近幾年來，機(jī)床行業(yè)發(fā)展很快，技術(shù)水平有了很大的提高，與國(guó)外的差距變得越來越小，尤其是加工中心機(jī)床開始引用桁架機(jī)械手后發(fā)展速度特別快。采用桁架機(jī)械手輸送的柔性加工自動(dòng)線，可以大大提高數(shù)控企業(yè)的生產(chǎn)效率，推動(dòng)由桁架式機(jī)械手輸送的柔性加工自動(dòng)線向國(guó)際水準(zhǔn)邁進(jìn)。
桁架機(jī)械手主要實(shí)現(xiàn)機(jī)床制造過程的完全自動(dòng)化，并采用了集成加工技術(shù)，適用于生產(chǎn)線的上下料、工件翻轉(zhuǎn)、工件轉(zhuǎn)序等。桁架機(jī)械手由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。按機(jī)器人結(jié)構(gòu)分類為直角坐標(biāo)型，機(jī)械手沿二維直角坐標(biāo)系移動(dòng)。
主體部分通常采用龍門式結(jié)構(gòu)，由Y向橫梁與導(dǎo)軌、Z向滑枕、十字滑座、立柱、過渡連接板和基座等部分組成，Z向的直線運(yùn)動(dòng)皆為交流伺服電動(dòng)機(jī)通過蝸輪減速器驅(qū)動(dòng)齒輪與Y向橫梁、Z向滑枕上固定的齒條作滾動(dòng)，驅(qū)動(dòng)移動(dòng)部件沿導(dǎo)軌快速運(yùn)動(dòng)。
移動(dòng)部件為質(zhì)量較輕的十字滑座和z向滑枕，滑枕采用由鋁合金拉制的型材。橫梁采用方鋼型材，在橫梁上安裝有導(dǎo)軌和齒條，通過滾輪與導(dǎo)軌接觸，整個(gè)機(jī)械手都懸掛在其上。
桁架機(jī)械手的控制核心通過工業(yè)控制器(如：PLC，運(yùn)動(dòng)控制，單片機(jī)等)實(shí)現(xiàn)。通過控制器對(duì)各種輸入(各種傳感器，按鈕等)信號(hào)的分析處理，做出一定的邏輯判斷后，對(duì)各個(gè)輸出元件(繼電器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，指示燈等)下達(dá)執(zhí)行命令，完成X，Y，Z三軸之間的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，以此實(shí)現(xiàn)一整套的全自動(dòng)作業(yè)流程。
由于桁架機(jī)械手輸送的速度快、加速度大、加減速時(shí)間短，當(dāng)輸送較重的工件時(shí)，由于慣量大，伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)要有足夠的驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)的能力，支撐元件也要有足夠的剛度及強(qiáng)度。只有這樣，才能使伺服電動(dòng)機(jī)滿足桁架機(jī)械手輸送的高響應(yīng)、高剛度及高精度要求。
在選擇合適伺服電動(dòng)機(jī)的情況下，根據(jù)物料運(yùn)動(dòng)的距離和運(yùn)行節(jié)拍，計(jì)算出伺服系統(tǒng)的位移和軌跡，對(duì)驅(qū)動(dòng)器PID參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
數(shù)控機(jī)床桁架機(jī)械手根據(jù)接收到的位移、速度指令，經(jīng)變化、放大并調(diào)整處理后，傳遞給運(yùn)動(dòng)單元，通過光纖傳感器對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，在高速搬運(yùn)過程中，運(yùn)動(dòng)部件在極短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)給定的速度，并能在高速行程中瞬間準(zhǔn)停，通過高分辨率絕對(duì)式編碼器的插補(bǔ)運(yùn)算，控制機(jī)械誤差和測(cè)量誤差對(duì)運(yùn)動(dòng)精度的影響。
由于被輸送的工件不同，質(zhì)量也不同，因此，數(shù)控機(jī)床桁架機(jī)械手有多種規(guī)格和系列。在選擇時(shí)，根據(jù)被輸送工件的質(zhì)量，加工的節(jié)拍來選取。但機(jī)械手的手臂，夾持方式，則根據(jù)被輸送工件的形狀、結(jié)構(gòu)及機(jī)床夾具定夾方式來設(shè)計(jì)。
