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2019-05-13

焊接操作機設計方案

焊接操作機設計方案

焊接操作機一般是與焊接滾輪架、焊接變位機等組合使用的,多在一些制造焊接之類的工廠使用,這種機器使用起來方便快捷,人只需要在操控臺操控它工作。這種高科技智能產品是怎么設計的呢?今天头头体育app下载重工帶我們來一探究竟。

一、焊接操作機設計方案應遵循6大原則

1、工藝性

僅有合理的結構設計而無良好的工藝性,必然導致操作機性能的降低和成本的提高。焊接操作機是一種高精度、高集成度的自動機械系統,良好的加工和裝配工藝性是設計時要體現的重要原則之一。

2、高強度材料選用

由于操作機從手腕、小臂、大臂到機座是依次作為負載起作用的,選用高強度材料時應以減輕零部件的質量為準則。

3、可靠性

一般來說,元器件的可靠性應高于部件的可靠性,而部件的可靠性應高于整機的可靠性。可以通過概率設計方法設計出可靠度滿足要求的零件或結構,也可以通過系統可靠性綜合方法評定操作機系統的可靠性。焊接操作機因機構復雜、環節較多,可靠性問題顯得尤為重要。

4、剛度設計

操作機設計中剛度是比強度更重要的問題,要使剛度最大,必須恰當地選擇桿件剖面形狀和尺寸,提高支承剛度和接觸剛度,合理地安排作用在臂桿上的力和力矩,盡量減少桿件的彎曲變形。

5、尺度規劃優化原則

當設計要求滿足一定工作空間要求時,通過尺度優化以選定最小的臂桿尺寸,這將有利于焊接操作機剛度的提高,使運動慣量進一步降低。

6、最小運動慣量

由于焊接操作機運動部件多,運動狀態經常改變,必然產生沖擊和振動,采用最小運動慣量原則,可增加操作機運動平穩性,提高操作機動力學特性。為此,在設計時應注意在滿足強度和剛度的前提下,盡量減小運動部件的質量,并注意運動部件對轉軸的質心配置。

二、焊接操作機設計方案的基本要求

1、工裝夾具應具備足夠的強度和剛度

夾具在生產中投入使用時要承受多種力度的作用,所以工裝夾具應具備足夠的強度和剛度;

2、夾緊的可靠性

夾緊時不能破壞工件的定位位置和保證產品形狀、尺寸符合圖樣要求。既不能允許工件松動滑移,又不使工件的拘束度過大而產生較大的拘束應力;

3、焊接操作的靈活性

使用夾具生產應保證足夠的裝焊空間,使操作人員有良好的視野和操作環境,使焊接生產的全過程處于穩定的工作狀態;

4、便于焊件的裝卸

操作時應考慮制品在裝配定位焊或焊接后能順利的從夾具中取出,還要制品在翻轉或吊運使不受損害;

5、良好的工藝性

所設計的夾具應便于制造、安裝和操作,便于檢驗、維修和更換易損零件。設計時還要考慮車間現有的夾緊動力源、吊裝能力及安裝場地等因素,降低夾具制造成本。

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三、焊接操作機設計方案?

 本次設計的是異型管自動焊接機得設計,機器人系統包括:由移動式或固定式的操作機、電源、控制系統以及操作并監控機器人的裝置、外部設備或傳感器的通訊接口所組成的機器人控制裝置(硬件和軟件);末端執行器;機器人完成作業所需的外部設備、裝置或傳感器。

所用的外部設備均由機器人的控制系統管理。機床底座的設計采用機床主軸旋轉的設計方式以帶動待焊接工件的勻速旋轉進行焊接。另外帶焊接工件夾具則采用夾爪可延導軌左右調節的方式以滿足異型管的通用夾具要求。

1、驅動方式的選擇

目前所采用的方式是氣壓驅動、液壓驅動、電動機驅動。此次設計選用的是步進、伺服電動機。步進電動機輸出力較小,伺服電動機可大一些,適用于運動控制要求嚴格的中、小型機器人。控制性能好,控制靈活性強,可實現速度、位置的精確控制,對環境無影響。體積小,需減速裝置。維修使用較復雜,成本較高,效率為0.5左右。

2、焊接部分自由度的選取

根據工廠現有的自動焊接手臂的實例,本次設計將機器人機體分為5部分組:

(1)機器人底座:機器人的底座是由兩部分組成的,分為上下兩部分,下部分的作用是固定和支撐,屬于不動體,用螺絲固于與地上;上部分是一個轉臺作用是支撐和旋轉,帶動大臂以上部分做旋轉運動,是圓弧形的。

(2)焊接機器人大臂設計:大臂上的諧波減速器采用的是柔輪不動,剛輪動的方式;諧波減速器的剛輪與機器人的大臂用螺栓相連,柔輪通過支撐法蘭固定在臂座上,驅動電機的輸出軸用鍵與驅動軸相連,軸與套筒用鍵連接,并一同轉動。波發生器與套筒用法蘭剛性連接,套筒通過鍵與固定?在支撐法蘭盤上的電磁制動器相聯。帶內圈的從動剛輪與大臂殼體相固聯。因此大臂殼體與剛輪一起在軸承上轉動。這種伺服電機經諧波減速器減速后驅動的手臂關節結構緊湊,手臂的轉角范圍大

