桁架机械手的结构组成和动作原理
2019-11-27

数控机床桁架机械手结构组成

桁架机械手主要实现机床制造过程的完全自动化,并采用了集成加工技术,适用于生产线的上下料、工件翻转、工件转序等。桁架机械手由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。按机器人结构分类为直角坐标型,机械手沿二维直角坐标系移动。

主体部分通常采用龙门式结构,由Y向横梁与导轨、Z向滑枕、十字滑座、立柱、过渡连接板和基座等部分组成,Z向的直线运动皆为交流伺服电动机通过蜗轮减速器驱动齿轮与Y向横梁、Z向滑枕上固定的齿条作滚动,驱动移动部件沿导轨快速运动。

移动部件为质量较轻的十字滑座和z向滑枕,滑枕采用由铝合金拉制的型材。横梁采用方钢型材,在横梁上安装有导轨和齿条,通过滚轮与导轨接触,整个机械手都悬挂在其上。

桁架机械手的控制核心通过工业控制器(如:PLC,运动控制,单片机等)实现。通过控制器对各种输入(各种传感器,按钮等)信号的分析处理,做出一定的逻辑判断后,对各个输出元件(继电器,电机驱动器,指示灯等)下达执行命令,完成X,Y,Z三轴之间的联合运动,以此实现一整套的全自动作业流程。

数控车床桁架机械手动作原理

由于桁架机械手输送的速度快、加速度大、加减速时间短,当输送较重的工件时,由于惯量大,伺服驱动电机要有足够的驱动和制动的能力,支撑元件也要有足够的刚度及强度。只有这样,才能使伺服电动机满足桁架机械手输送的高响应、高刚度及高精度要求。

在选择合适伺服电动机的情况下,根据物料运动的距离和运行节拍,计算出伺服系统的位移和轨迹,对驱动器PID参数进行动态调整。桁架机械手根据接收到的位移、速度指令,经变化、放大并调整处理后,传递给运动单元,通过光纤传感器对运行状态进行实时检测,在高速搬运过程中,运动部件在极短的时间内到达给定的速度,并能在高速行程中瞬间准停,通过高分辨率**式编码器的插补运算,控制机械误差和测量误差对运动精度的影响。

由于被输送的工件不同,质量也不同,因此,桁架机械手有多种规格和系列。在选择时,根据被输送工件的质量,加工的节拍来选取。但机械手的手臂,夹持方式,则根据被输送工件的形状、结构及机床夹具定夹方式来设计。


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V型导轨齿条滚轮导轨用于长行程龙门式桁架机器人,这种桁架机器人,在汽车厂,钢铁厂,机械加工厂,和轮胎厂等场合有广泛的应用,之所以选用V型导向滚轮直线导轨,是因为:1.保证在普通安装基准精度下,系统的平稳运行:比如这个龙门系统X轴行程是30米,Y轴行程是3米。这种龙门系统一般是用铝型材或钢梁来做结构件和承重件的,通过焊接或者铆接来连接各件。铝型材或钢梁的直线度,平面度等精度指标,由于制造工艺的原因,不可能达到很高的精度。这个系统,是通过螺栓铆接在地面上,很长的跨度,不能保证地基的稳定性和一致性。这么大的龙门系统,由于热胀冷缩,会有相应的变形。上面的这些特点,决定了这个龙门系统不可能具有高的直线度,平面度和平行度,没有办法提供安装滚珠导轨需要的高精度的安装基准面。使用滚珠导轨,滑块在运行的过程中很可能产生咬合的现象,从而导致过载的发生和滑块的过早失效。2.在恶劣环境中运行良好:钢铁厂,轮胎厂等环境,不是很清洁的环境,会时不时有粉尘和颗粒物掉落在导轨表面上;如果使用的是滚珠导轨,那就需要分别给X轴和Y轴的滚珠导轨,加上很长的伸缩防护罩;长的伸缩防护罩会带来这些副作用:昂贵的费用,降低了运行速度,增加了系统复杂性。V型导轨齿条滚轮导轨就不需要这么长的,昂贵的伸缩防护罩;利用了V型导向技术的"刮擦"原理,滚轮通过滚动,就可以把粉尘和颗粒物从滚轮V型导轨面上刮除;如果再加上润滑配件,那就可以说具有非常良好的防尘能力。3.快速移动能力:抓取工件之后,需要沿着X轴快速移动。4.长的Y轴行程:X轴两根平行的导轨,可实现大跨距,从而保证具有足够的Y轴行程,龙门系统就具有充足的移动空间。通过如下设计来实现:X轴两根平行的导轨,一根是滚轮V型导轨,一根是滚轮平导轨,滚轮平导轨允许平导轮在平导轨面上左右移动,可容忍相当程度的安装偏差。5.长使用寿命,少的维修费用,维修方便:具有很长的使用寿命;滚轮的寿命到了之后,如果导轨还处于良好的状态,那只需要更换滚轮,安装滚轮的时候,通过偏心滚轮的偏心距调整来得到所需的预紧力。

桁架机器人行走地轨-重载扁导轨齿条传动系统,桁架机器人也叫龙门式机器人,属于直角坐标机器人。能够实现自动控制的、基于空间XYZ直角坐标系、可重复编程的、多自由度的、相互间直角运动、多功能的、多用途的机器人。它能够搬运物体、操作工具,以完成各种作业。桁架机器人改变了传统的物流方式,有效地改善了作业环境,提供零件加工数字化、信息化、少人化直至无人化管理,可靠地保证了产品质量,极大地提高了劳动生产率,将工人从繁重的体力劳动中解放出来,使现代制造技术达到一个崭新的水平。与此同时,中国目前严峻的就业环境:劳动力工资水平的持续增长,持续出现的大面积用工荒,也逼迫越来越多的企业必须走机器人自动化生产之路。鉴于桁架机器人如此高的性能,那么在各个部件选择方面就有很高的要求,比如在机械设备传动件方面。对于齿轮、齿条、导轨、滚轮座等等方面就需要使用超重载荷或者重载荷类。在选择齿条的时候就必须是CP齿条,所有导轨面均为高频淬火,硬度为HRC50-55。再就是检查齿轮齿数是否需要和所需要驱动力和扭矩相匹配,而且载荷主要作用是没有偏心轮的滚轮上。选择滚轮箱时,应该满足10000km的寿命水平,导轨厚度不超过30mm。

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