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機(jī)械手臂在設(shè)計(jì)過程中有哪些要求條件?

發(fā)布:2022-09-21 人氣:412 來源:頂巨智能
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  機(jī)械手臂是一種能按既定的程序或要求,自動(dòng)完成物件(如材料、工件、零件或工具等)傳送或操作作業(yè)的機(jī)械裝置,它能部分地代替人的手工勞動(dòng)。較高形式的機(jī)械手還能模擬人的手臂動(dòng)作,完成較復(fù)雜的作業(yè)。機(jī)械手臂廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造、工業(yè)、醫(yī)療、軍事、以及太空探索等領(lǐng)域。那么,機(jī)械手臂在設(shè)計(jì)過程中有哪些要求條件?

?  1、手臂應(yīng)承載能力大、剛性好、自重輕

  手臂的剛性直接影響到手臂抓取工件時(shí)動(dòng)作的平穩(wěn)性、運(yùn)動(dòng)的速度和定位精度。如剛性差則會(huì)引起手臂在垂直平面內(nèi)的彎曲變形和水平面內(nèi)側(cè)向扭轉(zhuǎn)變形,手臂就要產(chǎn)生振動(dòng),或動(dòng)作時(shí)工件卡死無法工作。為此,手臂一般都采用剛性較好的導(dǎo)向桿來加大手臂的剛度,各支承、連接件的剛性也要有一定的要求,以保證能承受所需要的驅(qū)動(dòng)力。

  2、手臂的運(yùn)動(dòng)速度要適當(dāng),慣性要小

  機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度一般是根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)拍要求來決定的,但不宜盲目追求高速度。

  手臂由靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到正常的運(yùn)動(dòng)速度為啟動(dòng),由常速減到停止不動(dòng)為制動(dòng),速度的變化過程為速度特性曲線。

  手臂自重輕,其啟動(dòng)和停止的平穩(wěn)性就好。

  3、手臂動(dòng)作要靈活

  手臂的結(jié)構(gòu)要緊湊小巧,才能做手臂運(yùn)動(dòng)輕快、靈活。在運(yùn)動(dòng)臂上加裝滾動(dòng)軸承或采用滾珠導(dǎo)軌也能使手臂運(yùn)動(dòng)輕快、平穩(wěn)。此外,對了懸臂式的機(jī)械手,還要考慮零件在手臂上布置,就是要計(jì)算手臂移動(dòng)零件時(shí)的重量對回轉(zhuǎn)、升降、支撐中心的偏重力矩。

  偏重力矩對手臂運(yùn)動(dòng)很不利,偏重力矩過大,會(huì)引起手臂的振動(dòng),在升降時(shí)還會(huì)發(fā)生一種沉頭現(xiàn)象,還會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的靈活性,嚴(yán)重時(shí)手臂與立柱會(huì)卡死。所以在設(shè)計(jì)手臂時(shí)要盡量使手臂重心通過回轉(zhuǎn)中心,或離回轉(zhuǎn)中心要盡量接近,以減少偏力矩。對于雙臂同時(shí)操作的機(jī)械手,則應(yīng)使兩臂的布置盡量對稱于中心,以達(dá)到平衡。

  4、位置精度高

  機(jī)械手要獲得較高的位置精度,除采用先進(jìn)的控制方法外,在結(jié)構(gòu)上還注意以下幾個(gè)問題:

  (1)機(jī)械手的剛度、偏重力矩、慣性力及緩沖效果都直接影響手臂的位置精度。

  (2)加設(shè)定位裝置和行程檢測機(jī)構(gòu)。

  (3)合理選擇機(jī)械手的坐標(biāo)形式。直角坐標(biāo)式機(jī)械手的位置精度較高,其結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)都比較簡單、誤差也小。而回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的誤差是放大時(shí)的尺寸誤差,當(dāng)轉(zhuǎn)角位置一定時(shí),手臂伸出越長,其誤差越大;關(guān)節(jié)式機(jī)械手因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,手端的定位由各部關(guān)節(jié)相互轉(zhuǎn)角來確定,其誤差是積累誤差,因而精度較差,其位置精度也更難保證。

  5、通用性強(qiáng),能適應(yīng)多種作業(yè);工藝性好,便于維修調(diào)整

  以上這幾項(xiàng)要求,有時(shí)往往相互矛盾,剛性好、載重大,結(jié)構(gòu)往往粗大、導(dǎo)向桿也多,增加手臂自重;轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加,沖擊力就大,位置精度就低。因此,在設(shè)計(jì)手臂時(shí),須根據(jù)機(jī)械手抓取重量、自由度數(shù)、工作范圍、運(yùn)動(dòng)速度及機(jī)械手的整體布局和工作條件等各種因素綜合考慮。

  以達(dá)到動(dòng)作準(zhǔn)確、可靠、靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度大、自重小,從而保證一定的位置精度和適應(yīng)快速動(dòng)作。此外,對于熱加工的機(jī)械手,還要考慮熱輻射,手臂要較長,以遠(yuǎn)離熱源,并須裝有冷卻裝置。對于粉塵作業(yè)的機(jī)械手還要添裝防塵設(shè)施。

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