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多關(guān)節(jié)型自動焊接機械手設(shè)計 指導(dǎo)教師：趙麗梅 班級：機自103班 學(xué)生：幸貴武 學(xué)號：1008030218 設(shè)計目標及思路 1、設(shè)計目標： 本設(shè)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(yù)先設(shè)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(guān)控制參數(shù)。本設(shè)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(shè)計。 設(shè)計思路： (1)執(zhí)行系統(tǒng)（即機械部分）設(shè)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(shè)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(shè)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(guān)部件的安全。 總體設(shè)計規(guī)劃 設(shè)計內(nèi)容 一、執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計 二、驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計 三、控制系統(tǒng)設(shè)計 一、執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)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(shè)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/T 297—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/T 297—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/T 297—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(shè)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(shè)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(yīng)惡劣環(huán)境工作。 本設(shè)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(shè)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(shè)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(guān)進行定位。 （2）此機械手應(yīng)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(guān)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(guān)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(guān)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(shè)備和輸出設(shè)備，本設(shè)計PLC輸入點數(shù)21，輸出 點數(shù)12，總點數(shù)36，本次設(shè)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(shè)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(guān)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(guān)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(shè)計主要設(shè)計了機械的硬件部分和軟件 部分，涉及面較廣，也因所學(xué)知識有限，對 機械手的研究還存在著不少問題，希望各位 老師提出寶貴意見，給予指導(dǎo)。 致謝 致 謝 本設(shè)計能夠順利的完成，首先要向我的指 導(dǎo)老師趙麗梅老師致以誠摯的謝意，同時還 要感謝答辯小組的老師們不辭辛苦，對我的 設(shè)計進行最后的檢驗和指導(dǎo)，各位老師了！ 謝謝您們！O15紅軟基地