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多關(guān)節(jié)型自動(dòng)焊接機(jī)械手設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師：趙麗梅 班級(jí)：機(jī)自103班 學(xué)生：幸貴武 學(xué)號(hào)：1008030218 設(shè)計(jì)目標(biāo)及思路 1、設(shè)計(jì)目標(biāo)： 本設(shè)計(jì)的機(jī)械手是自動(dòng)生產(chǎn)線上的焊接專用機(jī)械手，其要完成焊接工件的一系列動(dòng)作。是一種采用PLC控制，按照預(yù)先設(shè)定程序進(jìn)行焊接的自動(dòng)化裝置，可根據(jù)工件的變化要求隨時(shí)更改相關(guān)控制參數(shù)。本設(shè)計(jì)主要完成焊接機(jī)械手執(zhí)行、驅(qū)動(dòng)、控制三大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)思路： (1)執(zhí)行系統(tǒng)（即機(jī)械部分）設(shè)計(jì)時(shí)，要求機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)動(dòng)靈活，各運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)間不發(fā)生干涉。 (2)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)機(jī)械手的用途、作業(yè)要求、 機(jī)械手的性能規(guī)范、控制功能、性價(jià)比以及現(xiàn)有的條件等綜 合因素加以考慮，再進(jìn)行最終的選擇。 (3)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)械運(yùn)動(dòng)與控制信號(hào)控制產(chǎn)生的驅(qū) 動(dòng)動(dòng)作相互協(xié)調(diào)，保證機(jī)械手各個(gè)部分合理有序的動(dòng)作，確 保相關(guān)部件的安全。 總體設(shè)計(jì)規(guī)劃 設(shè)計(jì)內(nèi)容 一、執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 三、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1、機(jī)械手工作循環(huán) 2、機(jī)械手組成 1、機(jī)械手的工作循環(huán) 該機(jī)械手的工作循環(huán)過(guò)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(jī)械手的工作流程圖： 2、機(jī)械手的組成 機(jī)械手的組成主要包含以下四部分： （1）立柱回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) （2）大臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) （3）小臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) （4）機(jī)座和手部設(shè)計(jì) （1）立柱回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 1）諧波減速器選擇 選用河北僑星減速機(jī)制造有限公司生 產(chǎn)的XB1-50-100-1-3/3型諧波傳動(dòng)減速器 2）立柱校核計(jì)算 計(jì)算立柱在回轉(zhuǎn)過(guò)程中受到的最大載荷， 對(duì)立柱進(jìn)行強(qiáng)度校核。 3）軸承選擇及校核 選擇型號(hào)為30212GB/T 297—94的圓 錐滾子軸承，計(jì)算受到的最大沖擊載荷，對(duì)軸承進(jìn)行強(qiáng)度校核。 立 柱 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) （2）大臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 1）諧波減速器選擇 選用河北僑星減速機(jī)制 造有限公司生產(chǎn)的XB1-50-100-1-3/3型諧波 傳動(dòng)減速器。 2）軸承選擇及校核 大臂選用的深溝球軸承型號(hào)為6204GB/T 297—94，計(jì)算受到的最大沖擊載荷，對(duì)軸承進(jìn)行強(qiáng)度校核。 大 臂 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) （3）小臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 1）諧波減速器選擇 小臂上諧波傳動(dòng)減速器選 用河北僑星減速機(jī)制造有限公司生產(chǎn)的XB1-32-80- 1-3/3型諧波傳動(dòng)減速器 2）軸承選擇及校核 選擇型號(hào)為6202GB/T 297—94的深溝球軸承，計(jì)算受到的最大沖擊載荷， 對(duì)軸承進(jìn)行強(qiáng)度校核。 小臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) （4）機(jī)座和手部設(shè)計(jì) 1）機(jī)座是 所有結(jié)構(gòu) 的載體， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 2）手部是 用來(lái)夾持 焊槍的， 采用機(jī)械 夾持，簡(jiǎn) 化了結(jié)構(gòu)。 三、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1、電機(jī)選擇 2、驅(qū)動(dòng)器作用及選擇 1、電機(jī)選擇 （1）機(jī)座選用杭州易登科技有限公司生產(chǎn) 的110BYG3502B型混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 （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(jìn)電動(dòng)機(jī)。 （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(jìn)電動(dòng)機(jī)。 2、驅(qū)動(dòng)器作用及選擇 驅(qū)動(dòng)器是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為電 機(jī)的角位移， 通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，通 過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)度和加速度，達(dá)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(hào)都經(jīng)過(guò)光電隔離，具有很強(qiáng)的抗干擾能力， 能適應(yīng)惡劣環(huán)境工作。 本設(shè)計(jì)三個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)都選擇了同一型號(hào)的驅(qū) 動(dòng)器即杭州浙機(jī)科技有限公司生產(chǎn)的3HB0822M型 號(hào)三相細(xì)分混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。 四、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1、控制要求分析 2、PLC選型 3、PLC外部接線圖 4、控制面板設(shè)計(jì) 5、程序編制 1、控制要求分析 （1）此機(jī)械手是焊接工件，其動(dòng)作比較簡(jiǎn)單，故選用 限位開(kāi)關(guān)進(jìn)行定位。 （2）此機(jī)械手應(yīng)用于自動(dòng)生產(chǎn)線上，因此，它要求按照控 制程序自動(dòng)運(yùn)行。 （3）此機(jī)械手也具有手動(dòng)操作方式，通過(guò)手動(dòng)操作，可以 按照要求更改各限位開(kāi)關(guān)的位置 ，手動(dòng)操作的主要作用是用 于檢修調(diào)整， 通過(guò)按鈕對(duì)機(jī)械手的每一個(gè)關(guān)節(jié)每一個(gè)步動(dòng)作 進(jìn)行單獨(dú)控制，來(lái)檢查機(jī)械手的哪一個(gè)關(guān)節(jié)故障。。 2、PLC機(jī)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(shè)備和輸出設(shè)備，本設(shè)計(jì)PLC輸入點(diǎn)數(shù)21，輸出 點(diǎn)數(shù)12，總點(diǎn)數(shù)36，本次設(shè)計(jì)使用步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng) 力源，故采用晶體管輸出，直流Dc5V電源。并根據(jù) I/O點(diǎn)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(shè)計(jì) 在工作模式撥到手動(dòng)模式時(shí)，可以分別對(duì)底座的旋轉(zhuǎn)、大小臂的擺動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。手動(dòng)操作的主要作用是用于檢修調(diào)整， 通過(guò)按鈕對(duì)機(jī)械手的每一個(gè)關(guān)節(jié)每一個(gè)步動(dòng)作進(jìn)行單獨(dú)控制，來(lái)檢查機(jī)械手的哪一個(gè)關(guān)節(jié)故障。 5、程序編制 自 自動(dòng)控制指令 動(dòng) 控 制 步 進(jìn) 梯 形 圖  手 手動(dòng)控制指令 動(dòng) 控 制 步 進(jìn) 梯 形 圖 結(jié) 束 語(yǔ) 本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)了機(jī)械的硬件部分和軟件 部分，涉及面較廣，也因所學(xué)知識(shí)有限，對(duì) 機(jī)械手的研究還存在著不少問(wèn)題，希望各位 老師提出寶貴意見(jiàn)，給予指導(dǎo)。 致謝 致 謝 本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，首先要向我的指 導(dǎo)老師趙麗梅老師致以誠(chéng)摯的謝意，同時(shí)還 要感謝答辯小組的老師們不辭辛苦，對(duì)我的 設(shè)計(jì)進(jìn)行最后的檢驗(yàn)和指導(dǎo)，各位老師了！ 謝謝您們！O15紅軟基地