單臂機械手在機床上下料中的應(yīng)用
單臂機械手,又稱單軸機械人、直角坐標機器人、線性模組單元、電缸等,是集成了線性導軌和滾珠絲杠為機械系統(tǒng),伺服電機和步進電機為電氣系統(tǒng)的一種應(yīng)用于工業(yè)運動控制的設(shè)備。該設(shè)備以單軸為基本的配置單元, 可組合成1~4軸的運動機構(gòu),再和可編程的多軸運動控制系統(tǒng)相組合,用于各種涉及多維復雜運動軌跡應(yīng)用的場合。
在控制系統(tǒng)方面,我們的運動控制器內(nèi)置通用的控制系統(tǒng)軟件,運動軌跡輸入采用觸摸屏進行圖形化示教編程設(shè)計,從而對目標運動軌跡進行免代碼編程,簡單易行。
為確保機械臂對于機床工件的抓取負荷,我們特意對標準產(chǎn)品進行了加強設(shè)計,使之充分適應(yīng)對50公斤工件的抓取負荷能力并在運行過程中無顫動。
機械臂的選型涉及到對機床上料及下料動作的安排,通常的動作安排為X-Z平面內(nèi)的兩維運動:
1).上料過程的動作:機械臂沿X軸運動到工件取料位置的上方后停止,然后Z軸向下運動使張開的手爪剛好能抓住工件,閉合手爪抓住工件后,使Z軸再向上運動到指定高度,然后再沿X軸方向運動到工作臺卡盤正上方,然后Z軸向下運動把工件裝入卡盤或工裝內(nèi)。然后卡盤夾緊,Z軸上升到超出機床防護罩上方,X軸再運動到等待位置等待機床完成工件的加工。
2). 下料過程的動作:完成工件加工后,X軸運動到卡盤的正上方,Z軸向下運動使手爪剛好能抓住工件,然后給氣壓使手爪合并抓住工件,卡盤松開,Z軸向上運動到合適的高度,然后沿X軸方向運動直至Z軸到放料位置,Z軸下降到放料點,張開手爪放料完成后提升Z軸,再轉(zhuǎn)入下一個上料過程。
根據(jù)機床結(jié)構(gòu)的不同,可以采用頂部和側(cè)部安裝兩種方式。如下圖所示:
即將機械臂直接固定安裝在機床的頂部上蓋處,為一種簡易的安裝方式,其優(yōu)點是對機床的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)改動較少,安裝簡單,缺點是機床的外觀結(jié)構(gòu)整體性不好,料倉的位置不太好布置。
2).側(cè)部安裝:
即單獨對機械臂搭建一個工作艙并同時作為料倉,該工作艙和機床內(nèi)部進行連通,機械臂可以在機床和其工作艙之間進行穿梭運動,完成上下料工作。其優(yōu)點是機床的整體性、安全性好,料倉、機械臂的結(jié)構(gòu)緊湊。缺點是造價較高,對機床的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)改動較大。
4、機械手末端執(zhí)行器(手爪)的結(jié)構(gòu)設(shè)計:
我們?yōu)榭蛻籼峁┝送晟频臋C械臂運動控制器和示教器,內(nèi)置控制系統(tǒng)軟件,機械臂的運動軌跡輸入采用觸摸屏進行圖形化示教編程設(shè)計,對目標運動軌跡進行編程, 免代碼。使用戶在規(guī)劃機械臂運動線路時簡單易行,輕松快捷。
在機床上下料的應(yīng)用方面,我們同時可以將機械臂和機床的聯(lián)動操作、其他輔助機構(gòu)的操作動作和信號,如機床啟停、打開/關(guān)閉機床防護窗、上下料觸發(fā)信號等通過I/O聯(lián)動的方式集成在機械臂的運動控制器中,使機床的控制系統(tǒng)和機械臂控制系統(tǒng)實現(xiàn)完美的結(jié)合。
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