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多工位冲床工业机械手驱动方案的选择指南

发表时间:2016-07-27
导读:男儿心如剑,只为天下舞。只差一步,是相似,不是相爱,感情如尘埃,就是这样的细致入微。

机械手配件讯: 多工位冲床工业机械手驱动方案的选择指南

工业机械手的驱动系统,按动力源可分为液压、电动和气动三大类,根据需要也可将这三种基本类型组合成复合式的驱动系统。这三类基本驱动系统的主要特点如下: 
 
(1)液压驱动系统 
 
由于液压技术是一种比较成熟的技术,它具有动力大、力(或力矩)与惯量比大、快速响应高、易于实现直接驱动等特点,适合于在承载能力大,惯量大的环境下工作的机械手。 
 
相比于液压驱动系统的优点,其缺点同样很多: 
 
液压传动在工作过程中常有较多的能量损失(摩擦损失、泄露损失等), 
 
液压传动易泄漏,不仅污染工作场地,限制其应用范围,可能引起失火事故,而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。 
 
工作时受温度变化影响较大。油温变化时,液体粘度变化,引起运动特性变化。 因液压脉动和液体中混入空气,易产生噪声。 
 
为了减少泄漏,液压元件的制造工艺水平要求较高,故价格较高;且使用维护需要较高技术水平。 
 
(2)电动驱动系统 
 
电动驱动系统由于低惯量、大转矩的交、直流伺服电机及其配套的伺服驱动器(交流变频器、直流脉冲宽度调制器)而在机械手中被大量采用。

这类驱动系统不需要能量转换,使用方便,噪声较低,控制灵活,但大多数电机后面需安装精密的传动机构。 
 
直流有刷电机不能直接用于要求防爆的工作环境中,成本上也较其他两种驱动系统高。但因为这类驱动系统优点比较突出,因此在机械手中也被广泛的使用。 
 
(3)气动驱动系统 
 
气动驱动系统适用于中、小负荷的机械手,它有如下优点: 
 
介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低,工作介质提取容易,而后排入大气,处理方便,一般不需设置回收管道和容器且介质清洁,管道不易堵,不存在介质变质及补充的问题。 
 
阻力损失和泄漏较小。在压缩空气的输送过程中,阻力损失较小,空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样,造成压力明显降低和严重污染。 
 
动作迅速,反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护,便于自动控制。 
 
能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中,因此,发生突然断电等情况时,机器及其工艺流程不致突然中断。 
 
工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中,气压传动及其控制系统比机械、电器及液压系统优越,而且不会因温度变化影响传动和控制性能。 
 
成本低廉。由于气动系统工作压力较低,因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求,制造容易,成本较低。 
 
气动驱动系统的缺点在于实现伺服控制较困难,所以多用于程序控制的机械手中,如在上、下料和冲压机械手中应用较多。

另外,传统观点认为:气体具有可压缩性。因此,在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难(尤其在高速情况下) 。

此外,气源工作压力较低,抓举力较小,因此在工业自动化领域里,对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。
 
设计机械手时,驱动系统的选择,要根据机械手的用途、作业要求、性能规范、控制功能、维护的复杂程度、运行的功耗、性价比以及现有的条件等综合因素加以考虑。

在注意各类驱动系统特点的基础上,综合上述各因素,充分论证其合理性、可行性、经济性及可靠性后进行最终的选择。一般情况下: 
 
物料搬运(包括上下料)使用有限点位控制的程序控制机械手,重负荷的选择液压驱动系统,中等负荷的可选电机驱动系统,轻负荷的可选气动驱动系统。冲压机械手多采用气动驱动系统。 
 
用于点焊和弧焊及喷涂作业的机械手,要求具有点位和轨迹控制功能,需采用伺服驱动系统。只有液压或电动伺服系统才能满足要求。

点焊、弧焊机械手多采用电动驱动系统。重负荷的任意点位控制的点焊及搬运机械手一般选用液压驱动系统。
 
由于本次设计的机械手为多工位冲床上下料机械手,抓重为5kg,属于轻负荷,且气压传动系统的动作迅速,反应灵敏,阻力损失和泄漏较小,成本低廉,故应选择气动驱动系统。

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