貴州大學機械專業(yè)答辯PPT

多關節(jié)型自動焊接機械手設計

指導教師：趙麗梅班級：機自103班學生：幸貴武學號：1008030218設計目標及思路1、設計目標：本設計的機械手是自動生產(chǎn)線上的焊接專用機械手，其要完成焊接工件的一系列動作。是一種采用PLC控制，按照預先設定程序進行焊接的自動化裝置，可根據(jù)工件的變化要求隨時更改相關控制參數(shù)。本設計主要完成焊接機械手執(zhí)行、驅(qū)動、控制三大系統(tǒng)的設計。

設計思路：

(1)執(zhí)行系統(tǒng)（即機械部分）設計時，要求機械手結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟、運動靈活，各運動結(jié)構(gòu)間不發(fā)生干涉。

(2)驅(qū)動系統(tǒng)設計時，要根據(jù)機械手的用途、作業(yè)要求、機械手的性能規(guī)范、控制功能、性價比以及現(xiàn)有的條件等綜合因素加以考慮，再進行最終的選擇。

(3)控制系統(tǒng)設計時，機械運動與控制信號控制產(chǎn)生的驅(qū)動動作相互協(xié)調(diào)，保證機械手各個部分合理有序的動作，確保相關部件的安全?？傮w設計規(guī)劃設計內(nèi)容

一、執(zhí)行系統(tǒng)設計二、驅(qū)動系統(tǒng)設計三、控制系統(tǒng)設計

一、執(zhí)行系統(tǒng)設計

1、機械手工作循環(huán)2、機械手組成1、機械手的工作循環(huán)該機械手的工作循環(huán)過程為：

初始位置→立柱右轉(zhuǎn)→大臂右轉(zhuǎn)→小臂右轉(zhuǎn)→焊接工件→小臂左轉(zhuǎn)→大臂左轉(zhuǎn)→立柱左轉(zhuǎn)→回到原位。

機械手的工作流程圖：2、機械手的組成

機械手的組成主要包含以下四部分：

（1）立柱回轉(zhuǎn)機構(gòu)

（2）大臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)

（3）小臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)（4）機座和手部設計

（1）立柱回轉(zhuǎn)機構(gòu)1）諧波減速器選擇選用河北僑星減速機制造有限公司生產(chǎn)的XB1-50-100-1-3/3型諧波傳動減速器2）立柱校核計算計算立柱在回轉(zhuǎn)過程中受到的最大載荷，對立柱進行強度校核。3）軸承選擇及校核選擇型號為30212GB/T297—94的圓錐滾子軸承，計算受到的最大沖擊載荷，對軸承進行強度校核。立柱回轉(zhuǎn)機構(gòu)（2）大臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)1）諧波減速器選擇選用河北僑星減速機制造有限公司生產(chǎn)的XB1-50-100-1-3/3型諧波傳動減速器。2）軸承選擇及校核大臂選用的深溝球軸承型號為6204GB/T297—94，計算受到的最大沖擊載荷，對軸承進行強度校核。大臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)

（3）小臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)1）諧波減速器選擇

小臂上諧波傳動減速器選用河北僑星減速機制造有限公司生產(chǎn)的XB1-32-80-1-3/3型諧波傳動減速器2）軸承選擇及校核

選擇型號為6202GB/T297—94的深溝球軸承，計算受到的最大沖擊載荷，對軸承進行強度校核。小

臂

回

轉(zhuǎn)

機

構(gòu)

（4）機座和手部設計1）機座是所有結(jié)構(gòu)的載體，結(jié)構(gòu)簡單。2）手部是用來夾持焊槍的，采用機械夾持，簡化了結(jié)構(gòu)。三、驅(qū)動系統(tǒng)設計1、電機選擇2、驅(qū)動器作用及選擇1、電機選擇

（1）機座選用杭州易登科技有限公司生產(chǎn)的110BYG3502B型混合式步進電動機。

（2）大臂選用杭州易登科技有限公司生產(chǎn)的110BYG3502B型混合式步進電動機。

（3）小臂選用杭州易登科技有限公司生產(chǎn)的75BYG4501型混合式步進電動機。2、驅(qū)動器作用及選擇

驅(qū)動器是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為電機的角位移,通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)度和加速度，達到調(diào)速和定位的目的，具有停電相位記憶功能。它的輸入信號都經(jīng)過光電隔離，具有很強的抗干擾能力，能適應惡劣環(huán)境工作。本設計三個電機的驅(qū)動都選擇了同一型號的驅(qū)動器即杭州浙機科技有限公司生產(chǎn)的3HB0822M型號三相細分混合式步進電機驅(qū)動器。

四、控制系統(tǒng)設計1、控制要求分析2、PLC選型3、PLC外部接線圖4、控制面板設計5、程序編制

1、控制要求分析

（1）此機械手是焊接工件，其動作比較簡單，故選用限位開關進行定位。（2）此機械手應用于自動生產(chǎn)線上，因此，它要求按照控制程序自動運行。（3）此機械手也具有手動操作方式，通過手動操作，可以按照要求更改各限位開關的位置，手動操作的主要作用是用于檢修調(diào)整,通過按鈕對機械手的每一個關節(jié)每一個步動作進行單獨控制，來檢查機械手的哪一個關節(jié)故障。。

2、PLC機型的選擇根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設備和輸出設備，本設計PLC輸入點數(shù)21，輸出點數(shù)12，總點數(shù)36，本次設計使用步進電機作為動力源，故采用晶體管輸出，直流Dc5V電源。并根據(jù)I/O點數(shù)確定選擇FX2N-48MT-D的三菱PLC。

3、PLC外部接線圖4、操作面板設計

在工作模式撥到手動模式時，可以分別對底座的旋轉(zhuǎn)、大小臂的擺動進行調(diào)節(jié)。手動操作的主要作用是用于檢修調(diào)整,通過按鈕對機械手的每一個關節(jié)每一個步動作進行單獨控制，來檢查機械手的哪一個關節(jié)故障。5、程序編制

自自動控制指令動控制步進梯形圖

手手動控制指令動控制步進梯形圖結(jié)束語本設計主要設計了機械的硬件部分和軟件部分，涉及面較廣，也因所學知識有限，對機械手的研究還存在著不少問題，希望各位