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对上下料机器人曲轴夹持稳定性分析

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对上下料机器人曲轴夹持稳定性分析

工业上下料机器人

越来越广泛地被应用在各个工业领域,其有一个重要的功能就是上下料,上下料机器人对工件实现上下料的前提是必须保证对T件白身的夹持稳定性,尤其是针对长度较长的类工件,比如曲轴。设计和权衡一个上下料系统的精度除了取决于上下料机器人自身定位精度以外,上下料机器人夹持的稳定性也是一项重要指标要求上下料机器人于指在输出足够大夹紧力时,在上下料的过程中夹持力始终能够平衡工件所受到的各外力,以防止工件跌落H,更重要的是需要保证上下料过程中工件的位置精度。

上下料机器人手指指端有多种形式,其中最常见的是一种用于抓取圆柱形工件的手指为V型结构.它是通过2个V型体来夹紧工件m,因为,一般上下料机器人上下料要求屮,节拍是一个重要指标,故作者以y型手指夹持曲轴为例,在定的时间约束条件内,通过分析曲轴的受力以及上下料机器人上下科的运动,优化提高上下料过程中的曲轴夹持稳定性,并通过仿真结果验证结论,对工人现场示教其有―定的指导意义。

1、曲轴受力分析

上下料机器人系统的空问运动执行单元选用的6轴关节型上下料机器人,上下料机器人通过气动手爪输出夹紧力,作用在V型体上的夹紧力分别为F和F两个、型休作用面与曲轴是通过一条直线接触.因为该接触状况比较复杂,V型体施加在工件f的压力,般难以计算,因此,文中先近似地对曲轴完成受力分析,曲轴初始位置时的受力分析如图2所示!

图所示为面辅的初始位置,由初始位置到目标位置需驱动上下料机器人处电机.分别为5轴.R轴和R轴,故从初始位置到目标位置过程中,曲植除受到自:身重力,手指的两个加紧力之外,还应有3个离心力:Zw.2:和人W.按初始位置计算,垂直于夹紧力向外,且在上下料机器人高速运动过程中,曲轴重力G受:力方向相对于盾心的坐标系会不断变化和受力方向相对于质心的坐标系不变对3任意位置曲轴受力图如图3所示,假设上下料机器人处于某·姿态,由初始位置到该姿态过程中5轴的角位移为V,坐标系相对不变;R轴的角位移…曲轴重心的坐标系旋转矩阵为:R;R轴的角位移为…曲轴垂心的坐标系旋转矩阵,R,則整个过程中的旋转矩阵计算为.R

2、夹持稳定性分析

上下料机器人由初始位置到目标位置的位姿变换过程中,3个运动轴的变化参数如表1明显,由轴绕5轴旋转产生的离心力最大,该离心力是影响曲轴夹持稳定性的主要受力因素,且通过:运动过程中上下料机器人某姿态的受力分析得,F和F,会逐渐向5轴的旋转中心倾斜,倾斜角度不断缩小,并分别产生一个与天反向的分力,故为了最大程度:增大曲轴夹持的稳定性,得到该3处电机的较好的运

通过上述公式解得,曲轴与各接触面的正压力,k.F:且按火持方式·时,于指会受到气缸主体:的侧向力,按夹持方式b时,于指与气缸主体不存在:与杠机取直的受力故为了增大上下科过程中曲轴夹持的稳定性,同时降低过程对气动执行机构的劳:拟,在5轴旋转开始时,需保证手指夹持方向与离心力。

3、算例分析

各参数选取如下动摩擦因数p,·01,静摩擦:因数所:015.接触体材料弹性模量F:210冲a.V,块夹角a=no.v块夹紧力FC和N,R轴n反转插值△卓·20,R轴反转时何引:06.R轴正转时间45,为了有效研究出轴的夹持稳定性,基于,M国,m的仿真分析结果均以内辆尾部为研究对象,图:68分别为曲轴尾部在相对于上下料机器人末端的X,y和,2方向上的波动曲线曲线表示按夹持方式U,机,器人三轴直接联动条件下的波动情况,血线2表小按!夹持方式b,上下料机器人二轴采用上述建议的动作方式条:件下的波动情况“通过结果可以看出,无论是在运动!全过界或是目标位置处的波动数值,曲线2都明显优,T曲线L同时,在R轴转向逆变的时间点前后,曲轴的粒定性得到较好的控制,

4、分析结论

通过优化上下料机器人各关节的运动方式和改变V型于指的夹持方式,能够有效提高曲轴的夹持稳定性,即直接提高了上下料机器人自动上料的精度,同时也为上下料机器人示教程序的优化提供了一定的理论依据。