自动化桁架机械手的桁架有限元研究

日期:2018-12-19 16:17:13 星期三
摘要:

桁架机械手是柔性生产线之中物流输送系统之中的一个关键组成部分,其于高空之中将遭研磨零件自一台机床搬运到另一台机 […]

桁架机械手是柔性生产线之中物流输送系统之中的一个关键组成部分,其于高空之中将遭研磨零件自一台机床搬运到另一台机床之上,并且履行机床的手动上下料。如图所示,主梁机械手多是使用龙门式结构,改由Y往横梁和导轨、Z向滑枕、十字滑座、柱子、过渡性连接板与基座等部分构成,Y轴与Z轴基本上使用滚轮导轨与齿轮齿条传动系统,并且加装于低强度的铝型材或是钢架横梁基础之上。

主梁机械手的工作状态与使用寿命同一其结构的动态特性有非常小的关系,所以有适当对于其展开详尽的动态特性分析。动态特性的理论分析与实验研究,使用的主要方法是模态分析法,包括下述三小部分:

一:静刚性研究
静刚度是量度桁架机械手性能的关键指标。依据桁架结构,如果滑枕沿垂直方向行进到最为上端时,其伸出量最为小,此时形变亦最为小,因此整机的静刚度研究选取此时机械手的位置来测量,可测量出滑枕最为之下端沿各个轴向的静位移量:

X轴往:0.210mm

Y轴往:0.190mm

Z轴往:0.010mm

改由计算结论推断,整个机构于X方向的变形量最为小,刚性比较少,这是因为滑枕承受时,柱子造成了歪曲形变所致。滑枕亦是该机械手静刚度的薄弱环节,可使用强化筋或是减少横梁的壁厚等措施来提升观刚度。

二:模态分析
模态研究用作确认结构的固有频率与振型,其作用不但是借以防止各机械零件与结构于工作时爆发共振,例如横梁水平方向的弯曲振荡与横梁的扭矩形变的模态研究:

根据上述模态分析图可展开分析,横梁比较高的弯曲刚性予系统动态特性造成的影响小。因为十字滑座与滑枕随著横梁一起振荡与歪曲,把冲击加装于滑枕上端机械手部的定位精度,造成机械手于上下料时造成比较小的偏差,进而冲击工件于机床之上的精确定位。除此之外,柱子的弯曲形变与歪曲形变间接冲击特定于横梁之上的导轨的直线度和平行度,亦对于机械手的定位精度造成影响。

三:频响应分析

模态研究可获得桁架机械手的模态振型,但是这只指出机械手各部位的相对振动情况,假如将外力鼓舞再次考量进来,便可证实各阶模态振型对于整机振动作用的大小,所以对于桁架机械手展开频响应特性研究便能越来越明确的看到机械手于动态载荷之下的抗振性能:移动部件沿着横梁MIL-STD-1913的剧烈启停及滑枕的上下往复运动均难引发共振,因此整个机械手控制系统的设计应尽可能防止振动的发生,避免因为机械手的滑枕振荡过小因而造成装卸工件时导向绝不精确。

 

桁架机械手

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