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国产三自由度数控车床上下料机器人结构特点及工作原理

     应用于机床上下料的工业机器人其结构包括底座、箱体、伸出臂及末端执行器四个部分组成,考虑到自动化改造过程的经济性,机器人在满足实际使用要求的情况下,采用了三自由度结构方式,其三个自由度分别为:

(1)、底座与箱体之间的旋转运行,运动范围为0-100o,命名为J1轴

(2)、伸出臂相对于箱体的直线往返运动,运动范围为0-140mm,命名为J2轴

(3)、伸出臂相对箱体的旋转运动,运动范围为-100~100o,命名为J3轴

数控车床上下料机器人2.jpg

      J1、J3轴由伺服电机带动摆线减速器运动实现,J2轴由伺服电机带动滚珠丝杠运动实现,上下料机器人末端执行机构由一个旋转气缸及两个气动机械夹爪组成,两个气动机械夹爪分别应用于取料和放料作业。配合旋转式料仓,上下料机器人与数控机床共同组成一套柔性自动化加工单元,该 加工单元工作流程如下:

(1)、运动机器人J1、J3轴,机器人末端卡爪定位于旋转式料仓之上

(2)、料仓推料装置将待加工零件推送至待夹取位置

(3)、机器人J2轴运动至零件待夹取位置,夹取零件

(4)、运动机器人J1、J2、J3轴,机器人将待加工零件搬运至机床卡爪

(5)、机器人末端的旋转气缸旋转至180o将夹料的空卡爪对准机床卡盘,运动J2轴,实现对已加工完成的零件下料运作

(6)、旋转气缸再次旋转180o,将从料盘处夹取过来的待加工零件对准机床卡盘,通过运动J2轴,完成上料运作

(7)、机器人移出机床,并将已加工件放到旋转料仓处,同时机床待加工零件进行加工。

数控车床上下料机器人1.jpg

       数控车床上下料机器人巧妙地利用了J1、J3两个旋转轴来实现工件的空间定点搬运功能,同时充分 利用了J2直线运动轴来实现对工件的取料、放料、上料、下料功能。相比常规的六关节自由度机器人来说,大大地提高了运动轴的作用效率,降低了机器人和自动化产线改造的成本。从工作节拍上来看,三自由度的机器人仅利用了两个旋转轴料现搬运工作,其对控制系统的要求更低,可实现更高的单轴速度运行。另外,其配置的气支机械卡爪,通过简单的夹持手指设计,能够适合不同零件的尺寸要求,基本能满足常见的轴类、盘类零件的加工。


国产三自由度数控车床上下料机器人参数:

数控车床上下料机器人3.jpg


     综上所述,机器人通过更为简洁的结构设计,利用三个自由度替代六自由度机器人来实现简单的机床上下料作业,其经济性与通用性使用它在市场上具有广阔的应用前景。针对零部件、轴承内外圈、齿轮、法兰盘等盘类零件和电机轴、阀芯等轴类零件,该机器人可以现无人加工。


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