毕业设计（论文）-焊接机械臂的设计PLC

[9]。四、位置精度要求高一般来说，直角和圆柱坐标式机械手位置精度要求较高；关节式机械手的位置精度最难控制，故精度差；在手臂上加设定位装置和检测结构，能较好地控制位置精度，检测装置最好装在最后的运动环节以减少或消除传动、啮合件间的间隙。总结：除此之外，要求机械手的通用性要好，能适合多种作业的要求；工艺性好，便于加工和安装；用于热加工的机械手，还要考虑隔热、冷却；用于作业区粉尘大的机械手还要设置防尘装置等。以上要求是相互制约的，应该综合考虑这些问题，只有这样，才能设计出完美的、性能良好的机械手。4.4.2焊接机械臂臂部典型机构及结构的选择常见的手臂伸缩机构有以下几种：(1)双导杆手臂伸缩机构；(2)手臂的典型运动形式有：直线运动，如手臂的伸缩，升降和横向移动；回转运动，如手臂的左右摆动，上下摆动；符合运动，如直线运动和回转运动组合，两直线运动的结构；因此，传动结构主要以下两种为主：(1)圆锥齿轮传动结构；(2)伺服电机+同心行星齿轮机构。第5章控制系统的设计5.1控制系统硬件设计机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有连续控制和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来，在手动方式时可以通过手动按钮来实现，其控制面板如下图5-1。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到右上角位置待命。当旋钮打向连续时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。图5-1控制面板示意图5.2PLC梯形图中的编程元件设计选用FX1N－60MR，其输入继电器（X）36点，输出继电器(Y)24点，辅助继电器(M)384点，状态继电器(S)1000点，定时器(T)256点，计数器(C)，数据寄存器(D)等。特殊辅助继电器M8000——运行监控（PLC运行时自动接通，停止时断开）；M8002——初始脉冲（仅在PLC运行开始时接通一个扫描周期）；M8005——PLC后备锂电池电压过低时接通；M8011——10ms时钟脉冲；M8013——100ms时钟脉冲；M8012——1s时钟脉冲；M8014——1min时钟脉冲。5.3PLC的O/I分配根据机械手动作的要求，输入、输出分配如表5-1所示。表5-1PLC输入/输出分配表输入信号输入信号手动SAX0手顺限位SQ7X24回原位SAX1手逆限位SQ8X25连续SAX2底旋转脉冲X26回原位SB1X3前行SB12X30启动SB2X4后退SB13X31停止SB3X5下降SB4X6上升SB5X7夹紧SB6X10输出信号松开SB7X11上升/下降步进电机YA0Y0手顺转SB8X12YA1Y1手逆转SB9X13YA2Y2底盘顺转SB10X14前进/后退步进电机YA3Y3底盘逆转SB11X15YA4Y4下限位SQ1X16YA5Y5上限位SQ2X17夹紧YA6Y6前限位SQ3X20手顺转YA7Y7后限位SQ4X21手逆转YA8Y10底盘顺限位SQ5X22底盘顺转YA9Y11底盘逆限位SQ6X23底盘逆转YA10Y125.4机械手控制系统的外部接线图PLC外部电气接线图如下图5-1图5-1PLC外部电气接线第6章焊接机械臂三维建模及仿真6.1三维建模Solidworks软件功能强大，组件繁多。Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。因此本课题我们也选择其作为我们主要设计工具。通过前期市场调研以及网络资料查询，我们得到必要的三维模块，格式为igs模式，然后将其导入Solidworks完成装配体过程，分别得到图6-1焊接机械手本体部分，以及图6-2机械手夹爪部分。图6-1焊接机械手主体部分三维图图6-2机械手夹爪部分三维图6.2运动仿真Solidworks运动仿真主要采用系统自带的Simulation插件模块当中的动画和Motion来完成，通过基本运动状态分析，我们可以验证设计参数是否符合要求，同时对于机械臂在转动过程中容易产生干涉，卡滞的方面进行更好的评估，将容易失效模式在设计之初得到有效控制。图6-3运动仿真工作界面图6-4基座旋转运动参数设定界面通过以上运动参数的基本设定，分别见图6-3及6-4，通过网络和学校图书馆查询相关资料，我们可以完成如下的运动仿真分析图，见图图6-5。图6-5机械臂运动仿真图总结通过这一段时间的努力设计与计算，基本上达到了本此毕业设计所研究课题的预期目标，现在总结如下:(1)本此毕业设计课题科学合理的提出了焊接机器人的设计方案，并且解决了工业上焊接机器人的许多问题；(2)依照焊接机器人的运动形式，研究与设计出了焊接机器人的机械结构以及其驱动系统；(3)根据焊接机器人所承受的负载，进行大臂的传动设计并且进行运动学分析加以改进；(4)选用适当的尺寸进行多手臂中各轴的校核，提升了工件的配合精度；(5)焊接机械臂机械部分设计完毕后，需要结合传感器技术采用plc控制对于机械臂的旋转，松开夹紧进行有序的逻辑控制；(6)整体完毕后，采用Solidworks系统自带的仿真插件完成基本运动测试。致谢通过接近三个月的研究、讨论以及计算，达到了研究课题的预期目标以及满足课题的要求在这里非常感谢江涛老师，老师在在大学的最后学习的学习任务——毕业设计给予了我很大的指导以及帮助，从最初的定题，资料收集，到基本方案的确定，再到论文初稿、修改，再到论文定稿，老师您给了我耐心的指导和无私的帮助。您为了指导我们的毕业设计，老师您的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向老师您表示我诚挚的谢意。同时，也感谢四年里所有教过我的老师，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。我才能有所进步，在此我向老师表示由衷的谢意，并祝所有老师工作顺利，身体健康，万事如意。参考文献[1]成大先.机械设计手册（第五版）（第1卷）[M].北京：化学工业出版社，2008.[2]蔡自兴.机器人学基础[M].北京：机械工业出版社，2009.[3]李晓辉，汪苏，刘小辉，朱小波.焊接机器人智能化的发展[J].电焊机,2005.[4]唐新华.焊接机器人的现状及发展趋势㈠[J].电焊机,2006.[5]孟广喆.国内外焊接技术发展情况和对我国今后焊接技术发展的设想.第一届全国焊接会议论文集[J].北京：中国工业出版社，1964.

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