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轻型碳纤维抓手,适用于工业机器人和协作机器
发布时间:2021-01-19 10:32 | 浏览次数:


 
抓取器涉及并入机器人手臂中的特定零件,该机器人零件用于搬运物体并将其放置在指定位置。
可以使用不同类型的抓取器,例如类似于人手指的抓取器或包含在机器人手臂固定板上的橡胶吸盘。
夹爪的设计目的是承载不同的物体,并且在按计划将包装好的货物放置在托盘上时,经常用在用吸盘进行纸箱或纸板的堆垛或搬运过程中。
夹爪通常用于许多行业和过程,包括:
  • 码垛和包装货物– EOLP(线尾码垛)和取放应用;
  • 木工行业–刨光木材和镶板的处理;
  • 建筑业–堆垛砖块/空心砖石单元;
  • 汽车工业–装配线。

轻巧的工业级机器人用碳纤维抓手

 
抓取器的重量对于机器人的运行速度,负载下的手臂操作范围,机器人手臂轴承的使用寿命以及手臂的负载能力至关重要。规则很简单:抓爪重量越重,性能就越差。因此,寻找同时具有高刚度的超轻材料至关重要。
夹爪/吸盘通常由铝制成。铝的重量是钢的3倍,可以轻松进行CNC加工-适用于软金属。
但是,现在可以买到的材料比铝(例如碳纤维)具有更轻的重量和更高的刚度。
碳纤维比铝轻约42%,并具有很高的刚度。碳纤维组件的刚度取决于所用材料的类型。
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用预浸料技术和0/90机织标准织物制成的碳纤维复合材料的刚度为90.5 GPa。刚度(杨氏模量),而铝的刚度为69 GPa。
标准碳纤维复合材料的刚度比铝高30%, 而重量42%。
高模量航空航天单向(UD)碳纤维零件的强度甚至是铝的3-4倍。这种织物的价格是标准碳纤维的几倍,但是却为减轻重量和提高刚度提供了许多可能性。

碳纤维如何用于抓手和工业机器人?

 
碳纤维薄板最常用于轻型抓手/气动吸盘的制造。

与铝相比,碳纤维抓手/机器零件提供的优势:

  • 重量减少约42%
  • 刚度提高了约30%
  • 更高的负载能力和负载臂的工作范围
  • 手臂操作速度更高–改善了机器人性能(周期时间短)
  • 延长齿轮/轴承的使用寿命
  • 引人入胜的外观在竞争中脱颖而出,并被认为是最先进的工程解决方案-塑造营销
碳纤维通常用于第二领域,涉及工业用途的机械臂,旨在确保超轻的结构和出色的强度。
实施夹具“减轻重量”:
  • 拆卸执行器
  • 拆卸导轨和直线轴承
  • 铝板的附加加工
  • 用快速紧固件组装钢板而不是铝制零件
经过修改后,抓手的重量在10kg以下。组装并重新投入运行后,性能明显改善,但5轴运动不规则,从而无法精确收集和处理零件。
 
夹爪“减轻重量”的延续
但是,考虑到夹持器没有用于同时从模具层收集零件的致动器,夹持器的重量仍然过大。操作过程中出现不规则和延迟的性能是不可避免的。

 

 
进一步的抓手“减轻重量”
  • 碳纤维薄板厚度比铝薄1mm
  • 减少用于碳纤维板连接的铝型材的长度
  • 用更轻的接头代替T型接头和空气接头
因此,每张碳纤维板重约0.7千克。进一步的改进使夹具的重量减少到7.5kg以下。但是,使用碳纤维部件可使抓爪的重心偏移188毫米,这使机器人的负载能力从8kg增加到了约10.5kg。
由于使用了碳纤维板,我们:
  1. 减轻了工具(夹具)的总重量;
  2. 获得重心的位置,使机器人可以运行;
  3. 配备机械手的机器人比原来的机械手轻(14公斤),操作速度更高,这意味着它无需使用执行器即可达到目标目标(机器周期时间);
  4. 减轻了负载,减少了磨损,提高了可靠性。
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