最新焊接機(jī)械手設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-27 03:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 焊接機(jī)器人末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)機(jī)器人是一種通用性較強(qiáng)的自動(dòng)化作業(yè)設(shè)備，末端執(zhí)行器則是直接執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的裝置，大多數(shù)末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和尺寸都是根據(jù)其不同的任務(wù)要求來(lái)設(shè)計(jì)的，從而形成了多數(shù)多樣的結(jié)構(gòu)型式，根據(jù)其用途的不同可以分為機(jī)械式夾持器、吸附式末端執(zhí)行器和專用工具，它按裝在操作機(jī)手腕或手臂的機(jī)械接口上，多數(shù)情況下末端執(zhí)行器是為特定的用途而專門(mén)設(shè)計(jì)的，但也可以設(shè)計(jì)成一種適用性較大的多用途末端執(zhí)行器，為了方便的更換末端執(zhí)行器，可設(shè)計(jì)一種末端執(zhí)行器的接換器來(lái)形成操作機(jī)上的機(jī)械接口。較簡(jiǎn)單的可用法蘭盤(pán)作為接口出的接換器，本次設(shè)計(jì)就是采用的法蘭盤(pán)式接口。焊槍直接把在末端執(zhí)行器法蘭盤(pán)上。設(shè)計(jì)時(shí)的要求：不論是夾持和吸附，末端執(zhí)行器需具有滿足作業(yè)需求的足夠的夾持力和所需的夾持位置精度。應(yīng)盡可能使末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量請(qǐng)輕，以減輕手臂的負(fù)荷。專用的末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作效率高，而能完成多種作業(yè)的末端執(zhí)行器可能帶離來(lái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費(fèi)用高的缺點(diǎn)，因此提倡設(shè)計(jì)可快速更換的系列化、通用化專用末端執(zhí)行器。此次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是五自由度的焊接機(jī)器人，因此它的未端執(zhí)行元件是焊槍，隨著氣保焊的廣泛運(yùn)用，氣體保護(hù)焊更容量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因此我選用的是氣體保護(hù)焊，用末端法蘭盤(pán)將其固定于手腕末端。具體的選用原則如下所述：送絲機(jī)的選擇弧焊機(jī)器人配備的送絲機(jī)可按安裝方式分為兩種。一種是將送絲機(jī)安裝在機(jī)器人的上臂的后部上面與機(jī)器人組成一體的方式；另一種是將送絲機(jī)與機(jī)器人分開(kāi)安裝的方式。由于一體式的送絲機(jī)到焊槍的距離比分離式的短，連接送絲機(jī)和焊槍的軟管也短，所以一體式的送絲阻力比分離式的小。從提高送絲穩(wěn)定性的角度看，一體式比分離式要好一些。目前，弧焊機(jī)器人的送絲機(jī)采用一體式的安裝方式已越來(lái)越多了，但對(duì)要在焊接過(guò)程中進(jìn)行自動(dòng)更換焊槍(變換焊絲直徑或種類)的機(jī)器人，必須選用分離式送絲機(jī)。送絲機(jī)的結(jié)構(gòu)有一對(duì)送絲輥輪的，也有兩對(duì)輥輪的；有只用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一對(duì)或兩對(duì)輥輪的，也有用兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩對(duì)輥輪的。從送絲力來(lái)看，兩對(duì)輥輪的送絲力比一對(duì)輥輪的大些。當(dāng)采用藥芯焊絲時(shí)，由于藥芯焊絲比較軟，輥輪的壓緊力不能象用實(shí)心焊絲時(shí)那么大，為了保證有足夠的送絲推力，選用兩對(duì)輥輪的送絲機(jī)可以有更好的效果。對(duì)于送絲機(jī)與機(jī)器人連成一體的安裝方式，雖然送絲軟管比較短，但有時(shí)為了方便換焊絲盤(pán)，而把焊絲盤(pán)或焊絲桶敢在遠(yuǎn)離機(jī)器人的安全圍欄之外，這就要求送絲機(jī)有足夠的拉力從較長(zhǎng)的導(dǎo)絲管中把焊絲從焊絲盤(pán)(桶)拉過(guò)來(lái)，再經(jīng)過(guò)軟管推向焊槍。對(duì)于這種情況，和送絲軟管比較長(zhǎng)的分離式送絲機(jī)一樣，都希望選用送絲力較大的送絲機(jī)。