前言:
1. 總體結構
加工中心桁架機械手的設計和分析,可以從兩部分分析,一部分是桁架,另一部分是機械手,對于桁架的分析,可以簡化成梁的分析,它的機構就類似于力學當中的結構梁,從力學的角度分析,可以將加工中心桁架與簡支梁做橫向對比,可以通過簡支梁的彎矩圖分析桁架,增加機械手對桁架的作用力,我們可以畫出如圖i所示的力學分析圖。在^1床士桁架機械手有著很高的耍求,要求機械手有著效率高、可靠性強的要求,對于桁架的立柱選擇,它耍使桁架支撐穩定,同時也要節省加工中心的整體空間,而對于大多數立柱的結構,都選取鋼結構。
2.機械手及手臂
11機械手
桁架機械手的作用就是起到運輸的作用,它是使工件在上下料的軌道與加工中心內之間移動,將加工后的零件從加工中心上拿出,再將要加工的零件從軌道上拿起,放到加工中心上。主要的動作就是:爪張開,抓取,升降,左右移動。對于機械手的手爪設計有很多種方案和形式,可以根據不同的需求,選擇不同的設計方法。如圖2所示。
(1)機械自鎖手爪:對于這種結構,設計者們非常喜歡,因為這種結構很受消費者的喜歡,它的結構比較簡單.但是在對抓取上也做了復雜的設計.為了防止在夾持零件時候脫落.增加了自鎖裝置。
連桿杠桿式手爪:這種結構可以從名字上得到啟發,它的設計就是利用機械連桿機構,通過連桿和杠桿的傳遞.使手爪夾持和松開.但這種機構有一個缺點,就是夾持力比較大。
齒輪齒條式手爪:這種機構的傳遞性最好,動作反應速度最快,它是通過齒輪之間的傳動來控制手爪,可以實現速度上的突破。
2.2手臂
對于桁架上機械手的手臂設計時,要考慮機械手臂的載荷,在運動上要實現快速運動,但在機構上也要能承受力。在加工中心桁架上的機械手一般做直線運動,所以在考慮手臂設計時候.一般選擇液壓直接驅動手臂,在機械手臂的液壓缸選用上.要使液壓缸的直徑大一些,這樣手臂的整體強度比較高.而對于液壓缸的校核可以通過以下公式進行核對:
活塞桿直徑的校核公式:
d>L
式中:F活塞桿上的作用力;[ff]—活塞桿材料
的許用應力。
缸體壁厚的校核公式:
2UH-i-3^ J
式中:D一^缸筒內徑;py缸筒的試驗壓力。
桁架機械手的運動為機械手在桁架上做水平運動,到達指定位置后,機械手下降運動,手爪夾緊工件,帶動工件上升.逆向運動,將零件放置到軌道上,手爪松開,在這個期間內,有幾個位置PLC控制限位器,分別在機械手的下降和上升停止的時候。在機械手將零件從加工中心夾持時候,下一個工件到待定區域,機械手結束這個動作后,回到待加工零件位置處.機械手下降,夾持零件,將零件放置到加工中心內,機械手回到初始位置,PLC停止脈沖輸出,加工中心進行加工,機械手完成運動.桁架機械手往返做以上運動。
3.驅動系統
對于加工中心桁架機械手驅動方式的選擇可分為回轉型和移動型,是通過手指的方法區分,要是通過機械手夾持的不同可以分為內外兩種。
(1 )氣動驅動方式:這種控制方式是通過電磁閥來控制機械手.在通過利用氣流調節閥來控制機械手的運動速度,這種驅動的成本比較低,因為得到氣體成本低。
(2) 電動驅動方式:在加工中心桁架機械手設計上,這種驅動方式使用最頻繁,因為加工中心也需要用電,而這驅動系統只是需要利用電機,就可以達到速度上的控制。
(3廣液壓驅動方式:液壓驅動方式是通過液壓系統進行控制,它的好處就是可以實現連續位置控制,同時傳動剛度也大.液壓驅動一般選擇液壓馬達作為動力源,液壓驅動元件的特點見表1,:
結語
隨著國內不斷地發展,勞動力成本的不斷提升,加工中心在自動化行業歡迎程度也隨之提高.但同時也要將加工中心的配套設施提高上去,尤其對于生產大批零件,機械手也變得尤為重要。對于現代工業發展來說,機械手的發展速度還是不是很快,對于機械手的控制上要采用pLC控制是最方便的,而對于機械手的發展要不斷去開發,團結思想,通過集體設計者們的努力,不要客觀地設計,要將多元素有機結合起來。
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