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桁架机械手的结构与工作原理

2023-08-11 15:40:42

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。

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(见图2)。

机械手能够借助可编程序来处理和执行任务。机械手主要由手图 1 臂、回转装置、运动部件及驱动部件组成。通过对工件外形或工件上定位支撑点定位夹持工件。例如,在汽车发动机加工柔性自动线物流输送中,桁架机械手的夹持模块会根据缸体、缸盖、曲轴等工件的外形特点,选取不同的定位和夹持方式。柔性机械手上采用气缸和电机进行定位和夹持模块的切换驱动,一套机械手可完成不同品种的工件搬运工作。夹持定位模块可根据产品质量和外形的大小采用系列化设计,机械手上的夹持定位模块安装方式相同,针对不同系列的工件,只需切换相应的夹持定位模块即可,满足快速切换的需要。这样,当加工不同品种的工件,只须变换夹持模块就可实现,提高了桁架机械手的柔性化。

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