沈阳理工大学机械制造系

目 录

摘 要 ............................................... 1 前 言 ................................................. 3 第1章 焊接机械手的总体方案设计 ...................... 4

1.1 概述 ................................................ 4 1.2 基本技术参数设计 ..................................... 5 1.3 焊接机器人的主要组成 ................................. 5

第2章 焊接机器人底座的设计 ......................... 7

2.1 底座的工作方式 ....................................... 7 2.2 底座的电动机的选择 ................................... 7 2.3 底座上谐波齿轮传动的设计 ............................. 8 2.4 底座轴的设计 ........................................ 10 2.5 底座传动齿轮的设计 .................................. 12 2.6底座轴承的选择 ...................................... 14

第3章 焊接机器人大臂的设计 ........................ 16

3.1 大臂的工作方式 ...................................... 16 3.2 大臂电动机的选择 .................................... 16 3.3 大臂上谐波齿轮传动的设计 ............................ 17

第4章 焊接机器人小臂的设计 ....................... 19

4.1 小臂的工作方式 ...................................... 19

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4.2 小臂电动机的选择 .................................... 19 4.3 小臂上谐波齿轮传动的设计 ............................ 19

第5章 焊接机器人手腕的设计 ....................... 22

5.1 机器人手腕的设计要求 ................................ 22 5.2 手腕工作方式 ........................................ 22 5.3 手腕电动机的选择 .................................... 23 5.4 手腕轴承的选择 ...................................... 24

第6章 焊接机器人末端执行器的设计 ................ 26

6.1 机器人末端执行器的设计要求 .......................... 26

第7章 PLC系统设计.................................. 29

7.1电气设备概述 ........................................ 29

7.1.1电气控制的变压系统部分设计 .................. 29 7.1.2电气控制的部分设计 .......................... 29

7.2 PLC的应用 ......................................... 31

结 论 ............................................. 38 谢 辞 ............................................. 39 参考文献与附录 ........................................ 40

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摘 要

本次设计是焊接机械手设计，在设计过程中，要求我们运用机电的知识完成，其设计的内容主要包括，机械手的设计，电气系统设计等内容。

此次设计的焊接机械手实际是五自由度的关节机器人。采用步进电机驱动、微机控制，结构紧凑，工作范围大，动作灵活，不仅用于弧焊作业，还可用于搬运和装配作业。

弧焊机器人在通用机械、金属结构等许多行业中得到广泛运用。弧焊机器人是包括各种电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统，而不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机，因而对其性能有着特殊的要求。在弧焊作业中，焊枪应跟踪工件的焊道运动，并不断填充金属形成焊缝。因此运动过程中速度的稳定性和轨迹精度是两项重要指标。一般情况下，焊接速度约取5-50mm/s，轨迹精度约为±（0.2-0.5）mm。

电气系统的设计就是运用机电传动的知识，即PLC系统进行控制，PLC控制系统有西门子系统，欧姆龙系统等。

关键词：焊接 机械手 机器人 电器控制

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Abstract

This design is the welding apparatus manipulator design, in the design process, requests us to utilize the mechanical and electrical knowledge to complete, its design content mainly includes, manipulator's design, content and so on electrical system design.

This design welding apparatus manipulator is five degrees of freedom joint robots actually. Uses step-by-steps the motor-driven, the microcomputer control, the structure compact, operating region big, the movement is flexible, not only uses in the arc welding work, but also may use in transporting and the assembly work.

The arc welding robot in the general machinery, the metal structure and so on in many professions obtains the widespread utilization. The arc welding robot is includes each kind of arc welding supplementary installation the flexible welding system, but not only by the speed and the posture which plans carries the single engine which the welding torch moves, thus has the special request to its performance. In the arc welding work, the welding torch should track the work piece the weld bead movement, and the unceasing filler metal forms the welded joint. Therefore in the rate process the speed stability and the path precision are two important targets. In the ordinary circumstances, the welding speed takes 5-50mm/ approximatelyS, the path precision is approximately ± (0.2-0.5) mm.

The electrical system design is the utilization mechanical and electrical transmission knowledge, namely the PLC system carries on the control, the PLC control system has the Simens system, the ohm dragon system and so on.

Key word: Welding apparatus manipulator robot electric appliance control

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