前言:
1. 总体结构
加工中心桁架机械手的设计和分析,可以从两部分分析,一部分是桁架,另一部分是机械手,对于桁架的分析,可以简化成梁的分析,它的机构就类似于力学当中的结构梁,从力学的角度分析,可以将加工中心桁架与简支梁做横向对比,可以通过简支梁的弯矩图分析桁架,增加机械手对桁架的作用力,我们可以画出如图i所示的力学分析图。在^1床士桁架机械手有着很高的耍求,要求机械手有着效率高、可靠性强的要求,对于桁架的立柱选择,它耍使桁架支撑稳定,同时也要节省加工中心的整体空间,而对于大多数立柱的结构,都选取钢结构。
2.机械手及手臂
11机械手
桁架机械手的作用就是起到运输的作用,它是使工件在上下料的轨道与加工中心内之间移动,将加工后的零件从加工中心上拿出,再将要加工的零件从轨道上拿起,放到加工中心上。主要的动作就是:爪张开,抓取,升降,左右移动。对于机械手的手爪设计有很多种方案和形式,可以根据不同的需求,选择不同的设计方法。如图2所示。
(1)机械自锁手爪:对于这种结构,设计者们非常喜欢,因为这种结构很受消费者的喜欢,它的结构比较简单.但是在对抓取上也做了复杂的设计.为了防止在夹持零件时候脱落.增加了自锁装置。
连杆杠杆式手爪:这种结构可以从名字上得到启发,它的设计就是利用机械连杆机构,通过连杆和杠杆的传递.使手爪夹持和松开.但这种机构有一个缺点,就是夹持力比较大。
齿轮齿条式手爪:这种机构的传递性最好,动作反应速度最快,它是通过齿轮之间的传动来控制手爪,可以实现速度上的突破。
2.2手臂
对于桁架上机械手的手臂设计时,要考虑机械手臂的载荷,在运动上要实现快速运动,但在机构上也要能承受力。在加工中心桁架上的机械手一般做直线运动,所以在考虑手臂设计时候.一般选择液压直接驱动手臂,在机械手臂的液压缸选用上.要使液压缸的直径大一些,这样手臂的整体强度比较高.而对于液压缸的校核可以通过以下公式进行核对:
活塞杆直径的校核公式:
d>L
式中:F活塞杆上的作用力;[ff]—活塞杆材料
的许用应力。
缸体壁厚的校核公式:
2UH-i-3^ J
式中:D一^缸筒内径;py缸筒的试验压力。
桁架机械手的运动为机械手在桁架上做水平运动,到达指定位置后,机械手下降运动,手爪夹紧工件,带动工件上升.逆向运动,将零件放置到轨道上,手爪松开,在这个期间内,有几个位置PLC控制限位器,分别在机械手的下降和上升停止的时候。在机械手将零件从加工中心夹持时候,下一个工件到待定区域,机械手结束这个动作后,回到待加工零件位置处.机械手下降,夹持零件,将零件放置到加工中心内,机械手回到初始位置,PLC停止脉冲输出,加工中心进行加工,机械手完成运动.桁架机械手往返做以上运动。
3.驱动系统
对于加工中心桁架机械手驱动方式的选择可分为回转型和移动型,是通过手指的方法区分,要是通过机械手夹持的不同可以分为内外两种。
(1 )气动驱动方式:这种控制方式是通过电磁阀来控制机械手.在通过利用气流调节阀来控制机械手的运动速度,这种驱动的成本比较低,因为得到气体成本低。
(2) 电动驱动方式:在加工中心桁架机械手设计上,这种驱动方式使用最频繁,因为加工中心也需要用电,而这驱动系统只是需要利用电机,就可以达到速度上的控制。
(3广液压驱动方式:液压驱动方式是通过液压系统进行控制,它的好处就是可以实现连续位置控制,同时传动刚度也大.液压驱动一般选择液压马达作为动力源,液压驱动元件的特点见表1,:
结语
随着国内不断地发展,劳动力成本的不断提升,加工中心在自动化行业欢迎程度也随之提高.但同时也要将加工中心的配套设施提高上去,尤其对于生产大批零件,机械手也变得尤为重要。对于现代工业发展来说,机械手的发展速度还是不是很快,对于机械手的控制上要采用pLC控制是最方便的,而对于机械手的发展要不断去开发,团结思想,通过集体设计者们的努力,不要客观地设计,要将多元素有机结合起来。
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