焊接機器人畢業(yè)設(shè)計論文(編輯修改稿)
2025-07-23 13:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 第3章 焊接機器人焊接小車的組成與功能本文研究的焊接機器人為爬行式全位置焊機器人，其主要組成部分為運動機構(gòu)、焊接系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，該章研究重點在于機器人形體和焊接小車的設(shè)計，接下來就對該部分進行說明。 小車整體設(shè)計思路要求設(shè)計一種焊接小車，對焊接過程進行實時跟蹤，同時保證焊接質(zhì)量。對于焊接小車的選用有多種，爬行式全位置焊機器人輪式移動小車具有轉(zhuǎn)向精度高、同步性好的優(yōu)點，但因其只產(chǎn)生滾動摩擦力，牽引能力和負重能力均較弱。而全履帶式小車在轉(zhuǎn)向時是依靠兩側(cè)履帶運動速度差來實現(xiàn)的，但由于磁吸附式履帶對工件工作面具有較強的吸附作用，所以要完全依靠履帶的速度差來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向就比較勉強，對鏈輪、鏈條及磁鋼均有不利的影響。而爬行式全位置焊機器人半履帶小車，前驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪和履帶與工件工作面之間既有靜摩擦力、滑動摩擦力又有滾動摩擦力的生成，從而使小車具有較強的牽引能力和負重能力，小車轉(zhuǎn)向方便靈活，適合在平整和不甚平整的工件工作面上工作。所以我們選用爬行式全位置焊機器人半履帶小車。圖31 履帶式爬行機構(gòu) 小車組成該焊接小車是由行走機構(gòu)、送絲機構(gòu)、焊槍擺動、焊槍高度調(diào)節(jié)機構(gòu)組成的。下面重點介紹各機構(gòu)的工作原理及設(shè)計要點。 行走機構(gòu)本論文設(shè)計小車采用履帶式移動方式，在小車后車身上安裝兩個交(直)流伺服電機，小車的后驅(qū)動依靠兩個后交(直)流伺服電機單獨驅(qū)動兩根履帶，具有較強的驅(qū)動力，雙履帶為小車左、右配置，從動鏈輪的芯輪軸置于可前后和上下移動的調(diào)節(jié)滑塊和彈性懸架上，在小車體的前端兩側(cè)安裝有前驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪，前交(直)流伺服電機、前減速器和轉(zhuǎn)向步進電機均安裝在小車體的電機座上。前輪既起轉(zhuǎn)向作用又具有驅(qū)動功能，小車牽引力得到增強，能滿足在小車負載較大時對牽引力的需求，轉(zhuǎn)向精度高【1】。1車體2電機及其減速機構(gòu)3主動鏈輪4行走輪5行走輪軸6傳動鏈條7鏈條之間的空隙8可控永磁鐵裝置9鏈條張緊機構(gòu)10調(diào)節(jié)塊11調(diào)節(jié)螺桿12固定塊13轉(zhuǎn)動螺母14萬向節(jié)15車體側(cè)板16磁懸浮構(gòu)件17構(gòu)件主體18圓柱形永久磁鐵19通孔20磁性材料21非磁性材料22通孔23鏈輪圖32兩輪獨立驅(qū)動的雙履帶永磁吸附爬行機構(gòu)示意圖在焊接中，要求焊接機器人的焊炬必須精確地沿焊縫以恒定的焊接速度運動，而僅憑履帶式移動機器人本體則難以實現(xiàn)實時、準確地運動軌跡控制，因而不能采用焊炬與輪式機器人本體相固接的機器人運動機構(gòu)。為此，必須設(shè)計一種合理的機器人運動機構(gòu)，能夠在機器人本體運動的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對焊炬位置的精確控制。我們采用了在移動機器人本體上加裝快速反應(yīng)十字滑塊，焊炬與十字滑塊固接的方法，讓焊接機器人本體在一定的誤差范圍內(nèi)粗略跟蹤焊縫，十字滑塊實時準確的跟蹤焊縫。由于滑塊的運動范圍比較窄，必須使十字滑塊和爬行機構(gòu)有效配合起來才能完成對焊縫的精確跟蹤，十字滑塊分豎直和水平兩個移動方向，在水平方向移動的十字滑塊導(dǎo)軌上安裝有4個接觸式開關(guān)，把橫向位置分5個區(qū)間，用來確定滑塊的大概位置【2】。圖33十字滑架機構(gòu)示意圖 焊槍擺動焊槍的擺動機構(gòu)主要由一個擺動中心傳感器、一個高速步進電機驅(qū)動滑塊機構(gòu)及焊槍夾持機構(gòu)組成。其性能的好壞，將直接影響焊縫的成形。