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自動式沖壓機械手性能的評判指標?

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在沖壓生產的自動化改造中,以自動沖壓機械手的應用最為普及。然而,在選擇和購買沖壓機械手時,又有哪些參數指標需要我們了解的呢?這里沁峰就和大家說一說。表示自動沖壓機械手特性的基本參數和性能指標主要有:工作空間、自由度、有效負載、運動精度、運動特性、動態特性等。
l 工作空間(Workspace)
是指機械手臂桿的特定部位在一定條件下所能到達空間的位置集合。工作空間的性狀和大小反映了沖壓機械手工作能力的大小。理解機械手的工作空間時,要注意以下幾點:
1、通常沖壓機械手說明書中表示的工作空間指的是手腕上機械接口坐標系的原點在空間能達到的范圍,也即手腕端部法蘭的中心點在空間所能到達的范圍,而不是末端執行器端點所能達到的范圍。因此,在設計和選用時,要注意安裝末端執行器后,機械手實際所能達到的工作空間。
2、沖壓機械手說明書上提供的工作空間往往要小于運動學意義上的最大空間。這是因為在可達空間中,手臂位置不同時有效負載、允許達到的最大速度和最大加速度都不一樣,在臂桿最大位置允許的極限值通常要比其他位置的小些。此外,在最大可達空間邊界上可能存在自由度退化的問題,此時的位置稱為奇異位形,而且在奇異位形周圍相當大的范圍內都會出現自由度退化現象,這部分工作空間在機械手工作時都不能被利用。
3、除了在工作空間邊緣,實際應用中的沖壓機械手還可能由于受到機械結構的限制,在工作空間的內部也存在著臂端不能達到的區域,這就是常說的空洞或空腔。空腔是指在工作空間內臂端不能達到的完全封閉空間。而空洞是指在沿轉軸周圍全長上臂端都不能達到的空間。
l 運動自由度(Freedom of motion)
是指沖壓機械手在空間運動所需的變量數,用以表示機械手動作靈活程度的參數,一般是以沿軸線移動和繞軸線轉動的獨立運動的數目來表示。
自由物體在空間有六個自由度(三個轉動自由度和三個移動自由度)。機械手的自由度數目越多,功能就越強。沖壓機械手通常具有4—6個自由度。當機械手的自由度增加到對末端執行器的定向和定位不再起作用時,便出現了冗余自由度。冗余度的出現增加了機械手工作的靈活型,但也使控制變得更加復雜。
沖壓機械手在運動方式上,可以分為直線運動(簡記為P)和旋轉運動(簡記為R)兩種,應用簡記符號P和R可以表示機械手運動自由度的特點,如RPRR表示機械手具有四個自由度,從基座開始到臂端,運動的方式依次為旋轉-直線-旋轉-旋轉。此外,沖壓機械手的運動自由度還有運動范圍的限制。
l 有效負載(Payload)
是指沖壓機械手在工作時臂端可能搬運的物體重量或所能承受的力或力矩,用以表示機械手的負荷能力。
機械手在不同位置時,允許的最大可搬運重量是不同的,因此沖壓機械手的額定可搬運重量是指其臂桿在工作空間中任意位置時端部都能搬運的最大重量。
l 運動精度(Accuracy)
沖壓機械手的精度主要涉及位置精度、重復定位精度、軌跡精度、重復軌跡精度等。
位置精度是指指令位置和從同一方向接近該指令位置時的實到位置中心之間的偏差。重復定位精度是指對同指令位置從同一方向重復響應n次后實到位置的不一致程度。
軌跡精度是指機械手從同一方向n次跟隨指令軌跡的接近程度。軌跡重復精度是指對一給定軌跡在同方向跟隨n次后實到軌跡之間的不一致程度。
l 運動特性(Sped)
速度和加速度是表明機械手運動特性的主要指標。在機械手說明書中,通常提供了主要運動自由度的最大穩定速度,但在實際應用中單純考慮最大穩定速度是不夠的,還應注意其最大允許加速度。
l 動態特性(dynamic characteristics)
結構動態參數主要包括質量、慣性矩、剛度、阻尼系數、固有頻率和振動模態。
設計時應該盡量減小質量和慣量。對于沖壓機械手的剛度,若剛度差,機械手的位置精度和系統固有頻率將下降,從而導致系統動態不穩定;但對于某些作業,適當地增加柔順性是有利的,最理想的情況是希望機械手臂桿的剛度可調。增加系統的阻尼對于縮短振蕩的衰減時間、提高系統的動態穩定性是有利的。提高系統的固有頻率,避開工作頻率范圍,也有利于提高系統的穩定性。
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