桁架機(jī)械手是一種建立在直角X,Y,Z三坐標(biāo)系統(tǒng)基礎(chǔ)上,對(duì)工件進(jìn)行工位調(diào)整,或?qū)崿F(xiàn)工件的軌跡運(yùn)動(dòng)等功能的全自動(dòng)工業(yè)設(shè)備。其控制核心通過(guò)工業(yè)控制器(如:PLC,運(yùn)動(dòng)控制,單片機(jī)等)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)控制器對(duì)各種輸入(各種傳感器,按鈕等)信號(hào)的分析處理,做出一定的邏輯判斷后,對(duì)各個(gè)輸出元件(繼電器,電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,指示燈等)下達(dá)執(zhí)行命令,完成X,Y,Z三軸之間的聯(lián)合運(yùn)動(dòng),以此實(shí)現(xiàn)一整套的全自動(dòng)作業(yè)流程。
▍功能配置
機(jī)械手由結(jié)構(gòu)框架、X軸組件、Y軸組件、Z軸組件、工裝夾具以及控制柜,六部分組成。
1、結(jié)構(gòu)框架,主要由立柱等結(jié)構(gòu)件組成,其作用是將各軸架空至一定高度,多由鋁型材或方管,矩形管,圓管等焊接件構(gòu)成;
2、X軸組件、Y軸組件、Z軸組件,三個(gè)運(yùn)動(dòng)組件為桁架機(jī)械手的核心組件,其定義規(guī)則遵循笛卡爾坐標(biāo)系。
各軸組件通常由結(jié)構(gòu)件、導(dǎo)向件、傳動(dòng)件、傳感器檢測(cè)元件以及機(jī)械限位組件等五部分組成。
1)結(jié)構(gòu)件通常由鋁型材或方管,矩形管,槽鋼,工字鋼等結(jié)構(gòu)組成,其作用是作為導(dǎo)向件、傳動(dòng)件等組件的安裝底座,同時(shí)也是機(jī)械手負(fù)載的主要承擔(dān)者。
2)導(dǎo)向件,常用有直線導(dǎo)軌,v型滾輪導(dǎo)軌,U型滾輪導(dǎo)軌,方型導(dǎo)軌以及燕尾槽等常用導(dǎo)向結(jié)構(gòu),其具體運(yùn)用需根據(jù)實(shí)際使用工況以及定位精度決定。
3)傳動(dòng)件,通常有電動(dòng),氣動(dòng),液壓三種類型,其中電動(dòng)有齒輪齒條結(jié)構(gòu),滾珠絲杠結(jié)構(gòu),同步帶傳動(dòng),鏈條傳統(tǒng)以及鋼絲繩傳動(dòng)等。
4)傳感器檢測(cè)元件,通常兩端采用行程開關(guān)作為電限位,當(dāng)移動(dòng)組件移動(dòng)至兩端限位開關(guān)處時(shí),需要對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行鎖死,防止其超程;此外還有原點(diǎn)傳感器以及位置反饋傳感器。
5)機(jī)械限位組,其作用是在電限位行程之外的剛性限位,俗稱死限位。
3、工裝夾具,根據(jù)工件形狀大小材質(zhì)等有不同形式,如:真空吸盤吸取,卡盤夾取,托取或針式夾具插取等形式。
4、控制柜,其相當(dāng)于與桁架機(jī)械手的大腦作用,通過(guò)工業(yè)控制器,采集各傳感器或按鈕的輸入信號(hào),來(lái)發(fā)送指令給個(gè)執(zhí)行元件按既定動(dòng)作去執(zhí)行。
▍產(chǎn)品特色
1、效率--------其各軸以很高的速度直線運(yùn)行,可用伺服電機(jī)快速響應(yīng);
2、穩(wěn)定-------小的重復(fù)性誤差,可達(dá)0.05mm;
3、高強(qiáng)度------7x24小時(shí)工作,不需要吃飯、睡覺(jué)、抽煙等;
4、高精度------定位精度可達(dá)0.02mm(基于制作成本原因,可根據(jù)使用工況適當(dāng)放大定位精度);
5、性價(jià)比高------相比關(guān)節(jié)機(jī)器人,其負(fù)載重量大,制作成本低,適合于“中國(guó)智造”基本國(guó)情;
6、操作簡(jiǎn)單------基于直角坐標(biāo)體系,其運(yùn)動(dòng)參數(shù)較為簡(jiǎn)單。
▍發(fā)展歷史
機(jī)械手首先是從美國(guó)開始研制的,其在國(guó)外有較完善的運(yùn)用。
1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。
它的結(jié)構(gòu)是:機(jī)體上安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂,頂部裝有電磁塊的工件抓放機(jī)構(gòu),控制系統(tǒng)是示教形的。
1962年,美國(guó)聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為Unimate(即萬(wàn)能自動(dòng))。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿照坦克炮塔,臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動(dòng);控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲(chǔ)裝置。不少球坐標(biāo)通用機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。同年,美國(guó)機(jī)械制造公司也實(shí)驗(yàn)成功一種叫Vewrsatran機(jī)械手。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用液壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。這兩種出現(xiàn)在六十年代初的機(jī)械手,是后來(lái)國(guó)外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。
1978年美國(guó)Unimate公司和斯坦福大學(xué),麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種 Unimate-Vicarm型工業(yè)機(jī)械手,裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制,用于裝配作業(yè),定位誤差小于±1毫米。聯(lián)邦德國(guó)KnKa公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手,采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。