摩擦焊接地质钻杆上下料机械手设计

摩擦焊接地质钻杆上下料机械手设计

为了提高生产力，减少工人的工作量，改善工作条件，工业机械和自动化在生产现场得到了广泛应用。机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置。地质钻杆是地质勘探、煤矿勘探等生产过程中的重要工具之一,随着钻探技术的不断发展,对钻杆的技术性能和使用寿命提出了更高的要求,为了提高钻杆的产品质量和生产效率,优质高效的摩擦焊接方式已经成为目前钻杆焊接的主要方式,但是钻杆焊接时频繁地上下料以及在焊接完一端接头后的调头工序仍严重地制约了摩擦焊机的工作效率。针对这一问题,我们设计了摩擦焊接地质钻杆上下料机械手来完成钻杆的上下料以及调头任务。1机械手的主要技术和结构特点(1)结构手臂损伤变化抓重70kg自由度有手臂的水平运动、升降运动,手腕的旋转运动以及手指的开合运动共4个坐标型式直角坐标式结构手臂水平移动位移量2000mm手臂水平移动速度500mm/s手臂升降运动最大位移量270mm手臂升降运动最大速度255.02mm/s手腕旋转角度180°最大旋转速度36°/s(2)地工机械手的横向移动机构由于液压传动比气压传动具有传动扭矩大、传动平稳、输出力和速度容易控制以及定位精确等优点,故该机械手采用液压传动。该机械手主要由手臂水平移动电动小车、手臂升降机构、手腕回转机构和手指开合机构4个部分组成,如图1所示。对称结构的设计是为了消除电动小车在运行时水平轨道所承受的的扭矩,解决了手臂的配重问题。手臂横向移动是参考行车的水平运动机构设计的,即借助于行车电动小车的水平运动来完成机械手的前后运动。小车的运动速度由变频器控制,因而,小车的制动平稳,无冲击,确保了焊接位置的精确定位。手臂升降机构由液压油缸的运动活塞执行。该油缸为63/35压力油缸,当油缸的两腔分别通入压力油时,活塞杆伸缩运动,从而带动手臂的上下升降运动。手腕回转机构采用液压回转油缸实现手腕的回转运动,如图2所示。定片与上端盖、下端盖分别用定位销定位;油缸套与上、下端盖分别用螺钉进行联接;动片与手指开合油缸缸体(即芯轴)用键联接。当回转油缸的两腔分别通入压力油时,驱动动片连同手指开合油缸一同转动,形成手腕的回转运动。由这种回转油缸构成的手腕结构简单紧凑,能够轻松地实现手腕的180回转运动。手指开合机构采用连杆杠杆式手部结构,如图3所示。手部开合油缸活塞的伸缩运动带动手指绕着旋转中心转动。手指两侧的连扳是用来将手指开合油缸与手指旋转中心联固的,以避免油缸活塞伸出时,整个手部同步下降,手指不能顺利打开。这种结构原理简单,工作可靠。2plc控制原理由机电控制的给料系统一般都使用了大量的继电器、接触器,致使整个系统结构过于庞大,接线复杂,不便于维护维修。该机械手采用PLC控制,在系统中可以无限次地使用各种软继电器,从而避免了复杂的接线和设备的极大浪费。PLC采用模块化组合结构,编程语言简单易学,使用方便,具有可靠性高、抗干扰能力强、可在线维修、柔性好等优点。本系统能在现场操作和维修,也可实现上位计算机控制和PLC间的资源共享。此外,系统的改进或升级仅需修改程序即可。(1)确定输入设备和i.o点1地转机卷2a.操作方式选择开关有手动、单周期及连续3个位置;b.手动式的运动开关有手指的夹紧/松开开关,手腕的顺转/逆转开关,手臂水平方向的前进/后退开关以及手臂垂直方向的上升/下降开关;c.有启动、停止及复位按钮;上、下限位开关;前、后限位开关以及手指张开和闭合定时器,旋转定时器和焊接等待定时器等。输入点数共计有20点。2电磁阀的配置手指松开、手腕顺转/逆转、手臂水平方向地上升/下降、手臂垂直方向的前进/后退等共计有7个电磁阀。另外,为了对机械手处于原位时进行指示,还可以配置1个指示灯。因而,输出点数为8个点。(2)tf-40m小型plc系统该机械手采用的是为纯开关控制方式,且所需的I/O点数不多,因此系统中选用了性价比较高的F1-40M小型PLC。该机的基本单元是一个有40个I/O点的独立的主机工作系统,包括24个输入点及16个输出点,完全能满足使用要求。3能提高工作效率,提高工作效率,能自地质钻杆上下料机械手是为摩擦焊接地质钻杆时设计的一种上下料专用设备,它能减