码垛是物流自动化领域的一门新兴技术,是按一定模式,将物料堆积成垛,以便使单元化的码垛实现物料的搬运、存储、装卸运输等物流活动。随着企业的集团化以及生产能力的规模化的发展,对码垛机工作能力的要求不断提高,同时,企业生产正向着多品种少批量的方向发展,这就要求作为后处理设备的码垛机,必须具有处理多种产品的能力。
下面就来分享一下四轴码垛工业机器人的机构设计:
 
四轴码垛工业机器人的总体结构
我们研制的工业码垛机器人,其主体机械结构是基于平衡吊原理的连杆机构,具有承载力大、稳定性好、结构紧凑。节省能耗等特点。机器人具有4各自由度,2个旋转副和2个移动副,运动由4台交流伺服电机控制,手臂末端的抓手通过绕机座垂直轴的旋转运动(腰部运动)、前大臂的水平运动、后大臂的垂直运动和绕抓手转轴的旋转运动(腕部运动)4种运动的组合完成对物品搬运码垛的3维空间作业。
为提高码垛机器人机械系统的控制性能,要求机械传功部件的转动惯量小、摩擦小、阻尼比合理、刚度大,并满足小型、重型量轻、高速、低噪音和高可靠性等要求。所以合理地设计驱动方式和机械传动是保证整个机器人伺服控制性能的基本要求
四轴码垛工业机器人的机构设计
 
1、腰部结构设计
机器人腰部旋转运动克服的负载转动惯量很大,所以在负载个伺服电机之间需要大传动比的减速装置。考虑到机器人体积结构、传动精度等因素,减速装置采用行星齿轮减速器、伺服电机采用空心轴机构,机械臂的布线从中穿过,当腰部旋转运动时不会产生线缆缠绕。
腰部结构为:
伺服电机和减速器通过连接法兰固定在机座上,转台轴承的外圈与机座固定,轴承内圈通过连接板与焊接底座相连接。伺服电机减速器驱动连接法兰,进而带动机座实现腰部的旋转运动。转台轴承具有高轴向和径向承载能力、高倾斜刚度的特点,能满足码垛的现场工作需求。
2、水平垂直运动机构设计
运动机构固定在机座上,由腰部机构带动整体旋转。伺服电机通过齿形同步带、同步带轮带动滚珠丝杠旋转,固定在水平滑座的丝杠上的滑块在力的作用下沿直线导轨做水平运动,继而带动机械臂做相应运动。
四轴码垛工业机器人的机构设计
3、臂部结构设计
机械臂机构由机器人位置机构和机器人腕部姿态调整机构组成,两者相关联但互不影响。位置机构是由主臂、前臂、后臂和前后臂连杆组成的四连杆机构,当水平滑座带动前臂做水平运动,垂直滑座带动后臂做垂直运动时,在连杆机构的作用下主臂相应运动。腕部姿态调整机构由两个平行四边形连杆机构和一个三运动副杆(三角支架)组成,主臂、腕部安装座、辅助连杆1和三角支架组成第一个平行四边形连杆机构;前臂、连杆基座、辅助连杆2和三角支架组成第二个平行四边形连杆机构。腕部姿态调整机构使得机器人运动时保持腕部安装座始终水平,即运动时机器人末端执行器的工作位姿保持不变。
 四轴码垛工业机器人的机构设计
结语
使用该设计的四轴码垛工业机器人,其结构设计合理,负载能力大,通过对附加抓手形式的改变可以满足对多种物料的搬运码垛要求。可以广泛应用与物流自动化行业中的物料搬运、分拣等领域,具有广阔的市场前景。

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