M415B步进驱动器在柔性自动检测生产线中的应用

马中秋

(黄冈职业技术学院机电学院，湖北黄冈438002)

根据现代制造及自动化行业应用的特点，结合目前全球自动化程度相对高端的汽车制造业生产现场，对其自动生产线的工作过程和相关的技术进行研究，对现场设备进行改进和升级，并针对职业教育实践教学活动，专门设计和制作了柔性自动检测生产线。该生产线，有机融合了机械、电子、气动、传感检测、电机驱动与控制、PLC集散控制及工业通信网络等多种技术，主要由上料站、行车机械手站、提升机站、输送滚床站、四轴搬运机械手站、直线位移输送站、滑撬堆垛站、滑撬解垛站及滑撬转向站九部分组成。

图1 M415B步进驱动器外形图

使用该生产线能开展任务驱动的项目教学，能提高操作者对复杂柔性自动化生产线的设计、安装、接线、编程、调试、故障诊断与维修等综合职业能力和素质，适合机电一体化技术、电气自动化技术专业进行教学。本文主要讲述了在该生产线的行车机械手中如何使用M415B步进驱动器，来驱动滚珠丝杠旋转带动气动手爪上下移动。

1 M415B步进驱动器

M415B是采用中国专利技术生产的细分型高性能步进驱动器(M=Microstep)，如图1所示，适合驱动中小型的任何1.5A相电流以下的两相或四相混合式步进电机。由于采用新型的双极性恒流斩波驱动技术，使用同样的电机时可以比其它驱动方式输出更大的速度和功率，其细分功能使步进电机运转精度提高1-64倍，每秒两万次的斩波频率，可以消除驱动器中的斩波噪声。另一有用的功能是静止自动减流:当电机处于停止状态时，输出电流可自动降至较低值，从而减少电机和驱动器的发热，静止电流值可由用户视具体应用自由设定。在用户期望低振动、小噪声、高精度、高速度的小型设备如气动打标机、贴标机、行车机械手、割字机、激光打标机、绘图仪、小型雕刻机、数控机床、拿放装置等，使用效果特佳。其电气指标参数、接线信号描述如表1和表2所示，电流、细分拨码开关设置如图2所示。

图2 电流、细分拨码开关设置

表1 电气性能指标

表2 电气性能指标

2 行车机械手

2.1 行车机械手结构

本行车机械手主要完成对上料站汽车模型的夹取、搬运，最后将汽车模型安放于输送滚床上的滑撬工件上。其由交流伺服电机、两相步进电机及驱动器、涡轮蜗杆减速传动机构、齿轮齿条传动机构、滚珠丝杠传动机构、双导杆平行气夹、传感器、限位开关、电磁阀、钣金结构件及机械零部件等组成，如图3所示。伺服电机用来驱动涡轮蜗杆减速机带动齿轮在齿条上旋转，达到行车左右移动的功能。步进电机用来驱动滚珠丝杠旋转带动气动手爪上下移动。双导杆平行气夹用于夹取汽车模型，用二位五通的带手控开关的双控电磁阀控制，电磁阀安装在带有消声器的汇流上，当PLC给电磁阀一个信号，电磁阀动作，平行气夹张开或夹紧。磁性传感器用于平行气夹的位置检测，当检测到气缸准确到位后给PLC发出一个到位信号。限位开关用于行车左右移动限位，提升上下运动限位，当碰到限位开关后，运动停止同时给PLC发出一个限位信号。

图3 行车机械手

2.2 行车机械手工作过程

其工作过程为，系统上电，按复位按钮，执行回原点操作，当到达原点位置后(行车右行限位、丝杆上限位为ON)，按启动按钮，系统启动。若上料站检测传感器检测到有汽车模型时，机械抓手下降(丝杆下限位为ON)抓取汽车模型，夹紧后上升到位，按设定的距离送往输送滚床站，滚床输送站传感器检测到有滑撬到位后，机械手下降(丝杆中限位为ON)放置汽车模型至滑撬上，然后上升并返回原点，等待执行下一次搬运。

2.3 M415B步进驱动器接线图及设置

图4 M415B步进驱动器接线图

在该行车机械手中，所用步进电机的型号为42J1834-810，DC1A，4.6Ω，M415B 步进驱动器接线，如图4所示，使用24V电源时，在信号线上需加2K电阻。另外，电流、细分拨码开关设置，如表3所示。

表3 M415B步进驱动器参数设置

3 应用小结

在柔性自动检测生产线中，通过使用M415B步进驱动器来控制步进电机，实现驱动滚珠丝杠旋转带动气动手爪上下移动的功能，并取得了低振动、小噪声、高精度、高速度的效果。另外，利用带M415B步进驱动器的生产线进行步进驱动器的认识、连接、参数设置、调试及故障维修等实践教学，增强了学生使用、设置、安装、调试及维修步进驱动器的专业技能，培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的逻辑思维能力及良好的职业素养等，达到了预期目标，受到了企业用人单位的高度肯定。

［1］徐东明，周嵘.模块化自动生产线在机电实验教学中的应用［J］.实验科学与技术，2009(1).

［2］赵玉良.面向柔性自动化生产线的汽车轮毂识别系统［D］.东北大学，2007.

［3］柔性自动检测生产线说明书［Z］.天煌科技有限公司，2011.