條形石板材磨機自動上下料裝備設計及其軌跡規(guī)劃.pdf

1、石板材具有優(yōu)異的物理、化學性能，在建筑、裝飾等領域廣泛應用。隨著石材產業(yè)的迅猛發(fā)展，極大地促進了我國石材加工機械的繁榮。條形石板材磨機作為石板材研磨線的重要裝備，其磨拋過程均已實現(xiàn)自動化。針對條形石板材磨機的上下料操作，國外已有許多自動化和智能化裝備，但價格昂貴。國內石材機械企業(yè)模仿國外裝備，也研發(fā)了一些石板材自動上下料裝備，但和國外設備相比，其功能和性能還有較大差距。目前，我國大部分中小企業(yè)普遍采用人工或者簡易起重裝置實現(xiàn)石板材的上下

2、料操作。落后的石板材上下料方式已成為我國石材加工自動化、智能化進程中的一大障礙。加之石材加工車間作業(yè)環(huán)境惡劣，勞動強度過大，人力成本急劇攀升，極大地削弱了企業(yè)的競爭力。研發(fā)一套結構簡單、安全穩(wěn)定、智能化水平高的條形石板材磨機自動上下料裝備具有巨大的社會效益和經濟效益。
　　本課題研究的條形石板材磨機自動上下料裝備是根據(jù)條形石板材磨機的上下料操作空間、工藝特點和生產線設備布局，在借鑒國內外現(xiàn)有條形石板材磨機上下料裝備的基礎上創(chuàng)新設計

3、而成。對其關鍵結構進行了有限元靜態(tài)分析和優(yōu)化設計。同時針對國內外現(xiàn)有石板材上下料裝備上下料節(jié)拍與磨機不匹配及運行不穩(wěn)定的缺陷，對本裝備進行了運動學分析，并對其末端執(zhí)行器進行了軌跡規(guī)劃，改善了裝備的運動特性，提高了工作效率。
　　根據(jù)上下料裝備的設計要求，基于功能結構原理，采用模塊化設計完成裝備的總體方案，主要包括末端執(zhí)行器模塊、運動機構模塊、機架模塊、檢測模塊和控制模塊。利用氣缸推動末端執(zhí)行器，實現(xiàn)其翻轉運動，既能滿足石板材水平放

4、置時的上下料要求，還能滿足石板材豎直放置時的上下料要求。采用泡沫吸盤拾取板材，不會劃傷板材表面;吸盤采用4x6矩陣排布，且相互獨立，能適應不同規(guī)格板材的上下料，安全系數(shù)高。懸臂式結構設計占用空間小，適應性強。視覺位置檢測系統(tǒng)和“PC機+運動控制卡”的控制系統(tǒng)實現(xiàn)了裝備的自動化、智能化。利用Solidworks建立關鍵部件-機架的有限元模型，基于ANSYS Workbench對機架進行有限元分析;設置優(yōu)化參數(shù)和目標，通過ANSYS Wor

5、kbench的DOE模塊對機架進行了多目標優(yōu)化，使其在保證結構強度和剛度的前提下，質量減輕了17.41％，降低了制造成本。
　　基于D-H法建立了上下料裝備各運動機構的坐標系，為末端執(zhí)行器的軌跡規(guī)劃及控制奠定基礎。在直角坐標空間中分別對末端執(zhí)行器X/Y方向的平動和Z軸的旋轉運動進行了正弦加速度模式、多項式加速度模式和修正梯形加速度模式軌跡規(guī)劃，且分別采用直角門字路徑和帶過渡圓弧的門字路徑。通過ADAMS和Matlab仿真表明，采用