【正文】 可以 得到一次液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)的 綜合 訓練。在此，對主軸系統(tǒng)、組對系統(tǒng)、機械手控制系統(tǒng)，均采用基于 GALIL 運動控制器的控制方案。 Galil Motion Control 是世界公認的運動 控制先驅與領航者，永不止息的從事創(chuàng)新，以先進而穩(wěn)定的精密控制，簡便的使用方式，堅實的技術支持與最佳的成本效益等四大特色，穩(wěn)居運動控制領域的翹楚地位。 此次設計主要是用 GALIL運動控制器來實現(xiàn)各個部分的有條不紊的運行， 設計的內(nèi)容主要涉及以下內(nèi)容： 1. 確定機器人的控制方案。 3. 選擇電氣、液壓控制元件，編寫控制元件清單。 5. 編制控制程序。 2 第一章 緒論 環(huán)縫 自動焊機 定義及類型 環(huán)縫自動焊機是一種能完成各種圓形、環(huán)形焊縫焊接的通用自動焊接設備?？蓮V泛地應用于液壓油缸、汽車方向架、傳動軸、貯氣筒、化工及醫(yī)療容器、液化氣罐、消防器材、礦山及生產(chǎn)線用滾筒及儲液筒等產(chǎn)品的焊接。簡述于下： 立式環(huán)縫自動焊機： 一種小巧、價廉物美、操作簡單方便，能完成各種小型的圓形、環(huán)形焊縫焊接的通用自動焊接設備。主控制器采用 PLC可編程控制器為核心控制單元，根據(jù)用戶要求，可通過修改控制軟件的程序及參數(shù)來調(diào)節(jié)設備的功能，實現(xiàn)圓形、半圓形、分段多段圓弧、環(huán)形焊縫的焊接，使整個設備具有很強的智能性和柔性，是一個具有較高檔次，較高性價比和可靠性的控制器。 臥式環(huán)縫自動焊機： 與立式環(huán)縫自動焊機相比，其對焊件的長度沒有過多的限制 ， 三、四米的長管都可輕松焊接。 床身采用臥式結構，由焊接結構件經(jīng)退火后精加工而成，保證床身導軌不變形；回轉機頭采用直流電機或交流變頻電機驅動，速度穩(wěn)定可靠；主軸端部安裝有焊接夾具或三爪卡盤，用于裝夾定位工件；尾座可采用氣動或手動 頂緊方式，端部可根據(jù)工件形式的不同選用不同的焊裝夾具或活動頂尖， 尾座可在床身導軌上滑動，可調(diào)整機頭尾座的距離以適應不同長度的工 3 件；焊槍機構可根據(jù)工件焊接位置的不同，沿導軌方向移動到相應位置。 可根據(jù)焊接速度需要設定不同的轉速進行焊接，對于橢圓形工件可通過分區(qū)間進行焊接編程，滿足各區(qū)段的焊接要求 。 焊接操作機：一般由立柱、橫梁、回轉機構、臺車等部件組成， 各部件為積木式結構，一般立柱、橫梁為其基本部件，其余部件可據(jù)用戶使用要求選配。獨特的橫梁和立柱截面設計，導軌為 45號鋼，焊后去應力處理，經(jīng)刨、磨成型。橫梁內(nèi)伸縮臂的設計，可有效增加橫梁的水平伸縮距離，橫梁升降采用交流電機恒速方式，升降平穩(wěn)、均勻，安全系數(shù)高，帶安全防墜裝置。立柱回轉分為手動、電動兩種，回轉支承采用國內(nèi)名牌廠家的產(chǎn)品，自帶高精度齒輪 ，轉動靈活，并可氣動鎖緊，安全可靠。手動適用于輕型及移動范圍較小的操作機，電動則適用于重型或移動范圍較大的操作機。采用手控盒、機頭控制箱（焊接控制箱）構成近控與遠控方式，操作靈活方便，并在電氣箱預留聯(lián)動接口，可與本公司或國內(nèi)外其它廠家制造的焊接機、滾輪架、變位機、圓形回轉工作臺等實現(xiàn)同步聯(lián)動。焊機由加壓定位機構、床身、仿形機構、焊槍調(diào)節(jié)機構、控制系統(tǒng)等組成。焊接電源可選用熔化極氣體保護焊電源或 TIG焊電源 。隨著科學技術的發(fā)展，焊接 已從簡單的 構件 連接方法和毛坯制造手段發(fā)展成為制造業(yè)中一項基礎工藝，一種生產(chǎn)尺寸精確地產(chǎn)品的手段。