贵州大学机械专业答辩PPT

多关节型自动焊接机械手设计

指导教师：赵丽梅班级：机自103班学生：幸贵武学号：1008030218设计目标及思路1、设计目标：本设计的机械手是自动生产线上的焊接专用机械手，其要完成焊接工件的一系列动作。是一种采用PLC控制，按照预先设定程序进行焊接的自动化装置，可根据工件的变化要求随时更改相关控制参数。本设计主要完成焊接机械手执行、驱动、控制三大系统的设计。

设计思路：

(1)执行系统（即机械部分）设计时，要求机械手结构简单、经济、运动灵活，各运动结构间不发生干涉。

(2)驱动系统设计时，要根据机械手的用途、作业要求、机械手的性能规范、控制功能、性价比以及现有的条件等综合因素加以考虑，再进行最终的选择。

(3)控制系统设计时，机械运动与控制信号控制产生的驱动动作相互协调，保证机械手各个部分合理有序的动作，确保相关部件的安全。总体设计规划设计内容

一、执行系统设计二、驱动系统设计三、控制系统设计

一、执行系统设计

1、机械手工作循环2、机械手组成1、机械手的工作循环该机械手的工作循环过程为：

初始位置→立柱右转→大臂右转→小臂右转→焊接工件→小臂左转→大臂左转→立柱左转→回到原位。

机械手的工作流程图：2、机械手的组成

机械手的组成主要包含以下四部分：

（1）立柱回转机构

（2）大臂回转机构

（3）小臂回转机构（4）机座和手部设计

（1）立柱回转机构1）谐波减速器选择选用河北侨星减速机制造有限公司生产的XB1-50-100-1-3/3型谐波传动减速器2）立柱校核计算计算立柱在回转过程中受到的最大载荷，对立柱进行强度校核。3）轴承选择及校核选择型号为30212GB/T297—94的圆锥滚子轴承，计算受到的最大冲击载荷，对轴承进行强度校核。立柱回转机构（2）大臂回转机构1）谐波减速器选择选用河北侨星减速机制造有限公司生产的XB1-50-100-1-3/3型谐波传动减速器。2）轴承选择及校核大臂选用的深沟球轴承型号为6204GB/T297—94，计算受到的最大冲击载荷，对轴承进行强度校核。大臂回转机构

（3）小臂回转机构1）谐波减速器选择

小臂上谐波传动减速器选用河北侨星减速机制造有限公司生产的XB1-32-80-1-3/3型谐波传动减速器2）轴承选择及校核

选择型号为6202GB/T297—94的深沟球轴承，计算受到的最大冲击载荷，对轴承进行强度校核。小

臂

回

转

机

构

（4）机座和手部设计1）机座是所有结构的载体，结构简单。2）手部是用来夹持焊枪的，采用机械夹持，简化了结构。三、驱动系统设计1、电机选择2、驱动器作用及选择1、电机选择

（1）机座选用杭州易登科技有限公司生产的110BYG3502B型混合式步进电动机。

（2）大臂选用杭州易登科技有限公司生产的110BYG3502B型混合式步进电动机。

（3）小臂选用杭州易登科技有限公司生产的75BYG4501型混合式步进电动机。2、驱动器作用及选择

驱动器是把控制系统发出的脉冲信号转化为电机的角位移,通过控制脉冲个数来控制角位移量，通过控制脉冲频率来控制电机转度和加速度，达到调速和定位的目的，具有停电相位记忆功能。它的输入信号都经过光电隔离，具有很强的抗干扰能力，能适应恶劣环境工作。本设计三个电机的驱动都选择了同一型号的驱动器即杭州浙机科技有限公司生产的3HB0822M型号三相细分混合式步进电机驱动器。

四、控制系统设计1、控制要求分析2、PLC选型3、PLC外部接线图4、控制面板设计5、程序编制

1、控制要求分析

（1）此机械手是焊接工件，其动作比较简单，故选用限位开关进行定位。（2）此机械手应用于自动生产线上，因此，它要求按照控制程序自动运行。（3）此机械手也具有手动操作方式，通过手动操作，可以按照要求更改各限位开关的位置，手动操作的主要作用是用于检修调整,通过按钮对机械手的每一个关节每一个步动作进行单独控制，来检查机械手的哪一个关节故障。。

2、PLC机型的选择根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备和输出设备，本设计PLC输入点数21，输出点数12，总点数36，本次设计使用步进电机作为动力源，故采用晶体管输出，直流Dc5V电源。并根据I/O点数确定选择FX2N-48MT-D的三菱PLC。

3、PLC外部接线图4、操作面板设计

在工作模式拨到手动模式时，可以分别对底座的旋转、大小臂的摆动进行调节。手动操作的主要作用是用于检修调整,通过按钮对机械手的每一个关节每一个步动作进行单独控制，来检查机械手的哪一个关节故障。5、程序编制

自自动控制指令动控制步进梯形图

手手动控制指令动控制步进梯形图结束语本设计主要设计了机械的硬件部分和软件部分，涉及面较广，也因所学知识有限，对机械手的研究还存在着不少问题，希望各位