公司動態(tài)
桁架機器人使用流程詳細分析
閱讀:4015 發(fā)布時間:2016-4-1 桁架機器人采用運動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對其的驅(qū)動及編程控制,直線、曲線等運動軌跡的生成為多點插補方式,操作及編程方式為引導(dǎo)示教編程方式或坐標定位方式。
桁架機器人作為一種成本低廉、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單的自動化機器人系統(tǒng)解決方案,直角坐標機器可以被應(yīng)用于點膠、滴塑、噴涂、碼垛、分揀、包裝、焊接、金屬加工、搬運、上下料、裝配、印刷等常見的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,在替代人工,提高生產(chǎn)效率,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量等方面都具備顯著的應(yīng)用價值。
1、使用要求的分析:
每一個桁架機器人都是根據(jù)特定的要求的產(chǎn)生而設(shè)計的,設(shè)計的*步就是要將使用要求分析清楚,確定設(shè)計時需要考慮的參數(shù),包括:桁架機器人的定位精度,重復(fù)定位精度;機桁架機器人的負載大小,負載特性;桁架機器人運動的自由度數(shù)量,每自由度的運動行程;桁架機器人的工作周期或運動速度,加減速特性;桁架機器人的運動軌跡,動作的關(guān)聯(lián);桁架機器人的工作環(huán)境、安裝方式;桁架機器人的運行工作制、運行壽命;其他特殊要求;
每一個桁架機器人都是根據(jù)特定的要求的產(chǎn)生而設(shè)計的,設(shè)計的*步就是要將使用要求分析清楚,確定設(shè)計時需要考慮的參數(shù),包括:桁架機器人的定位精度,重復(fù)定位精度;機桁架機器人的負載大小,負載特性;桁架機器人運動的自由度數(shù)量,每自由度的運動行程;桁架機器人的工作周期或運動速度,加減速特性;桁架機器人的運動軌跡,動作的關(guān)聯(lián);桁架機器人的工作環(huán)境、安裝方式;桁架機器人的運行工作制、運行壽命;其他特殊要求;
2、 本機械模型初建:
桁架機器人從機械結(jié)構(gòu)分大體可分為龍門結(jié)構(gòu)、壁掛結(jié)構(gòu),垂掛結(jié)構(gòu),根據(jù)安裝空間的要求選擇不同的結(jié)構(gòu),每種結(jié)構(gòu)的力學特性、運動特性都是不一樣的。后續(xù)的設(shè)計必須是基于一個確定的結(jié)構(gòu)。
桁架機器人從機械結(jié)構(gòu)分大體可分為龍門結(jié)構(gòu)、壁掛結(jié)構(gòu),垂掛結(jié)構(gòu),根據(jù)安裝空間的要求選擇不同的結(jié)構(gòu),每種結(jié)構(gòu)的力學特性、運動特性都是不一樣的。后續(xù)的設(shè)計必須是基于一個確定的結(jié)構(gòu)。
3、運動性能計算:
有關(guān)該性能的參數(shù)有:平均速度:V=S/t 速度曲線四zui大速度:Vmax=at加速度/減速度:a=F/m其中:S為運動行程t為定位運動時間F加速時的驅(qū)動力M運動物體質(zhì)量和
有關(guān)該性能的參數(shù)有:平均速度:V=S/t 速度曲線四zui大速度:Vmax=at加速度/減速度:a=F/m其中:S為運動行程t為定位運動時間F加速時的驅(qū)動力M運動物體質(zhì)量和
4、力學特性分析
一個桁架機器人是由許多定位單元組成的,每根定位系統(tǒng)都要分析。需要分析的項目如下:水平推力Fx 力學分析圖五正壓力Fz側(cè)壓力FyMx、My、Mz5、機械強度校核:每個定位單元,每個梁都要進行校核,尤其雙端支撐梁和懸臂梁。
