静弯曲刚度是考量桁架机械手特性的关键指标值

发布日期：2020-09-18 作者：点击：

自动化桁架机械手是柔性生产线中物流输送系统中的一个重要组成部分，其在高空中把被加工零件从一台机床运送到另一台机床上，并执行机床的自动上下料。如图所示，自动化桁架机械手多是采用龙门式结构，由Y向横梁与导轨、Z向滑枕、十字滑座、立柱、过渡连接板和基座等部分组成，Y轴和Z轴基本采用滚轮导轨和齿轮齿条传动系统，并安装在高强度的铝型材或钢架横梁基础上。

自动化桁架机械手的工作状态和使用寿命同其结构的动态特性有很大的关系，因此有必要对其进行详细的动态特性分析。动态特性的理论分析和实验研究，采用的主要方法是模态分析法，包含如下三大部分。

静刚度是衡量桁架机械手性能的重要指标。根据桁架结构，当滑枕沿竖直方向移动到最下端时，其伸出量最大，此时变形也最大，所以整机的静刚度分析选择此时机械手的位置来计算，可计算出滑枕最下端沿各个轴向的静位移量：

X轴向：0.210mm

Y轴向：0.190mm

Z轴向：0.010mm

淮南自动化桁架机械手

由计算结果可知，整个机构在X方向的变形量最大，刚度较弱，这是由于滑枕承载时，横梁产生了扭曲变形所致。滑枕也是该机械手静刚度的薄弱环节，可以采用加强筋或增加横梁的壁厚等措施来提高静刚度。

模态分析用于确定结构的固有频率和振型，其作用不仅是为了避免各机械零件和结构在工作时发生共振，比如横梁水平方向的弯曲振动和横梁的扭矩变形的模态分析：

横梁较低的弯曲刚度给系统动态特性带来的影响大。由于十字滑座和滑枕随着横梁一起振动和扭曲，将影响安装在滑枕下端机械手部的定位精度，导致自动化桁架机械手在上下料时产生较大的偏差，从而影响工件在机床上的准确定位。此外，横梁的弯曲变形和扭曲变形直接影响固定在横梁上的导轨的直线度和平行度，也对自动化桁架机械手的定位精度产生影响。