碼垛機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-文庫(kù)吧
2024-11-11 16:43 本頁(yè)面
【正文】 ............................................................................... 19 致 謝 ............................................................................................................................... 28 緒 論 隨著 21世紀(jì)工業(yè)及經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展以及對(duì)產(chǎn)品精度的要求不斷提高，機(jī)器人加工逐漸成為一種被普遍應(yīng)用的加工方法，而碼垛是物流自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域一門(mén)新興技術(shù)，碼垛按照一定模式，一件件堆成碼垛，以便使單元化的碼垛實(shí)現(xiàn)物料的搬運(yùn)、存儲(chǔ)、裝卸運(yùn)輸?shù)任锪骰顒?dòng)，隨著工業(yè)化大生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，促使碼垛自動(dòng)化，以加快物流的速度，保護(hù)工人的安全和健康，同時(shí)也能獲得整齊一致的物垛，減少物料的破損和浪費(fèi)。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和自動(dòng)化水平的提高，碼垛機(jī)器人柔性、處理能力及可靠性正在不斷地升級(jí)，應(yīng)用場(chǎng)合 也逐漸在擴(kuò)大，因此開(kāi)發(fā)高性能、低成本、人性化的碼垛機(jī)器人將有廣闊的市場(chǎng)前景 。 碼垛機(jī)器人是當(dāng)今機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)品，在現(xiàn)代企業(yè)物流管理中占有重要地位，它對(duì)于企業(yè)提高生產(chǎn)效率、增進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益、保證產(chǎn)品質(zhì)量、改善勞動(dòng)環(huán)境、優(yōu)化作業(yè)布局有著突出的貢獻(xiàn)，其應(yīng)用的數(shù)量和質(zhì)量標(biāo)志著企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的先進(jìn)水平。所謂碼垛就是按照集成單元化的思想，將一件件的物料按照一定的模式堆碼成垛，以便使單元化的物料實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)、存儲(chǔ)、裝卸、運(yùn)輸?shù)任锪骰顒?dòng)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外碼垛機(jī)器人技術(shù)獲得了前所未有的發(fā)展，碼垛機(jī)器人的吞吐量、柔性、處理速度 以及抓取載荷在不斷的升級(jí)，適應(yīng)場(chǎng)合也在不斷的擴(kuò)大口。碼垛機(jī)器人以其柔性工作能力和占地面積小，并能夠同時(shí)處理多種物料和垛型，越來(lái)越受到企業(yè)的青睞并廣泛應(yīng)用于碼垛作業(yè)中。 第 1 章 碼垛機(jī)器人現(xiàn)狀研究 引言 碼垛機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)包裝和物流自動(dòng)化的關(guān)鍵裝備，針對(duì)生產(chǎn)線中各式產(chǎn)品的碼垛要求，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、高速、準(zhǔn)確、連續(xù)的碼垛作業(yè)，并能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度， 提高生產(chǎn)效率。因此，碼垛機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于飲料、食品、藥品、石化等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。 目前， ABB、 FANUC、 KUKA等主流機(jī)器人 廠家均擁有系列化的碼垛機(jī)器人產(chǎn)品，并壟斷了國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)；而在國(guó)內(nèi)，碼垛機(jī)器人的研究才剛剛起步，國(guó)產(chǎn)的、成熟的、產(chǎn)業(yè)化的碼垛機(jī)器人產(chǎn)品還未出 現(xiàn) 。本文參考國(guó)內(nèi)外知名品牌機(jī)器人，通過(guò)分析已有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究各品牌機(jī)器人的本體性能參數(shù)，大致明確了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本指標(biāo)，為碼垛機(jī)器人開(kāi)發(fā)提供參考 。 結(jié)構(gòu)分析 與通用型機(jī)器人不同，碼垛機(jī)器人有獨(dú)特的作業(yè)特點(diǎn)：搬運(yùn)物料實(shí)現(xiàn)空間內(nèi)的平移和水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，無(wú)需進(jìn)行物料的翻轉(zhuǎn)，因而采用了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。下面以 KUKA的 ICR180— 2PA為例，對(duì)碼垛機(jī)器人一般所采用的結(jié)構(gòu) 形式進(jìn)行分析。 KR180— 2PA最大負(fù)載總質(zhì)量為 180 kg，采用 4軸鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，由 6部分組成：基座、腰轉(zhuǎn)部件、大臂、小臂、腕部和工具法蘭，由 JT JT JT3和 JT4共 4個(gè)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)形式如圖 l所示。其中， JTl驅(qū)動(dòng)腰部轉(zhuǎn)件實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， JT2和 JT3分別驅(qū)動(dòng)大臂和小臂的擺動(dòng)， JT4驅(qū)動(dòng)工具法蘭 旋轉(zhuǎn)。各關(guān)節(jié)由交叉滾子軸承承載，利用交流伺服電機(jī) +精密 RV減速器驅(qū)動(dòng)。根據(jù)物料形狀特點(diǎn)，可以在工具法蘭配置不同的抓手。機(jī)器人末端工具法蘭的位置，通過(guò)控制 JT JT2和 JT3關(guān)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)；末端工具法蘭的姿態(tài)， 則通過(guò)控制 JT1和 JT4關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)保證；在腕部姿態(tài)的控制上，采用了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。通過(guò)兩組平行四連桿傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了 JT4軸線與 JT1軸線始終保持平行，使腕部始終保持垂直于地面的姿態(tài)。 本體性能研究 碼垛機(jī)器人主要用于搬運(yùn)重載物體實(shí)現(xiàn)大空間轉(zhuǎn)移，且高速度、高精度運(yùn)行，其本體的主要性能參數(shù)包括負(fù)載能力、工作空間、運(yùn)動(dòng)性能、重復(fù)定位精度等。這些性能參數(shù)選擇的合理與否，將直接關(guān)系碼垛機(jī)器人本體開(kāi)發(fā)的成敗。以下通過(guò)分析比較已有碼垛機(jī)器人產(chǎn)品的性能參數(shù)，基本明確了碼垛機(jī)器人本體開(kāi)發(fā)中的各項(xiàng)性能指標(biāo) 。 負(fù)載能力 負(fù)載總質(zhì)量表明了機(jī)器人搬運(yùn)重物的能力，它取決于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸和驅(qū)動(dòng)容量，還與機(jī)器人的運(yùn)行速度有關(guān)。按照負(fù)載總質(zhì)量能力劃分，各機(jī)器人廠家均形成了完整的碼垛機(jī)器人規(guī)格系列，表 l列出了 ABB、 FANUC、 KUKA、 YASKAWA、KAWASAKI這 5大品牌的四軸碼垛機(jī)器人負(fù)載系列 表 1 各品牌碼垛機(jī)器人的負(fù)載總質(zhì)量系列規(guī)格表（單位 :kg） ABB 30 110 180 250 450 700 KUKA 40 100 180 FANUC 40 160 300 450 700 YASKAWA 50 160 KAWASAKI 130 250 在包裝行業(yè)，對(duì)于碼垛機(jī)器人的需求主要集中在 100～ 300 kg負(fù)載總質(zhì)量范圍內(nèi)。而在這一區(qū)間里，各品牌一般擁有大小兩種規(guī)格的機(jī)型，且采用統(tǒng)一的外形尺寸與機(jī)械結(jié)構(gòu)，只需替換伺服電機(jī)與減速器，即可實(shí)現(xiàn)型號(hào)間互換。如 ABB的IRB660— 180和 IRB 660— 250、 KUKA的 KR 100— 2 PA和 KR180— 2PA、 FUANC的 M一 410iB／ 16
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