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时间:2019-05-15
《轻型高速桁架机器人项目调研》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、...轻型高速桁架机器人项目调研一、项目简介本项目产品轻型高速桁架机器人,目为申报科技型中小企业技术创新项目,是针对小负载(以3kg为例)为对象研究开发的,具有轻型、高速、高精度等特点。本项目推广后,可用于汽车零部件制造及五金、机械、农机、冶金、化工等行业对机床上下料、搬运、码垛、装配等工序。改变传统生产方式,改善作业环境,实现数字化、信息化、少人化直至无人化生产,提高生产效率,保证产品质量。二、项目要求1、关键技术:1)虚拟样机技术进行动力学运动学分析,最大移动速度达5000mm/s;2)有限元技术优化,保证设计材料强度减轻重量;
2、3)AC伺服控制技术保证重复定位精度±0.03mm,加减速响应时间25ms以内;2、创新点:1)虚拟样机技术进行动力学运动学分析;......2)有限元技术优化,保证设计材料强度、减轻重量;3)AC伺服控制技术保证控制精度、缩短加减速响应时间;4)齿轮齿条传动、直线导轨保证重复定位精度高;5)弹簧式柔性手爪,可以夹持多种工件并保护工件;6)建立程序包,适用不同工件的加工程序;7)体积小、重量轻,方便安装、节约安装空间;8)提供良好的编程环境及系统控制指令,易于操作维护。3、验收技术指标:1)轻型高速桁架机器人总体重量200kg;2)
3、运行速度达到5000mm/s以上,加减速响应时间25ms以内;3)X轴工作行程2000mm;4)重复定位精度达±0.03mm;5)Z轴负载3.0kg。......三、机械系统方案1、用可变速电机驱动的机械系统,一般有以下几类。1)滚珠丝杠:精度高(如C1级,5um/300mm),摩擦阻力小,被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。但水平传动时跨距大则会由于自重下垂变形极,所以传动长度不可太大,且速度受限(<100m/min);......2)同步带:承载力较大,传动长度不可太大,否则需会发生弹性变形和振动,传动距离大尤其不适合精确定位(
4、一般带轮的节距累积偏差会有+-0.10~0.15mm)、连续性运动控制;......二维高速运动机器人的同步带应用3)齿轮齿条:采用精密齿轮齿条(JIS2(DIN6h25)甚至JIS1,总节距误差0.36mm/1000mm),若加工安装精度较高,可实现较高速度和精度要求。目前国内主要的桁架机器人均采用该机械结构形式。......X/Z两轴桁架机器人4)直线电机:结构简单;定位精度高,直接传动可以消除中间环节所带来的各种定位误差,如采用微机控制,则还可以大大地提高整个系统的定位精度;反应速度快、灵敏度高,直线电机容易做到其动子用磁悬
5、浮支撑,因而使得动子和定子之间始终保持一定的空气隙而不接触,这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力。直线电机结构HIWIN线性马达平台结构......线性电机结构形式,精度达±1um级,但其整体的重量较重,不适用于轻型桁架;如下为一种线性马达平台:考虑到项目创新点中提出了齿轮齿条结构,且国内厂家均采用该结构(见下表1)。因此,该项目拟采用齿轮齿条的机械结构形式。......最大速度重复定位结构方式型号(负厂家精度驱动方式传动方式控制方式(X/Z/产品重载)m/min)(mm)量结构钢金石机器S05(负伺服+减(X轴)+140/80±0.
6、03齿轮齿条MCS人速机载5kg)铝合金(Z轴)桁架机械新松机器伺服+减(齿轮齿手120(±0.1)(CNC)(结构钢)人速机条)(20kg)(伺服+宁夏巨能GS010120±0.1齿轮齿条CNC(结构钢)减速机)ZTR机械齿轮齿沈阳众拓(伺服+PLC/CN手条、同步90/60±0.1(结构钢)机器人减速机)C(50kg)带群星机器伺服+减HMC/R3kg300±0.03齿轮齿条铝合金人速机CS......表12、结构型材为了保证桁架整体重量<200kg,Z轴及滑座的主要构件均采用硬质铝合金。......X轴横梁以及支柱采用钢材。四
7、、电气控制系统方案1)本项目采用伺服+减速机的驱动方式,考虑到齿轮的转速为1500rpm,加减速需要扭矩较大,因此尽可能选择大减速比(一般可选3、4、5、7几种)。取减速比4,电机转速为6000rpm。我司前期多采用台达和西门子的伺服电机,而台达系列伺服电机性价比较高,但的额定转速一般为2000-3000rpm,因此本项目拟采用西门子电机。拟采用S120变频调速模块+CU320控制单元+AOP30操作面板。2、电机、减速机1)总负载按F=500N计算。线性滑轨的摩擦系数约为0.004,F(摩擦力)=u摩擦力系数*w(垂直方向负载)+
8、S(刮油片阻力);齿轮齿条摩擦系数0.1。取整体摩擦系数为μ=0.12。推力f=Fμ=60N;取安全系数K=Ka(负载系数)*Sb(齿轮齿条安全系数)*Fn(寿命系数)=1.5*1.2*1.05=1.89;则齿轮齿条负载为60*1.8
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