五自由度关节型焊接机械手的设计 ㊣ 精品文档 值得下载

选用分离式送丝机。

送丝机的结构有对送丝辊轮的，也有两对辊轮的有只用个电机驱动对或两对辊轮的，也有用两个电机分别驱动两对辊轮的。

从送丝力来看，两对辊轮的送丝力比对辊轮的大些。

当采用药芯焊丝时，由于药芯焊丝比较软，辊轮的压紧力不能象用实心焊丝时那么大，为了保证有足够的送丝推力，选用两对辊轮的送丝机可以有更好的效果。

对于送丝机与机器人连成体的安装方式，虽然送丝软管比较短，但有时为了方便换焊丝盘，而把焊丝盘或焊丝桶敢在远离机器人的安全围栏之外，这就要求送丝机有足够的拉力从较长的导丝管中把焊丝从焊丝盘桶拉过来，再经过软管推向焊枪。

对于这种情况，和送丝软管比较长的分离式送丝机样，都希望选用送丝力较大的送丝机。

如忽视这点，往往会出现送丝不稳定甚至中断送丝的现象。

送丝机的送丝速度控制方法可分为开环和闭环两种。

目前，大部分送丝机仍采用开环的控制方法，但也有些采用装有光电传感器或码盘的伺服电机，使送丝速度实现闭环控制，不受网路电压或送丝阻力波动的影响，保证送丝速度的稳定性。

对填丝的脉冲焊来说，可以选用连续送丝的送丝机也可以选用能与焊接脉冲电流同步的脉动送丝机。

脉动送丝机的脉动频率可受电源控制，而每步送出焊丝的长度可以任意调节。

脉动送丝机也可以连续送丝。

因此，近来填丝的脉冲焊机器人配备脉动送丝机的情况已逐步增多。

送丝软管的选择和保持送丝稳定的措施目前软管都是将送丝导电输气和通冷却水做成体的方式，软管的中心是根通焊丝同时也起输送保护气作用的导丝管，外面缠绕导电的多芯电缆，有的电缆中还夹有两根冷却水循环的管子，最外面包敷层绝缘橡胶。

当送铝焊丝时，应选用特富隆或尼龙制成的管做导丝管而送钢焊丝时，般采用钢制的弹簧管。

导丝管的内径应比焊丝直径大左右。

造成弧焊机器人送丝不稳定的原因往往是软管阻力过大。

方面可能是选用的导丝管内径与焊丝直径不匹配另方面可能是导丝管内积存由焊丝表面剥落下来的铜末或钢末过多所造成的。

因此弧焊机器人应选用镀铜层较牢固的优质焊丝，并调节好送丝辊轮的压紧力，尽可能减少焊丝表面镀铜层的剥落，而且个月至少应定期清洗次导丝管。

如能选用不锈钢制成的导丝管更好，由于奥氏体不锈钢没有磁性不会吸住钢末，不但容易清理，而且不易堵塞导丝管。

还必须注意在编程时调整焊枪和机器人的姿态，尽可能减少软管的弯曲程度。

特别是沈阳理工大学机械制造系用分离式送丝机，由于软管较长，如忽视调节机器人与送丝机的距离及姿态，软管很容易出现多个小弯，而造成送丝不畅，这点往往被编程人员所忽视。