如忽視這一點(diǎn)，往往會(huì)出現(xiàn)送絲不穩(wěn)定甚至中斷送絲的現(xiàn)象。送絲機(jī)的送絲速度控制方法可分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種。目前，大部分送絲機(jī)仍采用開(kāi)環(huán)的控制方法，但也有一些采用裝有光電傳感器(或碼盤(pán))的伺服電機(jī)，使送絲速度實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，不受網(wǎng)路電壓或送絲阻力波動(dòng)的影響，保證送絲速度的穩(wěn)定性。對(duì)填絲的脈沖TIG焊來(lái)說(shuō)，可以選用連續(xù)送絲的送絲機(jī)也可以選用能與焊接脈沖電流同步的脈動(dòng)送絲機(jī)。脈動(dòng)送絲機(jī)的脈動(dòng)頻率可受電源控制，而每步送出焊絲的長(zhǎng)度可以任意調(diào)節(jié)。脈動(dòng)送絲機(jī)也可以連續(xù)送絲。因此，近來(lái)填絲的脈沖TIG焊機(jī)器人配備脈動(dòng)送絲機(jī)的情況已逐步增多。送絲軟管的選擇和保持送絲穩(wěn)定的措施目前軟管都是將送絲、導(dǎo)電、輸氣和通冷卻水做成一體的方式，軟管的中心是一根通焊絲同時(shí)也起輸送保護(hù)氣作用的導(dǎo)絲管，外面纏繞導(dǎo)電的多芯電纜，有的電纜中還夾有兩根冷卻水循環(huán)的管子，最外面包敷一層絕緣橡膠。當(dāng)送鋁焊絲時(shí)，應(yīng)選用特富隆(TEFLON)或尼龍制成的管做導(dǎo)絲管；而送鋼焊絲時(shí)，一般采用鋼制的彈簧管。導(dǎo)絲管的內(nèi)徑應(yīng)比焊絲直徑大lmm左右。造成弧焊機(jī)器人送絲不穩(wěn)定的原因往往是軟管阻力過(guò)大。一方面可能是選用的導(dǎo)絲管內(nèi)徑與焊絲直徑不匹配；另一方面可能是導(dǎo)絲管內(nèi)積存由焊絲表面剝落下來(lái)的銅末或鋼末過(guò)多所造成的。因此弧焊機(jī)器人應(yīng)選用鍍銅層較牢固的優(yōu)質(zhì)焊絲，并調(diào)節(jié)好送絲輥輪的壓緊力，盡可能減少焊絲表面鍍銅層的剝落，而且一個(gè)月至少應(yīng)定期清洗一次導(dǎo)絲管。如能選用不銹鋼制成的導(dǎo)絲管更好，由于奧氏體不銹鋼沒(méi)有磁性不會(huì)吸住鋼末，不但容易清理，而且不易堵塞導(dǎo)絲管。還必須注意在編程時(shí)調(diào)整焊槍和機(jī)器人的姿態(tài)，盡可能減少軟管的彎曲程度。特別是用分離式送絲機(jī)，由于軟管較長(zhǎng)，如忽視調(diào)節(jié)機(jī)器人與送絲機(jī)的距離及姿態(tài)，軟管很容易出現(xiàn)多個(gè)小彎，而造成送絲不暢，這點(diǎn)往往被編程人員所忽視。目前越來(lái)越多的機(jī)器人公司把安裝在機(jī)器人上臂的送絲機(jī)稍為向上翹，有的還使送絲機(jī)能作左右小角度自由擺動(dòng)，目的都是為了減少軟管的彎曲，保證送絲速度的穩(wěn)定性。焊槍的選擇焊接機(jī)器人用的焊槍大部分和手工半自動(dòng)焊用的鵝頸式焊槍基本相同。鵝頸的彎曲角一般都小于45176。，可以根據(jù)工件特點(diǎn)選不同角度的鵝頸，以改善焊槍的可達(dá)性。但如鵝頸角度選得過(guò)大，送絲阻力會(huì)加大，送絲速度容易不穩(wěn)定：而角度過(guò)小，如0176。，一旦導(dǎo)電嘴稍有磨損，常會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)電不良的現(xiàn)象。應(yīng)該注意，當(dāng)更換不同彎曲角的鵝頸的焊槍后，必須對(duì)機(jī)器人TCP(工具中心點(diǎn))進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，否則焊槍的運(yùn)動(dòng)軌跡和姿態(tài)都會(huì)發(fā)生變化。近來(lái)為了提高送絲速度的穩(wěn)定性，特別是高速送絲和送鋁焊絲時(shí)的穩(wěn)定性，在焊槍上增加一個(gè)由小型伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的拉絲機(jī)構(gòu)，使送絲機(jī)和焊槍的拉絲機(jī)形成一推一拉的送絲系統(tǒng)。對(duì)這種推拉送絲系統(tǒng)必須協(xié)調(diào)好兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)好送絲機(jī)和焊槍上各對(duì)送絲輥輪的壓緊力，使送絲機(jī)的推絲作用為主，焊槍的拉絲為輔。這樣，即使是由于某種原因兩個(gè)電機(jī)速度不匹配，焊槍上的送絲輥輪能夠打滑，而不至于損壞
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