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焊接操作機設計方案

時間:2019-06-25 15:44:16 点击:472 次 來源:洛陽博塔重工機械設備有限公司

  焊接操作機般是與焊接滾輪架、焊接變位機等組合使用的,多在些制造焊接之類的工廠使用,這種機器使用起來方便快捷,人只需要在操控台操控它工作。這種高科技智能幼色是怎麽設計的呢?今天博塔重工帶我們來探究竟。
  、焊接操作機設計方案应遵循6大原则
  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。
  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爲負載起作用的,選用高強度材料時應以減輕零部件的質量爲准則。
  3、可靠性
  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。焊接操作機因機構複雜、環節較多,可靠性問題顯得尤爲重要。
  4、剛度設計
  操作機設計中剛度是比強度更重要的問題,要使剛度大,必須恰當地選擇杆件剖面形狀和尺寸,提高支承剛度和接觸剛度,合理地安排作用在臂杆上的力和力矩,盡量減少杆件的彎曲變形。
  5、尺度規劃優化原則
  當設計要求滿足定工作空間要求時,通過尺度優化以選定小的臂杆尺寸,這將有利于焊接操作機剛度的提高,使運動慣量進步降低。
  6、運動慣量
  由于焊接操作機運動部件多,運動狀態經常改變,必然産生沖擊和振動,采用小運動慣量原則,可增加操作機運動平穩性,提高操作機動力學性。爲此,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,並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
  夾具在生産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幼色形狀、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産生較大的拘束應力;
  3、焊接操作的靈活性
  使用夾具生産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,使焊接生産的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後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。

焊接操作機

  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、控制系統以及操作並監控機器人的裝置、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、位置的控制,對環境無影響。體積小,需減速裝置。維修使用較複雜,成本較高,率爲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爲5部分組:

  (1)機器人底座:機器人的底座是由兩部分組成的,分爲上下兩部分,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;上部分是個轉台作用是支撐和旋轉,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,並同轉動。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起在軸承上轉動。這種伺服電機經諧波減速器減速後驅動的手臂關節結構緊湊,手臂的轉角範圍大

  (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,並同轉動。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起在軸承上轉動。這種伺服電機經諧波減速器減速後驅動的手臂關節結構緊湊,手臂的轉角範圍大。

  (4)机器人焊接手腕的设计:本次设计选用手腕具有两个自由度的设计,即手腕可以作选装运动和上下摆动。手腕的驱动电动机安装在大臂关节上,经谐波减速器用两链传动将运动通过小臂关节传递到手腕轴上的链轮。带传动链条将运动经带轮链轮轴和圆锥齿轮带动轴 (其上装有机械接口法兰盘)作回转运动,带传动链条将运动经带轮链轮直接带动手腕壳体实现上下俯仰摆动。当带传动链条和带轮链轮不动,使带传动链条和带轮链轮单转动时,由于轴不动,转动的壳体将迫使圆锥齿轮作行星运动,即齿轮随壳体作公转(上下俯仰夕),同时还绕轴作附加的自转运动。

  (5)焊接燃料導管:綜上所述此次設計的幼色是五自由度的焊接機器人,因此它的未執行元件是焊槍,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,用末法蘭盤將其固定于手腕末。

  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,並且能夠帶動夾具及帶焊接圓管旋轉和上下調節。

  (2)另外爲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範圍移動,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

  夹具同样是本次设计的重点,要满足这次设计的要求针对异型圆管(在水平面上在不同位置 有弯度的圆管)进行焊接,因此这次自动焊接机夹具部分将采用两个夹爪可延导轨调节位置的设计方案。

  (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、適宜操作的部位。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,夾緊後既不使焊件松動滑移,又不使焊件的拘束度過大而産生較大的應力。

  (4)爲了保證使用安,應設置必要的安連鎖保護裝置。

  (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、緣等方面對夾具提出的殊要求。例如,凸焊和閃光焊時,夾具兼作導電體;釺焊時,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,爲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,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)在同個夾具上.定位器和夾緊機構的結構形式不宜過多,並且盡量只選用種動力源。

  (11)工裝夾具本身應具有較好的制造工藝性和較高的機械率。

  (12)盡量選用已通用化、標准化的夾緊機構以及標准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。

  这个就是焊接操作機設計方案,从不同的角度分析,制定合适的设计方案,设计出更好更合适的幼色,要考虑多方面的因素。台机器的设计是很复杂繁琐的。

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