小型多关节工业机器人设计- .pdf

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1、ogy小型多关节工业机器人设计四川普什宁江机床有限公司研发院(都江堰611830)赵军小型多关节工业机器人特点(1)高精度工业机器人各关节的传动平稳性、重复定位精度是工业机器人性能主要指标，在小型图2手腕外形轴侧投影多关节装配工业机器人本体结构设计中，突破机械传统设计观念，采用大减速比高精度的摆线减速机，通过伺服电动机直接与摆线减速机相联接，驱动工业机器人关节运动，改善工业机器人原有的传通用机床研究所所长赵军动链长，传动结构复杂，传动误差火的缺点。通过数控系统对位置误差及反向间隙进行补偿，保证工工业机器人与自动供料装置、物流线连接组成业机器人位

2、置重复精度不大于±0．05mm。自动装配单元，完成自动化物流生产线上的装配作小型多关节工业机器人采用自制复合型、高精业。小型多关节工业机器人为数控五轴关节坐标形度十字交叉滚子轴承如图3所示，因轴承中圆柱滚式，运动关节轴采用带编码器交流伺服电动机驱子在呈90。的V形沟槽滚动面上相互垂直的排列，动，半闭环位置反馈的开放式数控系统。交流伺服轴承可承受径向负荷、轴向负荷及倾覆力矩等所有电动机直接驱动摆线减速机、谐波减速器等机构，方向的负荷。内外圈的尺寸最大限度地小型化，最大限度地减少传动误差；各关节主支撑回转导轨外圈采用两体分割的构造，轴承预紧量可调整

3、，通采用高精度、高刚性的十字交叉滚柱轴承，保证关过施加预紧负荷，而获得高刚性、高精度，轴承回节运动的灵活及工业机器人高精度重复定位；配置转、轴向跳动精度不大于±0．01mm。该轴承应用不同的手指附件装置可满足自动化物流生产线的装于工业工业机器人的关节回转部位，从而缩小工业配工序要求，适用于汽车、摩托车、工程机械及家机器人关节支撑件安装空间及简化支撑结构，提高电行业自动化生产线上。小型多关节工业机器人的工业机器人传动刚性及运动几何精度。外形尺寸及运动空间位置如图1所示，手腕外形轴侧投影如图2所示。班Z图3十字交叉滚子轴承结构l5O／。小、]一兰=

4、{=i＼l6o1‘5【】29．＼80(2)模块化设计为扩大开发出的工业机器人自身通用性，适应不同自动化生产线的要求，将交。流伺服电动机、摆线减速机及十字交叉滚子轴承集成化、模块化设计如图4所示，与物流系统自动线的针对性、单一准确性相结合，达到柔性可调和高图1外形尺寸及运动空间位置效、高精度的目的。冬厦k1r。TT专题技术上opicalTechnology根据工业机器人的不同功能需求、不同负荷及工业机器人的主要技术规格参数精度要求进行模块化组合，模块之间具有统一的、参数-，1轴轴轴轴轴标准化的界面，达到缩短设计制造周期、降低制造结构形式多关节型式

5、数控轴数5轴成本的目的。最大运动范围R／mm690工业机器人控手部负荷质量／kg3制系统预留与外界重复定位精度／mm±0．O5设备相连接的各类机械部分重量／kg120I／0接口，如：I／O运动范围(。)320180260300720Precess插接头式、运动转速(。／s)150130200360360I／0M0dulea插槽工业机器人本体设计式、I／OMOduleb整体式、I／OLink图4关节模块组合小型多关节工业机器人总体布置如图6所示，Adupter等，以便于1．摆线减速机2．十字交叉滚子轴承工业机器人对于不同的自动线而各异，但其基本组

6、3．交流伺服电动机物流系统自动线连成是一样的。一般是由工业机器人本体、工业机器接，适应工业机器人可重构化及满足自动化生产线人电气控制系统、带力传感器机械手指、视觉系柔性化要求。统、工业机器人专用控制软件等组成，其基本框架(3)高速度工业机器人快速直线移动速度如图7所示。1500mm／s，满足自动生产线高节拍的工作效率要求。在额定负载和最大速度条件下，工业机器人按图5所示轨迹从点运动]i!lJD点，并从D点返回到点(按AcID—DCBA)进行循环运动。用仪表计时，其结果不大于4s，可适应自动生产线5s／件高生图5运动速度测试产节拍的要求。图6工业

7、机器人总体布置(4)控制系统高柔性装配工业机器人应用得1．机器人本体2．电器控制柜3．示教盘4．操作台面好坏，控制策略与方法及其对应软硬件系统是关键。将工业机器人控制系统按“工业机器人群”考l小型多关节lI工业机器人I虑，其控制既能适应群体系统控制，也能保证各独立工业机器人之间的协调配合，同时每个独立工业I机器人II力传感器Il视觉Il电气控Il专用控I机器人的控制方式和结构，能方便地实现与其他工I本体ll机械手指II系统体lI制系统Il制软件l业机器人或自动生产线的连接及通信。独立工业机图7小型多关节装配工业机器人基本组成器人的控制从系统的角

8、度出发，使之具有与其他工工业机器人本体各运动关节轴的结构设计：业机器人与设备的互联和协调的工作能力，以工程(1)J5轴轴为工业机器人手腕回转轴之数据库