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焊接型桁架机械手在现阶段相关的研究情况
2015-08-21 15:53:32

焊接型桁架机械手在现阶段相关的研究情况
 

全自动桁架机械手的机械设计与一般的机械设计相比,既具有类似性,又有其独特性。从机构学的角度来看,机械手的机械结构可看作是一系列连杆通过旋转关节、移动关节连接起来的开式运动链,可以说,全自动桁架机械手就是一台高智能的龙门自动上下料。与一般机构相比,全自动桁架机械手的开链结构型式具有灵巧性和空间可达性等,但由于开链式结构实际上是一系列悬臂杆件串联而成的,机械误差和弹性变形的累计,影响机械手的刚度和精度。因此,全自动桁架机械手的机械设计既要满足强度要求,又要考虑刚度和精度。另一方面,机械手的机械结构,特别是关节传动系统,是整个机器人伺服系统中的一个组成部分,无论是结构的紧凑性、灵巧性,还是在运动时的稳定性、快速性等伺服性能,都比一般机构有更高的要求。

对焊接型桁架机械手机械手的结构设计进行研究,目的是寻找在不同要求下最优的机械结构,以最大效益的满足生产需要。

国内外相关研究情况:

点焊机械手虽然有多种结构形式,但大体上都可以分为3大组成部分,即机械手本体、点焊焊接系统及控制系统。目前应用较广的点焊机械手,其本体形式为直角坐标简易型及全关节型。前者可具有1~3个自由度,焊件及焊点位置受到限制;后者具有5~6个自由度,能在可到达的工作区间内任意调整焊钳姿态,以适应多种形式结构的焊接。

焊接型桁架机械手基本上都属于电动机驱动的工业全自动桁架机械手、液压驱动的工业桁架机械手这两类工业全自动桁架机械手,弧焊机械手大多采用电动机驱动机械手,因为焊枪重量一般都在10kg以内。点焊机械手由于焊钳重量都超过35kg。也有采用液压驱动方式的,因为液压驱动机械手抓重能力大,但大多数点焊机械手仍是采用大功率伺服电动机驱动,因它成本较低,系统紧凑。工业全自动桁架机械手是由机械手、控制器、驱动器和示教盒4 个基本部分构成。对于电动机驱动机械手,控制器和驱动器一般装在一个控制箱内,而液压驱动机械手,液压驱动源单独成一个部件,现分别简述如下:

机械手又称操作机,是机械手的操作部分,由它直接带动末端操作器。实现各种运动和操作,它的结构形式多种多样,完全根据任务需要而定,其追求的目标是高精度、高速度、高灵活性、大工作空间和模块化。现在工业全自动桁架机械手的主要结构形式有如下3 种:

1、机床式 这种机械手结构类似机床。其达到空间位置的3个运动。是由直线运动构成,其末端操作器的姿态由旋转运动构成,这种形式的机械手优点是运动学模型简单,控制精度容易提高;缺点是机构较庞大,占地面积大、工作空间小。简易和专用焊接型桁架机械手常采用这种形式。

2、全关节式 这种机械手的结构类似人的腰部和手部,其位置和姿态全部由旋转运动实现。这是工业全自动桁架机械手最普遍的结构形式。其特点是机构紧凑、灵活性好、占地面积小、工作空间大,缺点是精度高、控制难度大。偏置式与正置式的区别是手腕关节置于小臂的外侧或小臂活动范围,但其运动学模型要复杂一些。目前焊接型桁架机械手主要采用全关节式机械手。

3、平面关节式 这种机械手的机构特点是上下运动由直线运动构成,其他运动均由旋转运动构成。这种结构在垂直方向刚度大,水平方向又十分灵活,较适合以插装为主的装配作业,所以被装配机器人广泛采用。

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