【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 非圓狀，在焊接的過(guò)程中也就增加了焊接的難度。 鑒于棱管的諸多優(yōu)點(diǎn)和我國(guó)在自動(dòng)焊機(jī)方面取得的一定成果，相信在不久的將來(lái)，棱管法蘭自動(dòng)焊接將成為以后企業(yè)中 更具有實(shí)用性和 兼容性的一種新型自動(dòng)焊機(jī)。它不僅能夠較好的焊接棱管類焊件更能夠輕易的焊接圓筒狀焊件，加大了焊機(jī)的柔性 和適用性。 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)樣機(jī) 6 第二章 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)相關(guān)參數(shù) 設(shè)計(jì)技術(shù)條件、計(jì)算參數(shù) 工件直徑 /m 壁厚 /mm 機(jī)床最大長(zhǎng)度 /m 機(jī)械手重復(fù)定位精度 /mm ~ 8 20 177。 混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及配套驅(qū)動(dòng)器的選擇型號(hào) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 參數(shù) 相數(shù) 供電方式 步距角/176。 靜態(tài)相電流 /A 相電阻 /Ω 相電感 /mH 保持轉(zhuǎn)矩/ 定位轉(zhuǎn)矩 / 重量/kg 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/ 購(gòu)買數(shù)量 3 DC / 6 5 3 2400 3 驅(qū)動(dòng)器的選擇參數(shù) 供電電源 輸出電流 驅(qū)動(dòng)方式 勵(lì)磁方式 /步 /轉(zhuǎn) 絕緣電阻 絕緣強(qiáng)度 冷卻方式 外形尺寸/mm 重量 購(gòu)買數(shù)量 24~70VDC,容量A 峰值7A/相（ Max） 空間矢量雙極恒流驅(qū)動(dòng) 400~30000 500MΩ ， 1Mim 自然對(duì)流 135x77x46 3 7 伺服電動(dòng)機(jī)及配套驅(qū)動(dòng)器的選擇型號(hào) 伺服電動(dòng)機(jī)參數(shù) 額定輸出功率/W 額定轉(zhuǎn)矩/ 瞬間最大轉(zhuǎn)矩/ 額定轉(zhuǎn)速/rpm 最高轉(zhuǎn)速 電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量 / 轉(zhuǎn)矩系數(shù)/A 額定相電流 /A 瞬間最大相電流 /A 750 3000 3600 電樞繞組相電阻 /Ω 電樞繞組相電感 /mH 機(jī)械時(shí)間常數(shù)/ms 電器時(shí)間常數(shù)/ms 重量/kg 負(fù)載慣量 購(gòu)買個(gè)數(shù) 電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量 x10 2 驅(qū)動(dòng)器參數(shù)的選擇參數(shù) 一般特性 輸入電源 通訊 編碼器 單相 220VAC（ 15％～＋ 10％）， 50/60Hz（177。 5％以內(nèi)） RS232通訊接口，通過(guò)與 PC機(jī)連接，進(jìn)行伺服控制參數(shù)的設(shè)定與監(jiān)控 2500 P/R 控制模式 位置模式 速度模式 轉(zhuǎn)矩模式 最高輸入脈沖頻率 500KHZ（差分輸入）；六種輸入方式選擇 外部－ 10V～ +10V 模擬量速度信號(hào)輸入 外部－ 10V～ +10V 模擬量轉(zhuǎn)矩信號(hào)輸入 輸入信號(hào) 控制信號(hào)輸入 （ 4路） 伺服使能（伺服 ON） 報(bào)警清除（可選） 正轉(zhuǎn)禁止（可選） 反轉(zhuǎn)禁止（可選） 零速給定（速度模式） / 脈沖禁止（位置模式）（可選） 控制模式選擇（可 選） 內(nèi)部速度選擇（可選） 脈沖指令輸入 單脈沖指令信號(hào) / 雙脈沖指令信號(hào) (位置模式 ) 模擬指令輸入 速度模擬指令信號(hào)（速度模式） / 轉(zhuǎn)矩模擬指令信號(hào)（轉(zhuǎn)矩模式） 輸入接口類型 脈沖指令（含方向指令）為雙端光耦隔離接收方式，可以兼容共陰、共陽(yáng)、差分多種接口模式 8 模擬指令的接口為運(yùn)算放大器輸入緩沖接口，與內(nèi)部控制電源共地，電氣不隔離 其它控制信號(hào)輸入接口為共陽(yáng)極光耦隔離輸入方式 輸出信號(hào) 控制信號(hào)輸出 （ 2路） 伺服準(zhǔn)備好 /故障報(bào)警（可選） 速度到達(dá)（速度模式） / 位置到達(dá)（位置模式）（ 可選） 制動(dòng)釋放（可選） 零速到達(dá)（速度模式 /位置模式）（可選） 轉(zhuǎn)矩到達(dá)（轉(zhuǎn)矩模式）（可選） 編碼器輸出 編碼器的 A、 B相分頻信號(hào)差分線驅(qū)動(dòng)及集電極開路三極管輸出（不隔離） Z信號(hào)差分線驅(qū)動(dòng)及光耦隔離雙端輸出 功能 制動(dòng)功能 具備動(dòng)態(tài)制動(dòng)和能量回饋吸收 電子齒輪 通過(guò)鍵盤或通訊口進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，電子齒輪（ A/B，A=1～ 9999， B=1～ 9999， 1/100＜ A/B＜ 100） 保護(hù)功能 過(guò)壓 /過(guò)流 /過(guò)載 /堵轉(zhuǎn) /失速 /位置超差 /泄放回路故障 /編碼器信號(hào)異常 /編碼器 