根據(jù)焊接工藝要求，焊槍擺動到兩端時必須有一定時間的停留，停留時間很短()。擺動機構(gòu)實際上是一個帶間歇的往復(fù)直線運動的機構(gòu)，采用高速電機驅(qū)動控制技術(shù)，此間歇是由電機控制實現(xiàn)的。擺動機構(gòu)的傳動原理如下:將高速步進電機通過聯(lián)軸器帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，由于電機子口通過機座固定于行走小車上，故絲杠旋轉(zhuǎn)而滑塊通過絲杠螺母作軸向直線運動，焊槍夾持機構(gòu)與滑塊相連，從而實現(xiàn)焊槍的擺動運動。根據(jù)預(yù)先設(shè)定焊槍的擺幅士25mm，確定滑塊的有效行程為60mm，擺速為0200cm/min。主要由一個步進電機驅(qū)動的滑塊機構(gòu)組成，該機構(gòu)用于在高、低方向上調(diào)節(jié)焊槍，設(shè)計高度調(diào)節(jié)范圍為50mm。[4]小車的后驅(qū)動依靠兩個后交(直)流伺服電機單獨驅(qū)動兩根履帶，具有較強的驅(qū)動力，雙履帶為小車左、右配置，從動鏈輪的芯輪軸置于可前后和上下移動的調(diào)節(jié)滑塊和彈性懸架上，前輪既起轉(zhuǎn)向作用又具有驅(qū)動功能，小車牽引力得到增強，能滿足在小車負載較大時對牽引力的需求，轉(zhuǎn)向精度高。依靠永磁磁鋼、扼鐵與被焊工件間形成強磁路所構(gòu)成的吸附磁路吸附在所需焊接的鋼構(gòu)件上。小車由控制電路發(fā)出信號控制交(直)流伺服電機和轉(zhuǎn)向步進電機，從而完成焊縫軌跡自動跟蹤。以下為小車結(jié)構(gòu)示意圖。圖34為小車的結(jié)構(gòu)示意圖1. 前交(直)流伺服電機；2. 轉(zhuǎn)向步進電機；3. 前減速器；4. 前減速器輸出軸；5. 電機座；6. 轉(zhuǎn)向器；7. 車體；. 前磁鋼；10. 主動錐齒輪；11. 被動錐齒輪；12. 后行走支撐輪；13. 鏈條；14. 展帶磁鋼；15. 小車體的支架；16. 調(diào)節(jié)滑塊；17. 彈性懸架；18. 調(diào)節(jié)螺栓；；焊接小車包括小車體7，在小車體7的前端兩側(cè)安裝有前驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪20,前交(直)流伺服電機前減速器3和轉(zhuǎn)向步進電機2均安裝在小車體7的電機座5上，前交(直)流伺服電機1的輸出軸與前減速器2輸入端直接相連， 10固定在前減速器3的輸出軸4上，被動錐齒輪11與主動錐齒輪10嚙合傳動，被動錐齒輪11固定在前差速器24殼體上，前驅(qū)動內(nèi)半軸25的一端固定在前差速器24內(nèi)的半軸錐齒輪上，另一端通過萬向節(jié)與前驅(qū)動外半軸28連接，前驅(qū)動外半軸28通過輪蓋41與前驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪20連接，并將轉(zhuǎn)距遞給前驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪20，前差速器24內(nèi)的一對半軸錐齒輪與一對行星錐齒輪嚙合。轉(zhuǎn)向步進電機2通過前聯(lián)軸器”接轉(zhuǎn)向器6內(nèi)的轉(zhuǎn)向齒輪，轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向齒條嚙合，轉(zhuǎn)向齒條兩端與左右轉(zhuǎn)向連桿23連接，轉(zhuǎn)向拉桿23的兩端均與轉(zhuǎn)向節(jié)支架22的一端活動連接，轉(zhuǎn)向節(jié)支架22的另一端與轉(zhuǎn)向節(jié)21固定在一起，在小車體7前端兩側(cè)固定有前梁26，轉(zhuǎn)向節(jié)21的一端通過轉(zhuǎn)向主銷27活動安裝在前梁26上，另一端套在前驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪28的軸承中。在小車體7內(nèi)中后部并排安裝有兩個后交(直)流伺服電機30和兩個后減速器31,后減速器31通過后聯(lián)軸器32接蝸輪一蝸桿減速器33，后驅(qū)動半軸34一端接蝸輪一蝸桿減
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