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桁架机械手设计原理解析

来源: 龙虎斗发表时间:2019-07-03

  在现代化生产线中,越来越讲究的是柔性化、自动化、智能化生产。工业机器人大规模代替传统人力进行生产活动是大势所趋。 桁架机械手主要适用于自动给数控机床的工件上下料,辅助其进行细密加工及工件运送等动作。因此桁架机械手的设计非常重要,需要综合考虑各种因素以达到数控机床加工的需求。

  机床上下料机器人主要由工业机器人、工件自动识别系统、自动启动装置、自动传输装置、自动搬运系统等周边设备组成,通过系统集成,可以实现单台机床、加工单元、流水线和柔性加工单元的机加工自动化。具有定位准确、工作节拍可调、工作空间大、性能优良、运行平稳可靠、维修方便等特点。上下料机器人分为关节式机器人和直角坐标式机器人(桁架机械手)。


桁架机械手


  其中,桁架机器人机械手的重要部位——手臂,在相应的载荷和相应的速度下,实现在机械手所要求的工作空间内的运动。在进行桁架式机械手手臂设计时,要遵循下述原则:

  1.应尽可能使全自动桁架机械手手臂各关节轴相互平行;相互垂直的轴应尽可能相交于一点,这样可以使机械手运动学正逆运算简化,有利于机械手的控制。

  2.减少摩擦作为机器人机械手工作的条件之一,桁架式机械手也要尽可能地减少机械间隙所造成的运动误差,因此在设计桁架式机械手的时候,机械手各关节的轴承间隙要尽可能小,各关节都应有工作可靠、便于调整的轴承间隙调整机构。

  3.应在保证机械手手臂有足够强度和刚度的条件下,尽可能在结构上、材料上设法减轻手臂的重量。力求选用高强度的轻质材料,通常选用高强度铝合金制造机械手的手臂。以此来提高桁架式机械手的运动速度与控制精度。

  4.桁架式机械手手臂在结构上要考虑各关节的限位开关和具有相应缓冲能力的机限位块,以及驱动装置,传动机构及其它元件的安装。

  5.桁架机械手的手臂相对其关节回转轴应尽可能在重量上平衡,这对减小电机负载和提高机械手手臂运动的响应速度是非常有利的。在设计桁架机械手的手臂时,应尽可能利用在机械手上安装的机电元器件与装置的重量来减小机械手手臂的不平衡重量,需要时还要设计平衡机构来平衡手臂残余的不平衡重量。

  6.龙门桁架式机械手手臂的结构尺寸应满足机械手工作空间的要求。工作空间的形状和大小与机械手手臂的长度,手臂关节的转动范围有密切的关系。但桁架机械手手臂末端工作空间并没有考虑机械手手腕的空间姿态要求,如果对机械手手腕的姿态提出具体的要求,则其手臂末端可实现的空间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。

  在数控生产车间中,机械加工业大量采用数控机床机械手代替传统的人工或半自动生产线,具有高精度,高服从,柔性自动化等特点,是决定了往后数控机床在世界机械制造业技术市场中占有有利地位的必由之路,是工厂自动化的基础。