AB斷線實(shí)時(shí)在線報(bào)警 自動(dòng)加減速 按設(shè)定值加減速，時(shí)間過(guò)短時(shí)按過(guò)載能力加減速 脈沖指令方式選擇 支持單脈沖正負(fù)邏輯輸入、雙脈沖正負(fù)邏輯輸入和正交脈沖正負(fù)邏輯輸入六種輸入方式 編碼器信號(hào)分頻 輸出 編碼器 1～ 255分頻輸出 參數(shù)設(shè)定 鍵盤輸入 參數(shù)調(diào)整和控制可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)器上的鍵盤操作 PC機(jī)輔助輸入 運(yùn)行上位機(jī)軟件 STON_LINK通過(guò) RS232通信接口對(duì)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)進(jìn)行設(shè)置 顯示 5位 LED，顯示運(yùn)行狀態(tài)和故障代碼 滾珠絲桿的型號(hào)及參數(shù) 單位（ mm） 預(yù)壓方式 軸徑 導(dǎo)程 滾珠直徑 滾珠間距圓直徑 螺紋軸底槽直徑 有效圈數(shù) 圈數(shù) x列數(shù) 額定動(dòng)負(fù)載 額定靜負(fù)載 輕預(yù)緊 8 1x3 230 595 20 10 3 5464 10200 軸向剛度（ N/μ m） 螺母長(zhǎng)度 螺母外徑 法蘭盤外徑 法蘭盤寬度 法蘭盤尺寸 螺栓孔尺寸 螺栓孔PCD 有效行程 85 13 14 27 3 15 21 100 181 32 28 51 11 31 1200 9 系統(tǒng) 相關(guān)電機(jī)選型 主軸系統(tǒng)異步電機(jī)參數(shù)和選型 名稱 型號(hào) 額定功率 (KW) 轉(zhuǎn)速（ r/min ) 主軸電機(jī)（ 1臺(tái)） Y160M28 720 床身電機(jī)（ 1臺(tái)） Y132M8 3 710 機(jī)械手系統(tǒng)電機(jī)參數(shù)和選型 名稱 型號(hào) 額定功率 (KW) 驅(qū)動(dòng)器 沿機(jī)床 X方向運(yùn)動(dòng)的電機(jī)（ 2臺(tái)） 80CB075C010000 GS0075A 沿機(jī)床 Z方向運(yùn)動(dòng)的電機(jī)（ 1臺(tái)） 80CB075C010000 GS0075A 沿機(jī)床 Y方向運(yùn)動(dòng)電機(jī)（ 2臺(tái)） 80CB075C010000 GS0075A 組對(duì)系統(tǒng)電機(jī)參數(shù)和選型 名稱 電機(jī)型號(hào) 額定功率 (KW) 驅(qū)動(dòng)器型號(hào) 沿軌道運(yùn)動(dòng)的電機(jī)（ 2臺(tái)） 120MB150B001000 GS0150A 沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的電機(jī)（ 1臺(tái)） 190HB1500B010000 11 SS0120A 表一 主軸系統(tǒng)異步電機(jī)參數(shù)和選型 表二 機(jī)械手系統(tǒng)電機(jī)參數(shù)和選型 表三 組對(duì)系統(tǒng)電機(jī)參數(shù)和選型 10 第三章 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)系統(tǒng) 概述及 設(shè)計(jì) 要求 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)主軸系統(tǒng)概述 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)主軸系統(tǒng)是該機(jī)體中重要的一部分，主要 完成棱管法蘭在焊接過(guò)程中的棱管的圓周轉(zhuǎn)動(dòng)， 是 實(shí)現(xiàn)焊件的完整焊接重要的一環(huán)。主軸系統(tǒng)主要 采用兩 個(gè)異步電機(jī)控制，電機(jī)一安裝在主軸箱內(nèi)，電機(jī)二安裝在尾座上，電機(jī)二在必要時(shí)驅(qū)動(dòng)尾座在軌道上移動(dòng)。 在尾座上安裝另一個(gè)電機(jī)的目的在于更加方便焊接，電機(jī)二可以在焊件長(zhǎng)度變化的時(shí)候較快調(diào)節(jié) 尾座的位置以改變 機(jī)床 工作 長(zhǎng)度，這樣就可以在焊件最佳的地方進(jìn)行支撐 ，使得焊件更加穩(wěn)定的運(yùn)行。 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)主軸系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 要求 （ 1） 電機(jī)的選擇必須保證能夠在較低轉(zhuǎn)速情況下能夠穩(wěn)定啟停和轉(zhuǎn)動(dòng)。 （ 2） 在焊件的長(zhǎng)度變化時(shí) 機(jī)床能夠適當(dāng)調(diào)節(jié)機(jī)床工作長(zhǎng)度。 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)組對(duì)系統(tǒng)概述 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)組對(duì)系統(tǒng)主要 是 對(duì)焊件起到 托起和支撐轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，組對(duì)系統(tǒng)由三個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)一完成工件的上下移動(dòng)，伺服電機(jī)二安裝在靠近主軸箱的一端，另一端考慮到費(fèi)用和運(yùn)轉(zhuǎn)速度等因素選擇異步電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。 