因此，保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量 的穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)率和改善勞動條件已成為現(xiàn)代焊接制造工藝發(fā)展亟待解決的問題。這其中大約有半數(shù)是焊接機器人。 從 20世紀 60年代誕生到現(xiàn)在，焊接機器人從第一代即基于示教再現(xiàn)工作方式的焊接機器人，到第二代即基于一定傳感器信息的離線編程焊接機器人，再到第三代即裝有多種傳感器，接收作業(yè)指令后能根據(jù)客觀環(huán)境自行編程的高度適應性智能焊接機器人。 我國已發(fā)展了各種類型的傳感器技術，控制坐標已從單坐標和雙坐標發(fā)展到了多坐標， 20 世紀 50~60 年代多采用接觸跟蹤，西安交通大學和三橋機車車輛廠是中國 從事接觸跟蹤和電磁跟蹤研究較早的單位。華中科技大學與湖北造船廠合作研制成功全位置電磁跟蹤氣體保護焊機，跟蹤精度達 177。等等研制成果不再贅述。但是，由于種種原因，我國的焊縫跟蹤技術大都還停留在實驗室階段，在生產(chǎn)中應用的絕大部分還是針對特定焊接對象、工藝和焊接狀況的焊縫跟蹤系統(tǒng)，能夠形成商業(yè)化的產(chǎn)品非常少見，而這正是我國在焊縫跟蹤領域與發(fā) 達國家的最大差距所在。因此，在焊接中需要將棱管與法蘭焊接在一起，問題也正產(chǎn)生于此，焊件為非圓狀，在焊接的過程中也就增加了焊接的難度。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，加大了焊機的柔性 和適用性。 混合式步進電動機及配套驅動器的選擇型號 步進電動機 參數(shù) 相數(shù) 供電方式 步距角/176。 5％以內(nèi)） RS232通訊接口，通過與 PC機連接，進行伺服控制參數(shù)的設定與監(jiān)控 2500 P/R 控制模式 位置模式 速度模式 轉矩模式 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 模擬量速度信號輸入 外部－ 10V～ +10V 模擬量轉矩信號輸入 輸入信號 控制信號輸入 （ 4路） 伺服使能（伺服 ON） 報警清除（可選） 正轉禁止（可選） 反轉禁止（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 / 雙脈沖指令信號 (位置模式 ) 模擬指令輸入 速度模擬指令信號（速度模式） / 轉矩模擬指令信號（轉矩模式） 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、差分多種接口模式 8 模擬指令的接口為運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 其它控制信號輸入接口為共陽極光耦隔離輸入方式 輸出信號 控制信號輸出 （ 2路） 伺服準備好 /故障報警（可選） 速度到達（速度模式） / 位置到達（位置模式）（ 可選） 制動釋放（可選） 零速到達（速度模式 /位置模式）（可選） 轉矩到達（轉矩模式）（可選） 編碼器輸出 編碼器的 A、 B相分頻信號差分線驅動及集電極開路三極管輸出（不隔離） Z信號差分線驅動及光耦隔離雙端輸出 功能 制動功能 具備動態(tài)制動和能量回饋吸收 電子齒輪 通過鍵盤或通訊口進行參數(shù)設置，電子齒輪（ A/B，A=1～ 9999， B=1～ 9999， 1/100＜ A/B＜ 100） 保護功能 過壓 /過流 /過載 /堵轉 /失速 /位置超差 /泄放回路故障 /編碼器信號異常 /編碼器 AB斷線實時在線報警 自動加減速 按設定值加減速，時間過短時按過載能力加減速 脈沖指令方式選擇 支持單脈沖正負邏輯輸入、雙脈沖正負邏輯輸入和正交脈沖正負邏輯輸入六種輸入方式 編碼器信號分頻 輸出 編碼器 1～ 255分頻輸出 參數(shù)設定 