全伺服直接驱动的自动化折弯单元的研发

摘要

自动化折弯单元是一种自动化的钣金折弯加工中心,能够代替人工实现金属板材的自动折弯、自动上下料等功能。本文设计并开发了一种全伺服直接驱动的自动化折弯单元,该单元由全伺服直接驱动数控折弯机、悬臂式直角坐标型折弯机器人以及其他辅助装置等组成。
　　首先,针对金属板材折弯技术和折弯工艺的要求,提出了全伺服直接驱动的自动化折弯单元的总体技术方案,并对折弯单元的主要组成部分进行了简要的描述。
　　在综合分析全伺服折弯机的工作原理、基本结构、技术特点以及折弯精度的影响因素的基础上,明确了全伺服折弯机的技术性能指标。然后,提出了一种采用带轮组传动的折弯机滑块传动技术,完成了全伺服折弯机主要部件的结构设计,并采用Ansys软件对机身结构和滑块结构进行了静力学分析,根据分析的结果进行了结构的改进。
　　针对折弯加工工艺的特点和折弯机器人的技术要求,进行了折弯机器人的结构设计和控制系统总体设计。完成了对折弯机器人本体结构的优化设计和主要部件的选型;同事根据折弯工艺要求,完成了开放式、模块化的折弯机器人控制系统软硬件的设计开发。
　　为了提高折弯机器人对数控折弯机折弯动作跟随的精确性和同步性,研究了一种基于折弯机滑块实时位置的折弯随动路径规划与运动控制技术。通过使用 MATLAB软件进行了折弯随动算法的仿真分析,获得了较好的理论路径。设计开发了折弯机滑块位置采集模块,并将设计开发的算法集成到了机器人控制系统中。
　　最后,采用自主开发的自动化折弯单元样机,完成了折弯随动实验和折弯对比实验。实验结果表明,应用本文提出的折弯随动方法而开发的自动化折弯单元具有较高的跟随精度,机器人的实际运动轨迹与理论轨迹非常接近,误差小于0.3mm;与人工折弯相比,采用自动化折弯单元进行折弯加工能够获得更高的折弯加工精度和更好的产品一致性。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 金属板材折弯技术概述

1.3 自动化折弯单元概述

1.4 本文的研究内容和主要创新点

1.5 本文的组织结构

第二章 自动化折弯单元总体技术研究

2.1 自动化折弯单元设计要求及参数

2.2 自动化折弯单元的总体方案

2.3 自动化折弯单元主要组成部分分析

2.4 本章小结

第三章 全伺服折弯机结构设计与优化

3.1 全伺服折弯机特点及其精度分析

3.2 全伺服折弯机结构设计

3.3 折弯机静力学分析及优化

3.4 本章小结

第四章 折弯机器人的结构设计与系统开发

4.1 折弯机器人技术指标及要求

4.2 折弯机器人结构设计

4.3 折弯机器人控制系统开发

4.5 本章小结

第五章 折弯随动关键技术研究与实验

5.1 折弯随动总体方法

5.2 折弯位置采集模块

5.3 折弯随动路径规划与仿真分析

5.4 折弯随动控制程序

5.5 自动化折弯单元折弯实验及分析

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文