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        自動化桁架機械手的桁架有限元研究

        日期:2018-12-19 16:17:13 星期三
        摘要:

        桁架機械手是柔性生產線之中物流輸送系統之中的一個關鍵組成部分,其于高空之中將遭研磨零件自一臺機床搬運到另一臺機 […]

        桁架機械手是柔性生產線之中物流輸送系統之中的一個關鍵組成部分,其于高空之中將遭研磨零件自一臺機床搬運到另一臺機床之上,并且履行機床的手動上下料。如圖所示,主梁機械手多是使用龍門式結構,改由Y往橫梁和導軌、Z向滑枕、十字滑座、柱子、過渡性連接板與基座等部分構成,Y軸與Z軸基本上使用滾輪導軌與齒輪齒條傳動系統,并且加裝于低強度的鋁型材或是鋼架橫梁基礎之上。

        主梁機械手的工作狀態與使用壽命同一其結構的動態特性有非常小的關系,所以有適當對于其展開詳盡的動態特性分析。動態特性的理論分析與實驗研究,使用的主要方法是模態分析法,包括下述三小部分:

        一:靜剛性研究
        靜剛度是量度桁架機械手性能的關鍵指標。依據桁架結構,如果滑枕沿垂直方向行進到最為上端時,其伸出量最為小,此時形變亦最為小,因此整機的靜剛度研究選取此時機械手的位置來測量,可測量出滑枕最為之下端沿各個軸向的靜位移量:

        X軸往:0.210mm

        Y軸往:0.190mm

        Z軸往:0.010mm

        改由計算結論推斷,整個機構于X方向的變形量最為小,剛性比較少,這是因為滑枕承受時,柱子造成了歪曲形變所致?;硪嗍窃摍C械手靜剛度的薄弱環節,可使用強化筋或是減少橫梁的壁厚等措施來提升觀剛度。

        二:模態分析
        模態研究用作確認結構的固有頻率與振型,其作用不但是借以防止各機械零件與結構于工作時爆發共振,例如橫梁水平方向的彎曲振蕩與橫梁的扭矩形變的模態研究:

        根據上述模態分析圖可展開分析,橫梁比較高的彎曲剛性予系統動態特性造成的影響小。因為十字滑座與滑枕隨著橫梁一起振蕩與歪曲,把沖擊加裝于滑枕上端機械手部的定位精度,造成機械手于上下料時造成比較小的偏差,進而沖擊工件于機床之上的精確定位。除此之外,柱子的彎曲形變與歪曲形變間接沖擊特定于橫梁之上的導軌的直線度和平行度,亦對于機械手的定位精度造成影響。

        三:頻響應分析

        模態研究可獲得桁架機械手的模態振型,但是這只指出機械手各部位的相對振動情況,假如將外力鼓舞再次考量進來,便可證實各階模態振型對于整機振動作用的大小,所以對于桁架機械手展開頻響應特性研究便能越來越明確的看到機械手于動態載荷之下的抗振性能:移動部件沿著橫梁MIL-STD-1913的劇烈啟停及滑枕的上下往復運動均難引發共振,因此整個機械手控制系統的設計應盡可能防止振動的發生,避免因為機械手的滑枕振蕩過小因而造成裝卸工件時導向絕不精確。

         

        桁架機械手

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