鍵盤輸入 參數(shù)調(diào)整和控制可以通過驅動器上的鍵盤操作 PC機輔助輸入 運行上位機軟件 STON_LINK通過 RS232通信接口對驅動器參數(shù)進行設置 顯示 5位 LED，顯示運行狀態(tài)和故障代碼 滾珠絲桿的型號及參數(shù) 單位（ mm） 預壓方式 軸徑 導程 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) 額定動負載 額定靜負載 輕預緊 8 1x3 230 595 20 10 3 5464 10200 軸向剛度（ N/μ m） 螺母長度 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) 相關電機選型 主軸系統(tǒng)異步電機參數(shù)和選型 名稱 型號 額定功率 (KW) 轉速（ r/min ) 主軸電機（ 1臺） Y160M28 720 床身電機（ 1臺） Y132M8 3 710 機械手系統(tǒng)電機參數(shù)和選型 名稱 型號 額定功率 (KW) 驅動器 沿機床 X方向運動的電機（ 2臺） 80CB075C010000 GS0075A 沿機床 Z方向運動的電機（ 1臺） 80CB075C010000 GS0075A 沿機床 Y方向運動電機（ 2臺） 80CB075C010000 GS0075A 組對系統(tǒng)電機參數(shù)和選型 名稱 電機型號 額定功率 (KW) 驅動器型號 沿軌道運動的電機（ 2臺） 120MB150B001000 GS0150A 沿豎直方向運動的電機（ 1臺） 190HB1500B010000 11 SS0120A 表一 主軸系統(tǒng)異步電機參數(shù)和選型 表二 機械手系統(tǒng)電機參數(shù)和選型 表三 組對系統(tǒng)電機參數(shù)和選型 10 第三章 棱管法蘭自動焊機系統(tǒng) 概述及 設計 要求 棱管法蘭自動焊機主軸系統(tǒng)概述 棱管法蘭自動焊機主軸系統(tǒng)是該機體中重要的一部分，主要 完成棱管法蘭在焊接過程中的棱管的圓周轉動， 是 實現(xiàn)焊件的完整焊接重要的一環(huán)。 在尾座上安裝另一個電機的目的在于更加方便焊接，電機二可以在焊件長度變化的時候較快調(diào)節(jié) 尾座的位置以改變 機床 工作 長度，這樣就可以在焊件最佳的地方進行支撐 ，使得焊件更加穩(wěn)定的運行。 （ 2） 在焊件的長度變化時 機床能夠適當調(diào)節(jié)機床工作長度。 這樣的配置可以是為了實現(xiàn)焊件的上下移動和在導軌上平行移動，步進電機是用來解決在焊件的長度變化時及時快速的調(diào)節(jié)支撐的跨距。 棱管法蘭自動焊機組對系統(tǒng) 設 計 要求 （ 1） 電機必須在正常的焊接過程中穩(wěn)定運轉，在焊件到達主軸同一位 置時需要進行點 動微調(diào)。 （ 3） 組對系統(tǒng)的兩對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。 機械手上安裝有焊槍和檢測等重要裝置，是完成焊接的重要部件，機械手的運動穩(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。 棱管法蘭自動焊機機械手設計要求 （ 1） 機械手必須能夠保持運動的穩(wěn)定性 以及連續(xù)性。 （ 3） 在焊槍到達棱管的位置時需要機械手及時將焊頭抬起，避免 損 壞焊頭。 （ 5） 機械手要有斷電自動保護裝置。該系統(tǒng)設計 就是使得主軸系統(tǒng)、組對系統(tǒng)和機械手系統(tǒng)能夠有條不紊的執(zhí)行設定的順序。 棱管法蘭自動焊機設計部件選擇 部件名稱 數(shù)量 描 述 DMC2183控制卡 1 帶有以太網(wǎng)及 RS232多軸獨立控制器及驅動系統(tǒng) CABLE96PIN連接 線 2 9