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標題: 機械臂行走軸（地軌）問題請教 [打印本頁]

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-4 21:59
標題: 機械臂行走軸（地軌）問題請教

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這是我們要做的機械臂地軌，想麻煩各位大俠幫忙審審結構，這樣的結構有什么錯誤、遺漏或是需要注意的事項。

容我介紹一下情況：

1.這是縱梁100*100*5mm的方管和橫梁80*40*5mm的矩形管拼焊的機架，上面墊焊15mm的鋼板，整體機架焊接完后退火，再機加工兩個導軌安裝面和齒條安裝面，最后鉆孔攻牙。
2.，這個產品比較特殊需要經常移動和后續加長，所以是產品是分段拼接的，目前首尾段1.5米，中間段1米，需要拼接就只需增加中間段，最長超過20米，拼接面端銑平和兩定位槽。
3.兩導軌中間面距離800mm，用45寬的導軌，m3的齒條，承載500kg的重物，我們期待的運行速度是3m/s。

其中我有幾個疑惑，也麻煩各位參謀參謀。
1.這樣的機架焊接后退火再機加工兩導軌安裝面，機架的強度是否足夠，平行度及平面度能否保證。
2.這樣的拼接方式是否過于理想，對工藝及安裝是否要求太高。
3.2條45寬導軌，4個滑塊，2條M3齒條，承載500kg的重物能否平穩運行。
3.由于結構限制，齒條齒面朝上安裝，與普遍安裝方式不一樣，不知運行是否有問題，是否會跳齒。

目前暫時能想到的就這些疑惑，后續可能需要再補充，問題可能有些籠統，但請各位大俠手下留情。
萬分感謝。

作者: oldpipe 時間: 2021-1-4 23:27
你的擔心都是必要的。但你只說了靜載荷，除此之外還會有動載荷，還有機械臂動作形成的載荷轉移。至于精度能不能保證，除了直接參與加工制造和質量管理的，就只有天知道了。我見過牛X哄哄的“設計師”，面對同樣的質疑一臉不屑，裝配后一輪動作下來，齒條上用手就能摸出鐵屑。導軌工作面目視都能看出擦痕。話說回頭，這種結構也不是“土發明”，（叫山寨也不妥當），原本不該這么菜的。說一千，道一萬，你的問題很明確：能保證嗎？問題的另一面是：搞加工的不能保證質量，難不成質量都是在圖紙上畫出來的？

作者: 蛋蛋超人 時間: 2021-1-5 00:07
我覺得精度只注意導軌安裝面還不夠，焊接后加工上表面沒問題，下表面怎么保證呢？塞墊片也得有個度吧

作者: zhufeng_hgp 時間: 2021-1-5 08:08
感覺這結構有點非主流，我們之前20幾米的天軌和地軌都不是這樣的。速度3m/s太快了，能達到1.5m/s就不錯了

作者: 滌生81428 時間: 2021-1-5 08:30
這種低軌設計目前大部分都是采用方鋼焊接而成，強度建議樓主用solidworks進行靜態力學分析；拼接方式沒有問題，但是對安裝安裝要求比較高，需要另外做水平和直線度的校準工裝，注意兩邊的導軌連接處要遠離你方剛的拼接處，而且導軌拼接端口要錯開；齒條向上安裝會容易進雜質加速齒輪齒條磨損，沒有人這樣做，不好防塵。樓主采用的方法速度想要達到3m/s，要進行電機選型校核以及滑軌壽命校核，印象中速度只能達到1.5m/s。

作者: kayex 時間: 2021-1-5 08:51
設計速度有點快了，去年我搞了個1m/s的感覺走起來不是很爽的感覺，還有就是分段螺栓拼接感覺有點不太好

作者: 勁柳MARTIN 時間: 2021-1-5 10:52
1、你還沒說加速度；
2、相對于500kg的載荷和高速度，感覺結構整體剛度偏弱。

作者: 丹楓911 時間: 2021-1-5 11:29
1.你這個拼接方式這樣不太好，不要在端面拼接，在側面拼接比較好，焊接厚的定位塊，拼接調整好需要加定位銷,另外拼接時導軌也要拼接
吧，記得導軌的拼接位置不要恰好放在方鋼拼接位置，錯開的話效果比較好
2.齒條支撐，你這樣齒條懸空的太多，既然上大床子，做成整體的，一刀干下來。
3.定位精度不清楚，速度3m/s挺快的，如果定位精度高，也不好控制，不知道你的加減速能給多少，畢竟負載很大了。
4.具體的電機布置方式和支撐布置方式不清楚，其余的也不好說。

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 11:34

oldpipe 發表于 2021-1-4 23:27
你的擔心都是必要的。但你只說了靜載荷，除此之外還會有動載荷，還有機械臂動作形成的載荷轉移。至于精度能 ...

