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细长薄壁圆筒自动打磨机器人设计方案

细长薄壁圆筒自动打磨机器人设计方案

针对细长圆筒形薄壁壳体设计了自动打磨机器人,对打磨机器人进行了结构设计,并利用有限元软件ANSS对细长臂进行了优化,以此来保证打磨的精度和效率。试验结果显示,该机器人具有良好的稳定性能实现高精度约打磨。

1、打磨机器人机械大臂设计

在整个打磨机械情m大臂长46n,因此大臂的设计影响整个打磨机器人的作精度和效率,考虑:到打磨桶壁入口大小和打磨臂长度的限制,这里选择:大臂采用的是120×W(m)的矩形为管。瞧厚为8在整个设计过程屮,最需要考虑细长背的三个方面的要素。

(1)自身重量的影响,由于整个大臂长度有46m,而大臂的固定方式则是最左端固定不F移动板上:面,大臂的石端连接右小臂和腕部,因此在打磨的时!候必须对自重给予一定的补偿,如果打练臂下沉太,多,不但会给打磨臂的安装和调试惜来家烦,同时也会影响到打磨的精度,

(2)打磨臂刚度的影响,打磨臂在丁磨的过程中,竖直方向的刚度主要是由大臂的刚度来决定的,而水平方向的刚度主要是出传动链决定的,如果大臂竖直方向的刚度太差,在打磨力的作用下,打磨盘下沉太多,就足去了打磨的作用。因此大臂在竖直万向上必须保证一定的刚度;

(3)打磨臂的模态分析模态分析是机械设计,中比较常用的一个分析利用模态分析,可以得到打磨臂的固有顿率和振形,出于整个机器在电机的带,动作用下运转,因此,应该尽量时打磨臂的固有频率远离电机的转动的频率以避免出现共振而使机器糊!坏的情况为了减轻整个打磨臂的重量,同时保证大臂具有足够的刚度,需要对机械大臂进行刚度分析和模态分析,经过比较得到最终的方案^大臂的前半部分用截面为IM×Wmn.壁厚为sm的矩形方管.长度为36m.后半部分用截面为M×Mmm壁厚为4的正方形方管长度为06m,中间用厚度为6的斜板焊接在一起,长度为0.4m,方案如图2所小。

2、打磨机器人大臂传动设计

大臂总长46m,左端部固定在移动板上,具有M水平面内沿轴线方向平移的自由度"这一级需要将电机的旋转运动转换为大四的平移运动,因此可以采用滚珠丝杠传动或者齿轮齿条传动U,滚珠丝杠的传动特点是传动平稳,传动精确、但在本次设iFm,由于大臂特别长,因此滚珠丝杠也特别长,这容易引起滚珠丝杠的弯曲,造成传动不精确,影响最终的打磨效果。

而对J齿轮齿条传动我们可以将齿条安装在底座支架的上横梁上,而电机、减速器和齿轮依次连接在一起固定在移动板上,这样电机的旋转运动通过减速器降速后传递给齿轮,齿轮在齿条上滚动带动移动板向前动,而打磨机械于的大臂又通过崃栓固定在移动板上,这样就将电机的旋转运动转换为大臂的往复平移运动,同时,出于齿条安装在支架的上横梁上,不会产生弯曲现象,解决了滚珠丝杠的弯曲问题。

移动板上面带动大臂完成往复平移运动,移动板的下面则周定在平行导轨1,来保证大臂移动的精度然而,考虑到大臂比较长,若两端均使用平行导轨,虽然可以得到较高的精度,但对于制造和安装的精度要求均比较高,同时也不易调整间隙,在工作过程中容易造成移动板移动困难,甚至出现移动板卡死不能移动的现象。

为了解决以上难题我们可以将侧的导轨转动换成滚动轴承的滚动,而另一侧的导轨则保留下来^这样做的好处是一方面,我们保留了导:轨移动平行度和平稳性比较好的特点,另方面,通过滚动轴承在滑轨上的滚动,可以适应一些比较恶劣!的环境条件,实现间隙可调,这会大大减轻打带机器!人以后的安装和维护m的强度。

3、自动打磨机器人设计效果

根据目前机械传动的常用方式以及见有的结构形式结台打磨机器人的具体要求,设计了打磨机器人的总体结构,并提出了采用齿轮齿条的传动方案,并通过―缁安装导轨,另一端安装滚动轴承的方式米保证安装精度。经过实物现场运行测试,各项指标均满足设计要求。