该机器人主要应用于在户外工作的油气、压力容器、船舶、化工、城市管道等需要两管对接的行业。
由前文可知,电机驱动具有控制灵活,控制性能好,噪声较低,使用、维护方便,启动力矩大等优点,并且具有较高的位置和速度精度,所以本文所研究的大直径管对接焊接机器人选择电机驱动方式,具体涉及到某个关节再具体选取。
机器人常用的机械传动机构有齿轮传动、蜗杆传动、滚珠丝杠传动、同步齿形带传动、链传动和行星齿轮传动等,其特点如表3-1所示。
这几种传动是机械设计中最常用的传动方式,其原理我们都非常清楚,这里就不再赘述。
(1)结构紧凑,即要求机器人体积要小,质量要轻;
(2)传动刚度大,即要求当承受力或力矩时变形要小,以提高整机的固有频率,降低整机的低频振动;
(3)回程误差小,即由正转到反转时行程误差要小,以获得较高的位置控制精
(4)寿命长,耐磨损,噪声低,性价比高。
根据焊接机器人的工作环境、工作对象及其焊接任务,再结合工业机器人设计需遵循的原则,要求该焊接机器人能够体积小、重量轻、适应管径范围大、携带方便等特点。确定该机器人采用三个传动关节(周向旋转关节、轴向摆动关节和径向伸缩关节),具体关节传动方案如下:
(1)周向旋转关节选取齿轮链条传动。该传动方式的优点是结构简单,便于拆卸。
(2)轴向摆动关节采用滚珠丝杠一直线导轨传动。该传动方式的优点是具有较高传动精度,从而保证了焊枪的摆动精度。
(3)径向伸缩关节采用齿轮齿条机构传动。该传动方式的优点是具有较高的传动精度,从而保证随着焊道叠加而提升焊枪的精度。
(2)车轮轴、齿轮轴及滚珠丝杠两端均采用接触球轴承,以提高轴转动的灵活性、稳定性;张紧机构与滑动杆之间采用直线轴承,以降低摩擦。
(3)所有的支撑架及车体采用的是较轻的铝材料。
(4)链条为特殊加工的防滑链条,以增加与钢带的摩擦度。