目前越来越多的机器人公司把安装在机器人上臂的送丝机稍为向上翘，有的还使送丝机能作左右小角度自由摆动，目的都是为了减少软管的弯曲，保证送丝速度的稳定性。

焊枪的选择焊接机器人用的焊枪大部分和手工半自动焊用的鹅颈式焊枪基本相同。

鹅颈的弯曲角般都小于，可以根据工件特点选不同角度的鹅颈，以改善焊枪的可达性。

但如鹅颈角度选得过大，送丝阻力会加大，送丝速度容易不稳定而角度过小，如，旦导电嘴稍有磨损，常会出现导电不良的现象。

应该注意，当更换不同弯曲角的鹅颈的焊枪后，必须对机器人工具中心点进行相应的调整，否则焊枪的运动轨迹和姿态都会发生变化。

近来为了提高送丝速度的稳定性，特别是高速送丝和送铝焊丝时的稳定性，在焊枪上增加个由小型伺服电机驱动的拉丝机构，使送丝机和焊枪的拉丝机形成推拉的送丝系统。

对这种推拉送丝系统必须协调好两个电机的转速，调节好送丝机和焊枪上各对送丝辊轮的压紧力，使送丝机的推丝作用为主，焊枪的拉丝为辅。

这样，即使是由于种原因两个电机速度不匹配，焊枪上的送丝辊轮能够打滑，而不至于损坏焊丝的表面或使焊丝从辊轮间挤出来，造成焊接的中断。

目前，除了些焊铝的机器人或高速焊的机器人装有拉丝式焊枪外，比较多的还是选用普通鹅颈焊枪。

防撞传感器对于弧焊机器人除了要选好焊枪以外，还必须在机器人的焊枪把持架上配备防撞传感器。

防撞传感器的作用是当机器人在运动时，万焊枪碰到障碍物，能立即使机器人停止运动相当于急停开关，避免损坏焊枪或机器人。

如果没有安装防撞传感器或传感器不够灵敏，旦焊枪和工件发生轻度碰撞，焊枪可能被碰歪，如操作者又没有及时发现，由于的变化，随后焊接的路径将会发生较大的变化，而焊出废品。

因此，焊炬和焊枪的把持架上都必须装有防撞传感器。

沈阳理工大学机械制造系第章系统设计电气设备概述本焊接机械人可实现五个自由度的运动，即和光电编码器相协调控制，程序的选择可在电气操作的转换由要安装在机器的传感器进行控制。

电气控制的变压系统部分设计根据输出端的特点，本系统共需以下四种电压作为电源的交流伏线圈所需电源交流伏电磁铁所需电源直流伏原点指示灯所需电源交流伏变压系统的左右两端均采用空气断路器作为短路保护及长期过载保护，其中直流伏需要安装整流器。

电气控制的部分设计应用概述可编程序控制器简称，早期也称为，区别于个人计算机的。

是从年代末发展起来的种新型的电气控制装置，它将传统的控制技术和计算机控制技术通信技术融为体，以其显著的优点正被控制要求，可将输入输出元件按下图分类并分配相应的点。

如下所示沈阳理工大学机械制造系送丝手动指示灯自动指示灯输入输出器件名称点号器件名称点号启动停止转台旋转大臂摆动小臂摆动手腕摆动手腕转动工作指示灯转台角度传感器大臂转动传感器小臂摆动传感器手腕摆动传感器手腕转动传感器工件检测光电开关自动手动腕摆手动控制腕转手动控制小臂手动控制大臂手动控制转台手动控制送死手动控制配线图如下沈阳理工大学机械制造系写出梯形图转台旋转大臂摆动沈阳理工大学机械制造系送丝延时转台旋转手腕摆动小臂摆动手腕转动大臂摆动小臂摆动沈阳理工大学机械制造系送丝腕转腕摆手动指示灯自动指示灯工作指示灯沈阳理工大学机械制造系结论通过焊接结机械手设备的设计，我掌握了许多实际运用的知识对机械手五自由度的设计及机电知识综合运用有了定经验从分析零件的加工工艺开始，选择正确的工艺路线，选择相应的机床设备。

焊接机器人设计重点是大臂和小臂的设计，手臂和手腕是机器人操作机中的基本部件，它由旋转运动和往复运动的机构组成。

其结构形式是多种多样的，但多数机器人的手臂和手腕是由关节和杆件构成的空间机构，般由个自由度组成，工业机器人般为个自由度。

由于机器人具有多自由度手臂手腕的机构，使操作运动具有通用性和灵活性，这也是区别于般自动机的特点焊接作为机械制造业中仅次与装备加工和切削加工的第三大加工作业，对其进行机器人柔性加工技术及其相关的控制器化，网络化和智能化的应用研究已成为焊接自动化发展的必然趋势机器臂的控制在电动伺服系统中，驱动机械臂各关节的是步进电机或直流伺服电机。

步进电机从驱动器得到系列脉冲信号，每个脉冲信号使步进电机轴产生定的角位移。

般不需要反馈回路和位置编码器，控制比较简单。

采用直流伺服电机的控制系统以测速器和角度编码作为反馈装置，能够精确地控制机械臂关节轴的运动，它的工作状态平稳，旋转速度可以连续调节，对加速和减速指令都能迅速作出反应。