(3)焊接機器人小臂設計:小臂上的諧波減速器也采用的是柔輪不動,剛輪動的方式;諧波減速器的剛輪與機器人的大臂用螺栓相連,柔輪通過支撐法蘭固定在臂座上,驅動電機的輸出軸用鍵與驅動軸相連,軸與套筒用鍵連接,并一同轉動。波發生器與套筒用法蘭剛性連接,套筒通過鍵與固定在支撐法蘭盤上的電磁制動器相聯。帶內圈的從動剛輪與小臂殼體相固聯。因此小臂殼體與剛輪一起在軸承上轉動。這種伺服電機經諧波減速器減速后驅動的手臂關節結構緊湊,手臂的轉角范圍大。

(4)機器人焊接手腕的設計:本次設計選用手腕具有兩個自由度的設計,即手腕可以作選裝運動和上下擺動。手腕的驅動電動機安裝在大臂關節上,經諧波減速器用兩級鏈傳動將運動通過小臂關節傳遞到手腕軸上的鏈輪。帶傳動鏈條將運動經帶輪鏈輪軸和圓錐齒輪帶動軸 (其上裝有機械接口法蘭盤)作回轉運動,帶傳動鏈條將運動經帶輪鏈輪直接帶動手腕殼體實現上下俯仰擺動。當帶傳動鏈條和帶輪鏈輪不動,使帶傳動鏈條和帶輪鏈輪單獨轉動時,由于軸不動,轉動的殼體將迫使圓錐齒輪作行星運動,即齒輪隨殼體作公轉(上下俯仰夕),同時還繞軸作附加的自轉運動。

(5)焊接燃料導管:綜上所述此次設計的產品是五自由度的焊接機器人,因此它的未端執行元件是焊槍,隨著氣保焊的廣泛運用,氣體保護焊更容量實現自動化,因此我選用的是2co氣體保護焊,用末端法蘭盤將其固定于手腕末端。

3、機床結構設計

(1)機床部分要求能夠穩定的支撐起焊接手臂部分和異型管通用夾具部分,并且能夠帶動夾具及帶焊接圓管旋轉和上下調節。

(2)另外為了滿足機械手臂焊接不同位置的需要需要把焊接手臂安裝在機床滾軸絲杠上使手臂可以左右滑動。

(3)機床可以帶動夾具上下小范圍移動,以滿足不同直徑圓管焊接的需要。

4、待焊接圓管說明

就是在不同位置有凹凸的長圓管,夾爪要能左右調節避開凹凸部分。

5、夾具部分設計

夾具同樣是本次設計的重點,要滿足這次設計的要求針對異型圓管(在水平面上在不同位置 有彎度的圓管)進行焊接,因此這次自動焊接機夾具部分將采用兩個夾爪可延導軌調節位置的設計方案。

(1)焊接工裝夾具應動作迅速、操作方便,操作位置應處在工人容易接近、最宜操作的部位。特別是手動夾具,其操作力不能過大,操作頻率不能過高,操作高度應設在工人最易用力的部位,當夾具處于夾緊狀態時,應能自鎖。

(2)焊接工裝夾具應有足夠的裝配,焊接空間,不能影響焊接操作和焊工觀察,不妨礙焊件的裝卸。所有的定位元件和夾緊機構應與焊道保持適當的距離,或者布置在焊件的下方或側面。夾緊機構的執行元件應能夠伸縮或轉位。

(3)夾緊可靠,剛性適當。夾緊時不破壞焊件的定位位置和幾何形狀,夾緊后既不使焊件松動滑移,又不使焊件的拘束度過大而產生較大的應力。

(4)為了保證使用安全,應設置必要的安全連鎖保護裝置。

(5)夾緊時不應損壞焊件的表面質量,夾緊薄件和軟質材料的焊件時,應限制夾緊力,或者采取壓頭行程限位、加大壓頭接觸而積、加添銅、鋁襯墊等措施。

(6)接近焊接部位的夾具,應考慮操作手把的隔熱和防止焊接飛濺物對夾緊機構和定位器表面的損傷。

(7)夾具的施力點應位于焊件的支承處或者布置在靠近支承的地方,要防止支承反力與夾緊力、支承反力與重力形成力偶。

(8)注意各種焊接方法在導熱、導電、隔磁、絕緣等方面對夾具提出的特殊要求。例如,凸焊和閃光焊時,夾具兼作導電體;釬焊時,夾具兼作散熱體,因此要求夾具本身具有良好的導電、導熱性能。再如,真空電子束焊所使用的夾具,為了不影響電子束聚焦,在槍頭附近的夾具零件,不能用磁性材料制作,夾具也不能帶有剩磁。

(9)用于大型板焊結構的夾具,要有足夠的強度和剛度,特別是夾具體的剛度,對結構的形狀精度、尺寸精度影響較大,設計時要留有較大的余度。

(10)在同一個夾具上.定位器和夾緊機構的結構形式不宜過多,并且盡量只選用一種動力源。

(11)工裝夾具本身應具有較好的制造工藝性和較高的機械效率。

(12)盡量選用已通用化、標準化的夾緊機構以及標準的零部件來制作焊接工裝夾具。

6、電氣設備概述

本焊接機械人可實現異型管的自動焊接的運動,即PLC和光電編碼器相協調控制,程序的選擇可在電氣操作的轉換由要安裝在機器的傳感器進行控制。

這個就是焊接操作機設計方案,從不同的角度分析,制定合適的設計方案,設計出更好更合適的產品,要考慮多方面的因素。一臺機器的設計是很復雜繁瑣的。


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