.12 | |
| 分度盘镂空中心距旋转中心距离(m)： | L2 | 0.144 | |
| 定位角度（°）： | θ | 90 | |
| 定位时间（s）： | t | 1 | |
| 加减速时间比： | A | 0.25 | |
| 减速机减速比： | i | 50 | |
| 减速机效率： | ηG | 0.95 | |
| π: | 常数 | 3.1416 | |
| G（m/s²）: | 常数 | 9.8 | |
| 选型电机型号: | ZNH04-082-N | ||
| 选型电机扭矩： | TP=(NM) | 2.39 | |
| 选型电机惯量： | JM=(kgm2) | 0.00014 | |
| 1）决定加减速时间 | |||
| t0=t*A=(S) | 0.25 | ||
| 2)电机转速 | |||
| 减速机输出轴角加速度（rad/s²）： | βG= |
8.3776 | |
| 减速机输出轴最大转速（rpm）： | N=  |
20 | |
| 电机轴角加速度（rad/s²）： | βm=βG*i | 418.88 | |
| 电机输出轴转速（rpm）： | NM=N*i | 1000 | |
| 3)计算负载转矩 | |||
| 因为摩擦负载及小，故忽略： | TL=Nm | 0 | |
| 4)计算电机轴加速转矩（克服惯量） | |||
| 工作台的惯量（kgm2）： | JT=  |
0.28885592 | |
| 单个被镂空部分惯量（kgm2）： | J2=  |
0.001598069 | |
| 单个被镂空部分重量（kg）： | m2= |
0.88781616 | |
| 被镂空部分惯量（kgm2）： | JK=  |
0.0800313 | |
| 工作物的惯量（kgm2）： （工作物同时绕工作物中心轴旋转,如果工作物没有自转，可以不考虑这部分惯量） |
JW1=  |
0.000912849 | |
| 工作物质量（kg）： | mw=  |
1.200327448 | |
| 工作物的惯量（kgm2）： （(按工作物体中心自转） |
JW=  |
0.215389158 | |
| 全负载惯量（kgm2）： | JL=JT+JW-J2 | 0.424213778 | |
| 5）加速转矩 | |||
| 负载折算到电机轴上的惯量（kgm2）： | JLM=JL/i2 | 0.000169686 | |
| 电机轴加速转矩（NM）： | Ts=  |
0.136548492 | |
| 安全系数： | S | 3 | |
| 必须转矩： | T=（TS+TL）*S(选型电机转矩满足需求) | 0.409645475 | |
| 6)负荷与电机惯量比 | |||
| 惯量比： | N1=  |
1.212039366 | |
| 整体设计工况计算： （此结论仅此案例参考使用） |
案例所需最大扭矩0.41Nm<实际电机扭矩2.39Nm | ||
| 案例负载端惯量折算到电机惯量比≤5，因此电机符合设计要求。 | |||
| 油压缓冲器选型向导 | |||
| 直线运动时 | |||
| 步骤 | 参数 | 取值 | 备注 |
| 已知条件 | 倾斜度θ(°) | 90 | 水平0°,垂直90°,上坡负值 |
| 负载重量m(kg) | 23 | ||
| 气缸推力F(N) | 720 | ||
| 负载撞击速度V(m/s) | 0.04 | 即最大速度 | |
| 缓冲行程L(mm) | 7 | 4~10 | |
| 重力加速度g（m/s²） | 9.8 | ||
| 计算能量 | 动能E1(J) | 0.0184 | E1=(1/2)mv² |
| 势能E2(J) | 1.5778 | E2=mgLsinθ | |
| 驱动能E3(J) | 5.04 | E3=FL | |
| 总能量E(J) | 6.6362 | ||
| 安全系数K | 2 | ||
| 所需缓冲器吸收能量E0(J) | 13.2724 | ||
| 选择缓冲器型号 | J-WJG12-1210 | 案例使用了2个 | |
| 大转盘样品甩飞校核 | |||
| 参数 | 公式&注解 | 参数 | |
| 样品中心与转盘中心距离（m）： | r | 0.21 | |
| 夹具吸盘孔的数量（个）： | n | 3 | |
| 夹具吸盘孔的直径（m）： | d | 0.01 | |
| 吸盘夹具达到的真空度（-KPa）： | p | 60 | |
| 夹具与样品的滑动摩擦系数： | μ | 0.2 | |
| 样品的质量（kg）： | m | 0.146 | |
| 样品运行中的角加速度（rad/s²）： | ε（取自上面转盘电机计算） | 8.3776 | |
| 样品运行中的最大转速（rpm）： | N（取自上面转盘电机计算） | 20 | |
| π: | 常数 | 3.1416 | |
| G（m/s²）: | 常数 | 9.8 | |
| 1）计算吸盘夹具产生的最大静摩擦力 | |||
| 单个吸盘的面积（m²）： | s=π*d²/4 | 0.00007854 | |
| 吸盘夹具的总吸力（N）： | F1=n*p*s | 14.1372 | |
| 吸盘压力产生的最大静摩擦力（N）： | f=μ*（F1+mG） | 3.1136 | |
| 2）计算样品圆周匀加速旋转需要的综合加速力 | |||
| 样品运行中的最大角速度（rad/s）： | ω=2πN/60 | 5.585066667 | |
| 圆周匀加速的最大加速度（m/s²）： | a= |
6.782660411 | |
| 圆周匀加速运动需要力(N)： | F2=m*a | 0.99026842 | |
| 安全系数： | S | 2 | |
| 必要静摩擦力(N); | F3=F2*S | 1.98053684 | |
| 整体设计工况计算： | F3＜f，因此产品不会甩飞 | ||
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