总之在生产过程中要根据实际情况实际面对，以满足需要。

沈阳理工大学机械制造系谢辞将近个月的毕业设计马上就要结束了经过本次毕业设计，我从中学到了很多书本上学不到的东西，这次使我受益匪浅我这次所设计的题目是焊接机械手的设计，其中涉及到很多其他专业方面的知识在以前的设计中，如机械制图机械设计，机电传动，等，在各位老师的细心指导下，我们学到了不少专业知识，为我这次毕业设计打下了良好的基础但是这次毕业设计与以往的课设有所不同，它将以前我们学习的专业知识汇总起来的次综合运用这为我们走向工作岗位打好了基础，积累了不少实际经验另外，我还要对本次毕业设计辅导组的所有老师表示衷心的感谢特别是许坚老师，许老师每天来为我们讲解和分析我们在设计过程中碰到的疑难问题，对我们进行耐心细致的辅导我们从他身上学到的不仅仅是知识，更多的是他那种严谨治学的态度，所有的这些都为我以后走上工作岗位树立了面优秀的旗帜其次，在整个设计过程中，也有不少同学给我提出了宝贵的意见和建议，在次我并对他们表示感谢沈阳理工大学机械制造系参考文献与附录成大先主编第卷化学工业出版社，袭振邦汪勤主编电子工业出版社，林尚扬陈善本主编机械工业出版社，张铁，谢存喜主编华南理工大学东出版社，成大先主编第卷化学工业出版社，徐瀛主编第卷机械工业出版社，吴宗泽罗盛国主编高等教育出版社，冯辛安主编机械工业大学出社，成大先主编单行本化学工业出版社，陈白宁段智敏刘文波主编东北大学出版社，泛地应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。

传统的继电器接触器控制虽具有其自身的特点，但其控制装置体积大，动作速度较慢，耗电较大，功能少，特别是由于它靠硬件连线构成系统，接线繁杂，当生产工艺或控制对象改变时，原有的接线和控制盘就必须随之改变或更换，通用性和灵活性较差。

的应用领域非常广，并正在迅速扩大。

对早期的，凡是有继电器的地方，都可采用。

而对当今的，几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要。

尤其是近几年来，的成本下降，功能又不断增强，所以，目前在国内外已被广泛应用于冶金机械石油化工轻工电力建筑交通运输等各行各业。

般来说，小型主要用于单机自动化，而大中型则是自动生产线上不可缺少的控制部件。

沈阳理工大学机械制造系主要有以下几种控制类型逻辑控制模拟控制机械加工中心的数字控制工业机器人控制多层分布式控制系统等。

的特点可靠性高，抗干扰能力强。

如日本三菱公司的系列的平均无故障时间长达万小时，这是般微机所不能比拟的。

与继电器相比，采用控制后，大量的开关动作由无触点的电子线路来完成，用软件程序代替了继电器见间的繁杂连线，既方便灵活，可靠性也大大提高了。

控制系统构成简单，通用性强是种存储程序的控制器，其输入和输出设备可直接连接在的端。

即其输入端可接无源触点开关，其输出可直接驱动接触器和电磁阀等执行元件。

当需要改变其控制系统的功能时，只需改变相应的软件程序，而不必改变的硬件设备。

编程简单使用维护方便目前，大多数的均采用与实际电路接线图非常接近的梯形图编程，这种编程语言形象直观，易于掌握。

而且具有故障检测自诊断等功能，能及时地查出自身的故障并报警显示，使操作人员能迅速地检查判断排除故障，具有较强的在线编程能力，维护十分方便。

组合方便功能强应用范围广现代的不仅具有逻辑运算定时计数步进的功能，而且还能完成转换数学运算和数据处理以及通信联网生产过程控制等。

体积小重量轻功耗低的空载功耗约为，台收录机大小的具有相当于三个高的继电器的功能。

的分类的产品很多，型号规格也不统，通常可按以下三种情况分类按的结构形成分类可分为大中小三个等级。

按的点数分类可分为整体式和模块式小型点数在点以下为小型沈阳理工大学机械制造系中型点数在点以上，点以下为中型大型点数在点以上为大型此外，有时将点数在点以下的称为微超小型。

按的功能分类按的功能不同，又可分为高中低档三种