這樣的配置可以是為了實(shí)現(xiàn)焊件的上下移動(dòng)和在導(dǎo)軌上平行移動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)是用來(lái)解決在焊件的長(zhǎng)度變化時(shí)及時(shí)快速的調(diào)節(jié)支撐的跨距。 組對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是該機(jī)床焊接過(guò)程中很重要的一環(huán)，其對(duì)焊件的支撐穩(wěn)定性直接關(guān)系到焊件的同軸度和主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，這對(duì)焊接的質(zhì)量是十分重要的，因 此，有必要對(duì)組對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)組對(duì)系統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 要求 （ 1） 電機(jī)必須在正常的焊接過(guò)程中穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，在焊件到達(dá)主軸同一位 置時(shí)需要進(jìn)行點(diǎn) 動(dòng)微調(diào)。 11 （ 2） 在突然斷電的情況下組對(duì)系統(tǒng)要具有斷電保護(hù)裝置，以避免焊件在突然斷電情況下受重力作用往下落。 （ 3） 組對(duì)系統(tǒng)的兩對(duì)滾輪要具有一定的可調(diào)性，以此根據(jù)焊件的直徑大小調(diào)節(jié)滾輪的 張角。 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)機(jī)械手概述 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)機(jī)械手是直接執(zhí)行焊接的部件，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)系統(tǒng)中最為關(guān)鍵和重要的一環(huán)。 機(jī)械手上安裝有焊槍和檢測(cè)等重要裝置，是完成焊接的重要部件，機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、工作可靠性、焊接的 精度保持性等決定著焊接的質(zhì)量好壞程度。 本次設(shè)計(jì)選擇的自動(dòng)焊接機(jī)械手為直角坐標(biāo)機(jī)械手，用四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)完成焊接，四個(gè)電機(jī)用來(lái)控制焊槍四個(gè)運(yùn)動(dòng)，分別為軸向 移 動(dòng)、徑向移動(dòng)、沿 焊縫的擺動(dòng)、仰角的控制，除了沿著焊縫的擺動(dòng)使用步進(jìn)電機(jī)，其他三個(gè)均采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)機(jī)械手設(shè)計(jì)要求 （ 1） 機(jī)械手必須能夠保持運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性 以及連續(xù)性。 （ 2） 在焊接的過(guò)程中機(jī)械手需要根據(jù)檢測(cè)到的信息實(shí)時(shí)變動(dòng)焊槍的位置和角度，達(dá)到最佳焊接的位置進(jìn)行焊接。 （ 3） 在焊槍到達(dá)棱管的位置時(shí)需要機(jī)械手及時(shí)將焊頭抬起，避免 損 壞焊頭。 （ 4） 焊槍軸向移動(dòng)和徑向移動(dòng)需要聯(lián)動(dòng)，焊槍沿焊縫的擺動(dòng)和仰角控制單動(dòng)。 （ 5） 機(jī)械手要有斷電自動(dòng)保護(hù)裝置。 12 第四章 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī) 系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì) 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)概述 要實(shí)現(xiàn)棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)的正常工作，必須使得系統(tǒng)按照一定的順序進(jìn)行。該系統(tǒng)設(shè)計(jì) 就是使得主軸系統(tǒng)、組對(duì)系統(tǒng)和機(jī)械手系統(tǒng)能夠有條不紊的執(zhí)行設(shè)定的順序。在該系統(tǒng)中系統(tǒng)的主軸是通變頻器控制， 首先通過(guò)組對(duì)系統(tǒng)將焊件整體托起，焊件通過(guò)組對(duì)系統(tǒng)的在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)將焊件插入主軸箱體內(nèi)，緊隨著進(jìn)行尾座的定位，然后 將焊件通過(guò)卡盤進(jìn)行夾緊固定。 棱管法蘭自動(dòng)焊機(jī)設(shè)計(jì)部件選擇 部件名稱 數(shù)量 描 述 DMC2183控制卡 1 帶有以太網(wǎng)及 RS232多軸獨(dú)立控制器及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) CABLE96PIN連接