條形石板材磨機(jī)自動上下料裝備設(shè)計及其軌跡規(guī)劃.pdf

1、石板材具有優(yōu)異的物理、化學(xué)性能，在建筑、裝飾等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。隨著石材產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，極大地促進(jìn)了我國石材加工機(jī)械的繁榮。條形石板材磨機(jī)作為石板材研磨線的重要裝備，其磨拋過程均已實(shí)現(xiàn)自動化。針對條形石板材磨機(jī)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(nèi)石材機(jī)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(shè)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(shí)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(jìn)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(qiáng)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(jié)構(gòu)簡單、安全穩(wěn)定、智能化水平高的條形石板材磨機(jī)自動上下料裝備具有巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
　　本課題研究的條形石板材磨機(jī)自動上下料裝備是根據(jù)條形石板材磨機(jī)的上下料操作空間、工藝特點(diǎn)和生產(chǎn)線設(shè)備布局，在借鑒國內(nèi)外現(xiàn)有條形石板材磨機(jī)上下料裝備的基礎(chǔ)上創(chuàng)新設(shè)計

3、而成。對其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元靜態(tài)分析和優(yōu)化設(shè)計。同時針對國內(nèi)外現(xiàn)有石板材上下料裝備上下料節(jié)拍與磨機(jī)不匹配及運(yùn)行不穩(wěn)定的缺陷，對本裝備進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析，并對其末端執(zhí)行器進(jìn)行了軌跡規(guī)劃，改善了裝備的運(yùn)動特性，提高了工作效率。
　　根據(jù)上下料裝備的設(shè)計要求，基于功能結(jié)構(gòu)原理，采用模塊化設(shè)計完成裝備的總體方案，主要包括末端執(zhí)行器模塊、運(yùn)動機(jī)構(gòu)模塊、機(jī)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(shí)現(xiàn)其翻轉(zhuǎn)運(yùn)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(dú)立，能適應(yīng)不同規(guī)格板材的上下料，安全系數(shù)高。懸臂式結(jié)構(gòu)設(shè)計占用空間小，適應(yīng)性強(qiáng)。視覺位置檢測系統(tǒng)和“PC機(jī)+運(yùn)動控制卡”的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了裝備的自動化、智能化。利用Solidworks建立關(guān)鍵部件-機(jī)架的有限元模型，基于ANSYS Workbench對機(jī)架進(jìn)行有限元分析;設(shè)置優(yōu)化參數(shù)和目標(biāo)，通過ANSYS Wor

5、kbench的DOE模塊對機(jī)架進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化，使其在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的前提下，質(zhì)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(yùn)動機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系，為末端執(zhí)行器的軌跡規(guī)劃及控制奠定基礎(chǔ)。在直角坐標(biāo)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(zhuǎn)運(yùn)動進(jìn)行了正弦加速度模式、多項(xiàng)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