激光切割機(jī)上料機(jī)械手的相關(guān)知識(shí)
發(fā)布時(shí)間：2023-11-24
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作者：小編
激光切割機(jī)上料機(jī)械手采用側(cè)框架為承重結(jié)構(gòu)、齒輪齒條為升降機(jī)構(gòu)、以導(dǎo)軌軸承組件與齒輪齒條組件組成橫移機(jī)構(gòu)，并采用真空吸盤的吸附方式以及以可編程序控制器PLC為核心組成控制電路，是代替人工抬動(dòng)板料進(jìn)行切割作業(yè)的一種自動(dòng)化作業(yè)方式。激光切割機(jī)上料機(jī)械手具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作效率高、裝拆方便、傳動(dòng)精度高、實(shí)用性強(qiáng)、···
激光切割機(jī)上料機(jī)械手采用側(cè)框架為承重結(jié)構(gòu)、齒輪齒條為升降機(jī)構(gòu)、以導(dǎo)軌軸承組件與齒輪齒條組件組成橫移機(jī)構(gòu)，并采用真空吸盤的吸附方式以及以可編程序控制器PLC為核心組成控制電路，是代替人工抬動(dòng)板料進(jìn)行切割作業(yè)的一種自動(dòng)化作業(yè)方式。激光切割機(jī)上料機(jī)械手具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作效率高、裝拆方便、傳動(dòng)精度高、實(shí)用性強(qiáng)、疲勞強(qiáng)度高、安全性能高、有效實(shí)現(xiàn)人機(jī)互換等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于物料的搬運(yùn)和吊裝作業(yè)中。在廣泛開展市場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上，我司根據(jù)生產(chǎn)場(chǎng)地的實(shí)際情況，自行研發(fā)設(shè)計(jì)側(cè)框架懸臂式激光切割機(jī)上料機(jī)械手。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)車間對(duì)部件的吊裝作業(yè)多采用傳統(tǒng)的吊裝方法，采用機(jī)械手吊裝可以在安全防護(hù)、工作效率等方面達(dá)到更高要求。本文分析了激光切割機(jī)上料機(jī)械手的理論基礎(chǔ)和技術(shù)難題，如上料機(jī)械手系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能、真空吊具性能、電氣控制、傳動(dòng)部分，并通過(guò)理論分析應(yīng)用CAD/PROE等軟件生成工程圖和三維圖形，為整機(jī)的制作做好準(zhǔn)備。
自動(dòng)上下料機(jī)械手是一種能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。特點(diǎn)是可以通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)，構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)械手機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。
自由度是上下料機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，自動(dòng)上下料機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用自動(dòng)上下料機(jī)械手有2～3個(gè)自由度?？刂葡到y(tǒng)是通過(guò)對(duì)自動(dòng)上下料機(jī)械手每個(gè)自由度的電機(jī)的控制，來(lái)完成特定動(dòng)作。同時(shí)接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制?？刂葡到y(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)或dsp等微控制芯片構(gòu)成，通過(guò)對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。
一、自動(dòng)上下料機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為手部、手臂、軀干
1、手部安裝在手臂的前端手臂的內(nèi)孔中裝有傳動(dòng)軸，可把運(yùn)用傳給手腕，以轉(zhuǎn)動(dòng)、伸曲手腕、開閉手指。自動(dòng)上下料機(jī)械手手部的構(gòu)造系模仿人的手指，分為無(wú)關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)3種。手指的數(shù)量又可分為二指、三指、四指等，其中以二指用到的最多。可根據(jù)夾持對(duì)象的形狀和大小配備多種形狀和大小的夾頭以適應(yīng)操作的需要。所謂沒有手指的手部，一般都是指真空吸盤或磁性吸盤。
2、手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確地抓住工件，并運(yùn)送到所需的位置上。為了使自動(dòng)上下料機(jī)械手能夠正確地工作，手臂的3個(gè)自由度都要精確地定位。
3、軀干軀干是安裝手臂、動(dòng)力源和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架。
二、自動(dòng)上下料機(jī)械手所用的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有4種：液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)
1、液壓驅(qū)動(dòng)式自動(dòng)上下料機(jī)械手通常由液動(dòng)機(jī)（各種油缸、油馬達(dá)）、伺服閥、油泵、油箱等組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由驅(qū)動(dòng)上下料機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。通常它的具有很大的抓舉能力（高達(dá)幾百千克以上），其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作平穩(wěn)、耐沖擊、耐震動(dòng)、防爆性好，但液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能，否則漏油將污染環(huán)境。
