L’estructura dels braços dels robots industrials inclou un braç gran i un braç petit, que no només admeten el canell i la mà, sinó que el que és més important, s’assegura que el robot es pugui moure d’una posició a una altra segons trajectòries precises. L’estructura, el rang de treball, la flexibilitat, la capacitat de càrrega i la precisió de posicionament del braç afecten directament el rendiment del robot.
1. Característiques del braç
Característiques: El braç dels robots industrials generalment té 2-3 graus de llibertat, incloent extensió, rotació, to o elevació. El braç d’un braç robòtic especialitzat generalment té 1-2 graus de llibertat, inclosa l’extensió, la rotació o el moviment de línia recta. (2) El pes del braç és relativament gran i la força és generalment complexa. Durant el moviment, porta directament les càrregues estàtiques i dinàmiques del canell, la mà i la peça (o eina), especialment durant el moviment d’alta velocitat, que generarà una gran força inercial, provocant impactes i afectant la precisió del posicionament. (3) El braç dels robots industrials s’instal·la generalment al cos juntament amb el sistema de control i el sistema d’accionament.
2. Requisits de disseny de braços
La forma estructural del braç s’ha de determinar a partir de factors com la forma de moviment del robot, agafant el pes, el grau de llibertat de moviment i la precisió del moviment. En dissenyar, cal destacar els requisits següents:
(1) La rigidesa ha de ser alta i hi hauria d’haver una capacitat de càrrega suficient. Quan el braç funciona, equival a un feix de voladís. Per evitar una deformació excessiva del braç durant el moviment, la forma transversal del braç s’ha de dissenyar raonablement. Generalment, els eixos buits s’utilitzen per fer que la barra del braç i la barra de guies, i els feixos d’I i l’acer del canal s’utilitzin per fer la placa de suport.
(2) Bona orientació. Per evitar la rotació relativa del braç al llarg de l’eix de moviment durant el moviment lineal i assegurar -se que s’ha d’instal·lar la direcció correcta de la mà, els dispositius de guia o les barres de braços en forma de quadrats, splines, etc.
(3) El pes ha de ser lleuger. Per millorar la velocitat de moviment del robot, cal minimitzar el pes de les parts mòbils del braç tant com sigui possible, per tal de reduir la inèrcia de rotació de tot el braç a l’eix de rotació.
(4) El moviment ha de ser suau i la precisió de posicionament ha de ser alta. A causa de la velocitat i el pes més elevat del moviment del braç, com més gran sigui l’impacte abans del posicionament causat per la força inercial, cosa que pot donar lloc a un moviment inestable i una baixa precisió de posicionament. Per tant, el pes del moviment del braç s’ha de minimitzar el màxim possible per fer que l’estructura sigui compacta i lleugera, alhora que es prenen alguna forma de mesures de tampó.
3. Mecanisme de braços de robots industrials
El braç d’un robot consisteix en un braç gran, un braç petit o múltiples braços. Els mètodes de conducció del braç inclouen principalment la conducció hidràulica, la conducció pneumàtica i la conducció elèctrica, entre els quals la forma de conducció elèctrica és universal. I el seu mecanisme de braç també és força ric, incloent el mecanisme telescòpic, el mecanisme de llançament i el mecanisme de rotació i aixecament del braç.
(1) Mecanisme telescòpic ARM
El moviment telescòpic del braç del robot es divideix en moviment lineal i el mètode de funcionament específic varia segons la longitud del traç. Quan el viatge és curt, el cilindre d’oli (vapor) s’utilitza per a la unitat directa. Quan el viatge sigui llarg, es pot triar utilitzar un mecanisme de doblatge que combina cilindres d’oli (vapor) amb transmissió de bastidors i pinyons, o bé utilitzar motors pas a pas i servo motors per conduir. També podeu considerar l’ús de femelles de cargol o cargols de bola per a la seva transmissió.
Per tal de millorar la rigidesa del braç i evitar que gira al voltant de l’eix o deformant -se durant l’estirament i el procés de contractació, és necessari afegir un dispositiu de guia a l’estructura del braç o dissenyar el braç en una forma quadrada o spline. Els dispositius de guia habituals inclouen canyes de guia úniques i canyes de doble guia.
