爱普生机械手.docx

爱普生机械手摘要：该产品的主要功用是焊接，实现原理是通过2次行星轮使两个箱体实现相互转动以达到在xy平面自由转动的效果，再通过螺杆的螺纹传动改变旋转运动形式为直线移动达到在z平面的上下移动，最后通过PLC达到人机结合易于操作的目的。关键字：爱普生机械手 行星轮 螺纹 焊接随着时代的发展，人们的生活越来越紧凑，生活节奏越来越快，而在工业生产中也是这样，随着对人口的发展以及人们对物质需求的数量和质量上的上升，世人对于工业效率也提出了越来越高的要求，可以说效率便是工业生产竞争的主要因素，谁的效率高那么他的优势便大。随着科技的发展成熟，在工业中利用机器人和机械手越来越多，而这也是是提高效率的极为有效的方法之一，因为他们的应用解决了人工在劳动强度上的不足以及在一些在精度要求上满足不了的问题。本次作业所开发的就是利用机械手达到自动焊机的目的。首先是我们对设计开发进行了前期准备工作。大体上对于所要开发的产品做一些了解。1. 技术过程图2. 功能结构图3. 工作流程图接下来是具体的设计开发，由于这个产品在市场是已经存在了，所以我们在老师的指导下在网上查找了些资料其中主要查找到一些图片及一些外观参数，如图。我们将图中分为三个部分，左边为上箱体，中间为中间箱体，右边为底座，在装配图中分别为蓝色，红色，粉色部分。三个箱体中都有一个电机，上箱体中电机控制焊接头的上下移动，中间箱体和底座中的电机则控制旋转角度。从图中我们得到了启发首先利用轴的上下移动解决在z轴上的移动，再利用3个箱体之间旋转解决在xy平面移动。以此满足了三个自由度的要求。我们将图中分为三个部分，左边为上箱体，中间为中间箱体，右边为底座，在装配图中分别为蓝色，红色，粉色部分。三个箱体中都有一个电机，上箱体中电机控制焊接头的上下移动，中间箱体和底座中的电机则控制旋转角度。从资料图我们得到了启发首先利用轴的上下移动解决在z轴上的移动，再利用3个箱体之间旋转解决在xy平面移动。以此满足了三个自由度的要求。我们想到的是先解决是3个箱体之间的相互转动问题，在考虑到电机的输出转速较高，扭矩较小，为了解决这个问题我们采用了行星轮机构，可有效解决这个问题，还能分担一定的载荷，同时还可以解决轴的径向移动问题。下面以底座(图中红色部分)和中间箱体（图中粉色部分）为例说明行星轮的运行问题。将行星轮系的内齿轮和中间箱体固定，太阳轮通过轴和联轴器和电机相连接，利用电机控制太阳轮的转动角度，通过行星轮系的传动比达到控制角度和转动速度。下面我们对行星轮的传动比行计算下图为模型图和原理图由于其他三个行轮是虚拟约束，故在计算传动比时可将其舍去。根据相对运动的原理，假若给整个周转轮系加上一个公共角速度“—ωH”，使它绕行星架的固定轴线回转，这时各构件之间的相对运动仍将保持不变，但行星架的角速度却将成为叫ωH—ωH＝o，即行星架成为“静止不动”的了。于是，周转轮系便转化成了定轴轮系。这种经过转化所得的假想的定轴轮系，特称为原周转轮系的转化轮系或转化机构。当如上述对整个周转轮系加上一个公共角速度“-ωH”以后，其各构件的角速度的变化可列如下表：由此，此转化轮系的传动比i13H可按求定轴轮系传动比的方法求得为上箱体和中间箱体的转动问题则是同样的道理，不同地方只是将电机放在上箱体之中儿行星轮在在中间箱体之内。在解决了这些问题之后，我们就要解决在z轴上的上下移动问题了，我们利用的是螺杆的旋转控制焊接头的上下移动，所以采用的是螺纹连接，为了表达清楚，截图如下：其中红色部分为螺杆，通过联轴器和箱体中的电机相连，螺杆和外侧的焊接头是通过螺纹相连接的，其中焊接头部分的俯视图形状为,两侧的突出刚好卡在上箱体中相应的凹槽之内，这样就相知了焊接头的旋转自由度，只能上下移动，通过电机的转动速度和转动圈数通过螺纹即可达到精确控制焊接头上下移动的问题。下面对旋转角度和焊接头上下移动距离进行计算。β：导程角 （度）dp：轴的直径 （mm）ρh：螺纹的导程 （mm）相当于轴旋转一周焊接头移动了一个导程。假设要移动Xmm，则应控制电机旋转圈数N=X/ρh由于焊接头上基本上不受较大的力所以阻力基本忽略，能达到精度要求。至此在爱普生机械手中关于机械部分介绍完毕了，下面是模型图和零件清单。序号代号名称数量材料1底座箱体1HT2002中间箱体1HT2003上箱体1HT2004GB/T5783-2000螺栓M12×504Q2355GB/T5783-2000螺栓 M12×4012Q2356GB/T93-1987垫圈1665Mn7GB/T6170-2000螺母M1216Q2358GB/T65-2000螺钉M8×2012Q2359端盖1HT15010调整垫片1组11箱盖1HT15012垫片1组08F13螺杆14514螺纹