2、氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機(jī)組成，其特點(diǎn)是氣源方便、動(dòng)作迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低、維修方便。但難以進(jìn)行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較低。
3、電力驅(qū)動(dòng)是自動(dòng)上下料機(jī)械手使用得最多的一種驅(qū)動(dòng)方式。其特點(diǎn)是電源方便，響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)力較大（關(guān)節(jié)型的持重已達(dá)400kg），信號(hào)檢測(cè)、傳動(dòng)、處理方便，并可采用多種靈活的控制方案。驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)，直流伺服電機(jī)（AC）為主要的驅(qū)動(dòng)方式。由于電機(jī)速度高，通常須采用減速機(jī)構(gòu)（如諧波傳動(dòng)、RV擺線針輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)和多桿機(jī)構(gòu)等）。有些自動(dòng)上下料機(jī)械手已開始采用無(wú)減速機(jī)構(gòu)的大轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速電機(jī)進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)（DD）這既可使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，又可提高控制精度。
4、機(jī)械驅(qū)動(dòng)只用于動(dòng)作固定的場(chǎng)合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。其特點(diǎn)是動(dòng)作確實(shí)可靠，工作速度高，成本低，但不易于調(diào)整。其他還有采用混合驅(qū)動(dòng)，即液-氣或電-液混合驅(qū)動(dòng)。
三、自動(dòng)上下料機(jī)械手控制的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度、加減速度等
自動(dòng)上下料機(jī)械手的控制分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制兩種?？刂葡到y(tǒng)可根據(jù)動(dòng)作的要求，設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序加以存儲(chǔ)，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制自動(dòng)上下料機(jī)械手進(jìn)行工作程序的存儲(chǔ)方式有分離存儲(chǔ)和集中存儲(chǔ)兩種。分離存儲(chǔ)是將各種控制因素的信息分別存儲(chǔ)于兩種以上的存儲(chǔ)裝置中，如順序信息存儲(chǔ)于插銷板、凸輪轉(zhuǎn)鼓、穿孔帶內(nèi)；位置信息存儲(chǔ)于時(shí)間繼電器、定速回轉(zhuǎn)鼓等；集中存儲(chǔ)是將各種控制因素的信息全部存儲(chǔ)于一種存儲(chǔ)裝置內(nèi)，如磁帶、磁鼓等。這種方式適用于順序、位置、時(shí)間、速度等必須同時(shí)控制的場(chǎng)合，即連續(xù)控制的情況下使用。
其中插銷板使用于需要迅速改變程序的場(chǎng)合。換一種程序只需抽換一種插銷板即可可，而同一插件又可以反復(fù)使用；穿孔帶容納的程序長(zhǎng)度可不受限制，但如果發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)就要全部更換；穿孔卡的信息容量有限，但便于更換、保存，可重復(fù)使用；磁蕊和磁鼓僅適用于存儲(chǔ)容量較大的場(chǎng)合。至于選擇哪一種控制元件，則根據(jù)動(dòng)作的復(fù)雜程序和精確程序來(lái)確定。對(duì)動(dòng)作復(fù)雜的自動(dòng)上下料機(jī)械手，采用示教再現(xiàn)型控制系統(tǒng)。更復(fù)雜的自動(dòng)上下料機(jī)械手采用數(shù)字控制系統(tǒng)、小型計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)控制的系統(tǒng)。控制系統(tǒng)以插銷板用到的最多，其次是凸輪轉(zhuǎn)鼓。它裝有許多凸輪，每一個(gè)凸輪分配給一個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)鼓運(yùn)動(dòng)一周便完成一個(gè)循環(huán)。
四、自動(dòng)上下料機(jī)械手可以減省工人、提高效率、提高產(chǎn)品品質(zhì)、安全性好、提升工廠形象
多關(guān)節(jié)自動(dòng)上下料機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)是：動(dòng)作靈活、運(yùn)動(dòng)慣性小、通用性強(qiáng)、能抓取靠近機(jī)座的工件，并能繞過(guò)機(jī)體和工作機(jī)械之間的障礙物進(jìn)行工作.隨著生產(chǎn)的需要，對(duì)多關(guān)節(jié)手臂的靈活性，定位精度及作業(yè)空間等提出越來(lái)越高的要求。多關(guān)節(jié)手臂也突破了傳統(tǒng)的概念，其關(guān)節(jié)數(shù)量可以從三個(gè)到十幾個(gè)甚至更多，其外形也不局限于像人的手臂，而根據(jù)不同的場(chǎng)合有所變化，多關(guān)節(jié)手臂的優(yōu)良性能是單關(guān)節(jié)機(jī)械手所不能比擬的。
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