A l'estructura telescòpica de la secció de braç de guia dual, el braç i el canell s'instal·len a l'extrem superior del cilindre hidràulic aixecant a través d'una placa de connexió. Quan les dues cambres del cilindre hidràulic d’acció de doble actiu s’omplen d’oli de pressió, empeny la vareta del pistó (és a dir, el braç) per fer un moviment recíproc lineal. La barra de guia es mou dins de la màniga de la guia per evitar que el braç es giri i, alhora, serveix com a canalització d’oli per al cilindre de rotació del canell i el cilindre hidràulic de subjecció de la mà. Degut al fet que el cilindre hidràulic telescòpic està situat entre dues barres de guia, la barra de guia porta la força de flexió, mentre que la barra del pistó només experimenta pressió a la tracció. Per tant, l’estructura és senzilla en termes d’estrès, suau en transmissió, d’aspecte net i bonic i d’estructura compacta.
(2) Mecanisme de pas del braç
El moviment del pas dels braços dels robots s’aconsegueix generalment mitjançant cilindres hidràulics de pistons i mecanismes de canya de connexió. El cilindre del pistó utilitzat per al moviment del pas del braç està situat a sota del braç i la seva vareta de pistó està connectada al braç amb una frontissa. El cos del cilindre està connectat a la columna mitjançant arracades de cua o eixos de passador mitjà, tal com es mostra a la figura següent.
El diagrama següent mostra el mecanisme del cilindre de pistó articulat per aconseguir el pas del braç. Mitjançant els cilindres de pistó articulats 5 i 7 i un mecanisme de biela de connexió, el braç petit 4 pot aconseguir un moviment de pas respecte al braç gran 6 i el braç gran 6 pot aconseguir un moviment de pas respecte a la columna 8.
(3) Mecanisme de rotació i aixecament del braç
Hi ha diverses formes estructurals disponibles per assolir el moviment de rotació dels braços de robot, inclosos els cilindres rotatius tipus Lade, els mecanismes de transmissió d’engranatges, els mecanismes de transmissió de la roda de roda i els mecanismes d’enllaç. Prenem el mecanisme del cilindre i el cremallera del pistó en el mecanisme de transmissió d’engranatges com a exemple per il·lustrar la rotació del braç.
En el mecanisme de transmissió d’engranatges, el mecanisme de cremallera d’engranatges condueix l’engranatge connectat al braç per realitzar un moviment rotatiu recíproc a través del moviment recíproc del cremallera d’engranatges, aconseguint així la rotació del braç. Aquest mecanisme de cremallera d’engranatges es pot impulsar per oli a pressió o gas comprimit. L’estructura de l’elevació i el moviment rotatiu es mostra al diagrama [Estructura de l’elevació del braç i el moviment giratori].
Les dues cambres del cilindre hidràulic del pistó s’omplen respectivament d’oli de pressió, cosa que condueix el pistó de cremallera 7 per moure’s cap endavant (vegeu la secció AA). Rack 7 malles amb l’engranatge 4, fent que l’engranatge 4 pateixi un moviment de rotació recíproc. A causa del fet que Gear 4, el cos del cilindre de braços 2 i la placa de connexió 8 estan connectades per cargols i la placa de connexió està fermament connectada al braç, és possible aconseguir el moviment de rotació del braç.
La barra del pistó del cilindre hidràulic elevador està connectada i fixada a la base de la màquina 6 a través de la coberta de connexió 5, i el cos del cilindre 2 es desplaça cap amunt i cap avall per la màniga guia.
És la investigació diligent d’un gran nombre d’investigadors que ha portat a la implementació contínua de projectes que impliquen robots industrials. La profunditat ha tingut un paper important en les aplicacions pràctiques. Els robots industrials tenen un paper crucial en la fabricació, la salut i fins i tot l'exploració espacial. Les diferents estructures de braços són adequades per a diferents escenaris industrials, impulsant el desenvolupament de la indústria moderna i millorant l'eficiència i la seguretat.