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焊接机器人轴向摆动机构的设计及建模

时间：2017-10-24 来源：机器人在线 阅读：8336
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搬运机器人

轴向摆动机构的设计及建模

焊接机器人轴向摆动机构采用滚珠丝杠一直线导轨传动。具体形式是:滚珠丝母与直线导轨通过连接架连接起来，用电机驱动丝杆来实现丝母在直线导轨上摆动。轴向行走机构主要由电机、滚珠丝杠、直线导轨、连接架、电机支架、辅助支架和外壳等组成。如图3-9所示。

(1)电机选取

由于步进电机的控制信号简单、便于数字化控制，误差小。此外，步进电机及其驱动器价格低、体积小，且外部接线少。同时也符合轴向摆动机构的驱动要求，所以这里选取步进电机。
在实际设计中，是通过滚珠丝杠来选取步进电机的。这里用pro/E 4.0测量调整架在滚珠丝杠最左侧、中心、最右侧三个位置的装配重心，如表3-2所示，从而可以得出无论调整架处在滚珠丝杠哪个位置，调整架及负载的重心对电机轴线的距离是恒定的，即电机轴线受到的扭矩大小是不发生变化的。
焊接机器人装配中心与位置关系 
由表3-2可以看出，轴向摆动机构的重心对电机轴线的距离是恒定不变的，为0.94mm，质量约为5 kg，因此作用在步进电机轴上的最大扭矩为47 N·m。这里选取混合步进电机24HS542_5，步距角1.8°，静力矩为160 N·m大于最大扭矩的3倍，符合工作要求。

(2)联轴器选取

联轴器是把电机和滚珠丝杆连接起来的一种装置，在传递过程中把电机的转向和转矩传递给丝杠。为了让焊枪来回摆动更加平稳，这里选用膜片联轴器。
这里选取的SFC-020DA三木联轴器的许用转矩为1. 5 N·m，许用最大转速为10000r/min，轴径为510mm之间，符合这里使用。

(3)滚珠丝杠选取

轴向摆动机构中，丝杆螺母和滑块配合使用，其中丝杆与电机通过联轴器连接，带动滑块滑动。根据以上步进电机的选择及丝杆受力情况，初步选取滚珠丝杠的型号为16-SB2，具体尺寸为丝杠的公称直径为16mm，长度为924mm，工作长度为875mm。，导程为5mm,额定载荷为7.8 kN。

(4)直线滑轨选取

直线滑轨机构在周向摆动机构中起到支撑和引导丝母的作用，让丝母按导轨的方向做往复直线运动。直线滑轨是通过滚珠丝杠来选取的，根据滚珠丝杠的丝母类型(法兰型)及丝杠的额定载荷，这里选取HGH1_5 CA型直线滑轨，其工作长度为875 ,额定载荷为25.31 kN。

(5)其他选取

1)支撑滚珠丝杠左端的轴承选取一对角接触球轴承7001C，内径d, =12mm，外径D1 =28mm，宽度B1=8mm;支撑滚珠丝杠右端的轴承选取深沟球轴承16001，外径d2=12，外径D2 -28mm，宽度B2 =7mm。
2)对顶螺母选取GB/T6170, M12o

(6)轴向摆动机构三维模型的建立

利用Pro/E4.0对上文设计或选取零部件进行装配，得到了轴向摆动机构的装配图 (如图3-10所示)。
焊接机器人轴向摆动机构示意图 
 
 
 
 
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