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桁架机械手的结构组成和动作原理

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。

 

在国内的机械加工,目前很多都是使用专机或人工进行机床上下料的方式,但是随着社会的进步和发展,科技的日益进步,产品更新换代加快,专机和人工有很多不足,占地面积大,柔性不够,生存效率低下,等等已经不能满足大批量生产的需求。

 

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,惯量大,因此,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,通过高分辩率绝对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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