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机器人液压驱动系统:数控机床上下料机械手设计

发表时间:2016-06-11
伽达机械手配件讯:机器人液压驱动系统之数控机床上下料机械手设计分享。

液压系统自1962年在世界上第一台机器人中应用到现在,已在工业机器人中获得了广泛的应用。

目前,虽然在中等负荷以下的工业机器人中大量采用电机驱动系统,但是在简易经济型、重型的工业机器人和喷涂机器人中采用液压系统的还仍然占有很大的比例。 
 
液压系统在机器人中所起的作用是通过电-液转换元件把控制信号进行功率放大,对液压动力机构进行方向、位置、和速度的控制,进而控制机器人手臂按给定的运动规律动作。

液压动力机构多数情况下采用直线液压缸或摆动马达,连续回转的液压马达用得很少。

在工业机器人中,中、小功率的液压驱动系统用节流调速的为多,大功率的用容积调速系统。

节流调速系统,动态特性好,但是效率低。容积调速系统,动态特性不如前者,但效率高。机器人液压驱动系统包括程序控制和伺服控制两类。 
 
1.程序控制机器人的液压系统
 
这类机器人属非伺服控制的机器人,在只有简单搬运作业功能的机器人中,常常采用简易的逻辑控制装置或可编程控制器对机器人实现有限点位的控制。这类机器人的液压系统设计要重视以下方面: 
 
(1)液压缸设计:在确保密封性的前提下,尽量选用橡胶与氟化塑料组合的密封件,以减小摩擦阻力,提高液压缸的寿命。 
 
(2)定位点的缓冲与制动:因为机器人手臂的运动惯量比较大,在定位点前要加缓冲与制动机构或锁定装置。 
 
(3)对惯量比较大的运动轴的液压缸两侧最好加设安全保护回路,防止因碰撞过载而损坏机械结构。 
 
(4)液压源应该加蓄能器,以利于多运动轴同时动作或加速运动提供瞬时能量储备。 
 
2.伺服控制机器人的液压系统
 
具有点位控制和连续轨迹控制功能的工业机器人,需要采用电-液伺服驱动系统。其电-液转换和功率放大元件有电-液伺服阀,电-液比例阀,电-液脉冲阀等。

由以上各类阀件与液压动力机构可组成电-液伺服马达,电-液伺服液压缸,电-液步进马达,电-液步进液压缸,液压回转伺服执行器(RSA-Rotory Serve Actuator)等各种电-液伺服动力机构。

根据结构设计的需要,电-液伺服马达和电-液伺服液压缸可以是分离式,也可以是组合成为一体。

如果是分离式的连接方式,要尽量缩短连接管路,这样可以减少伺服阀到液压机构间的管道容积,以增大液压固有频率。 
 
在机器人的驱动系统中,常用的电-液伺服动力机构是电-液伺服液压缸和电-液伺服摆动马达,也可以用电-液步进马达。

液压回转执行器是一种由伺服电机,步进电机或比例电磁铁带动的一个安放在摆动马达或连续回转马达转子内的一个回转滑阀,通过机械反馈,驱动转子运动的一种电-液伺服机构。

它可安装在机器人手臂和手腕的关节上,实现直接驱动。它既是关节机构,又是动力元件。

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