一個桁架機器人是由許多定位單元組成的,每根定位系統(tǒng)都要分析。需要分析的項目如下:水平推力Fx 力學分析圖五正壓力Fz側(cè)壓力FyMx、My、Mz5、機械強度校核:每個定位單元,每個梁都要進行校核,尤其雙端支撐梁和懸臂梁。
1) 撓度變形計算撓度變形圖六F:負載(N);L:定位單元長度(mm);E:材料彈性模量;I:材料截面慣性矩(mm4);f:撓度形變(mm)
桁架機器人在計算撓度形變時,梁的自重產(chǎn)生的變形不能忽視,梁的自重按均布載荷計算。
以上公式計算的是靜態(tài)形變,實際應(yīng)用中,因為桁架機器人一直處于運動狀態(tài),必須計算加速力產(chǎn)生的形變,形變直接影響桁架機器人的運行精度。
2)扭轉(zhuǎn)形變計算:
當一根梁的一端固定,另一端施加一個繞軸扭矩后,將產(chǎn)生扭曲變形。實際應(yīng)用中產(chǎn)生該形變的原因一般是負載偏心或有繞軸加速旋轉(zhuǎn)的物體存在。
扭轉(zhuǎn)力矩分析圖七、八
6、驅(qū)動元件選擇
常用的驅(qū)動系統(tǒng)有:交流/直流伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)、步進電機驅(qū)動系統(tǒng)、直線伺服電機/直線步進電機驅(qū)動系統(tǒng)。
每一個驅(qū)動系統(tǒng)都由電機和驅(qū)動器兩部分組成。驅(qū)動器的作用是將弱電信號放大,將其加載在驅(qū)動電機的強電上,驅(qū)動電機。電機則是將電信號轉(zhuǎn)化成的速度及角位移。
需要計算的項目如下:
電機功率:
電機扭矩:
電機轉(zhuǎn)速:
減速機減速比
電機慣量/負載慣量的匹配關(guān)系
其他計算公式及計算方法請與沈陽力拓公司。
7、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
在完成了前面六項工作后,一個直角坐標桁架機器人定位系統(tǒng)的雛形就已經(jīng)在設(shè)計者的頭腦中形成了,接下來的工作就是將雛形畫成工程圖,以便生產(chǎn)。我們建議用戶用三維軟件設(shè)計,以便檢查是否存在位置干涉。
桁架機器人的運動軌跡具有不確定性,靈活多變,往往在一個位置不存在位置干涉,但到下一個位置就干涉了。
8、設(shè)備壽命校核
機械結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后,要對整臺設(shè)備進行壽命計算,核心元件的壽命到要計算,如桁架機器人軌道的壽命,減速機的壽命,伺服電機的壽命等。
桁架機器人的運行壽命與運行速度、負載大小、結(jié)構(gòu)形式、工作環(huán)境、工作制等有關(guān)。
如果發(fā)現(xiàn)桁架機器人的運行壽命太短,需要重新調(diào)整設(shè)計。
具體計算方法請與沈陽力拓公司。
9、控制系統(tǒng)的選擇
沒有控制系統(tǒng)的桁架機器人就象人沒有大腦一樣,不能執(zhí)行任何動作。所以我們通常將沒有配備控制系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)稱為裸機或桁架機器人定位系統(tǒng)(robot positioning system)。
根據(jù)要求的不同,控制系統(tǒng)的選擇也不同,通常選擇作為控制系統(tǒng)的產(chǎn)品有:
PLC 程序控制器;
工業(yè)運動控制卡(motion card);
數(shù)字控制系統(tǒng)(CNC)
專業(yè)控制器
10、程序編寫
控制系統(tǒng)是桁架機器人的大腦,程序是桁架機器人的思想。程序的編寫直接反應(yīng)設(shè)計者的思想、意圖和運動需求。
編寫程序是一個復(fù)雜的過程,但只要桁架機器人總體設(shè)計沒有問題,程序總會編出來的。編程序要注意以下問題:
對任務(wù)的分析要清晰,編程層次要分明,邏輯清晰。