感謝大俠傾囊相助，這個動載荷得考慮確實是遺漏欠缺的，能力有限也沒辦法去計算機械臂運動形成的載荷轉移，只能寄托于加大安全系數。雖然計算滑塊壽命是按動載荷計算的，但應該是兩碼事吧，這塊還需在校核校核。我們對產品的精度要求并不高，能正常運行就好了，當然也不能差得太多。“原本不應該這么菜”，這有點讓我摸不著頭腦，結構上確實抄得四不像。結構設計能盡量減少加工的難度也是好的（雖然實際上恰恰相反），這樣也便于保證精度。

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 11:36

蛋蛋超人發表于 2021-1-5 00:07
我覺得精度只注意導軌安裝面還不夠，焊接后加工上表面沒問題，下表面怎么保證呢？塞墊片也得有個度吧

謝謝大俠，這確實應該注意的，現在是采用腳杯去調節高度，不知大俠有什么好的建議，謝謝。

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 11:39

zhufeng_hgp 發表于 2021-1-5 08:08
感覺這結構有點非主流，我們之前20幾米的天軌和地軌都不是這樣的。速度3m/s太快了，能達到1.5m/s就不錯了

謝謝大俠，這是有點照葫蘆畫瓢，還畫的四不像的意思，也是這方面經驗欠缺，不知大俠是否有現在的主流結構可以借鑒借鑒。我們并非工業所用，所以對精度要求不高，反倒速度要求高些，希望能達到一個更高運行速度，不知速度這塊有沒有什么好方法，謝謝。

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 11:51

滌生81428 發表于 2021-1-5 08:30
這種低軌設計目前大部分都是采用方鋼焊接而成，強度建議樓主用solidworks進行靜態力學分析；拼接方式沒有問 ...

謝謝大俠，靜力學分析這方面已經觸及知識盲區了，不過倒是可以嘗試一下，雖然可能結果不一定有參考價值。由于頻繁拆卸安裝確實需要工裝這類方法去保證它的安裝精度。機架拼接處與導軌拼接處是錯開的，但兩導軌拼接處就沒有錯開了，不知道這樣的影響有多大，還是麻煩您再解惑一下。結構受限齒條必須齒面朝上，這個防塵工作是要花點心思了。電機及齒輪是按照期望速度做的計算選型，理論上是符合的，由于工作不頻繁，導軌壽命也是進行了簡單計算。謝謝

作者: 滌生81428 時間: 2021-1-5 11:56

腸粉加辣椒發表于 2021-1-5 11:51
謝謝大俠，靜力學分析這方面已經觸及知識盲區了，不過倒是可以嘗試一下，雖然可能結果不一定有參考價值。 ...

兩條導軌拼接的地方如果出現在同一處，時間久了，在高速運行的時候會有異響，這是拼接處的共振產生的，所以要錯開共振拼接點。

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 12:10

kayex 發表于 2021-1-5 08:51
設計速度有點快了，去年我搞了個1m/s的感覺走起來不是很爽的感覺，還有就是分段螺栓拼接感覺有點不太好

謝謝大俠，大俠后來改用多大的速度運行，不知有什么好的分段拼接方法推薦。

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 12:13

勁柳MARTIN 發表于 2021-1-5 10:52
1、你還沒說加速度；
2、相對于500kg的載荷和高速度，感覺結構整體剛度偏弱。

謝謝大俠，加速度暫時定在1m/s。結構剛度不知大俠有沒有什么好的方法去評判和加強的，謝謝。

作者: 水水5 時間: 2021-1-5 12:44
速度是個問題，只談速度是不行的？為什么要這么高的速度？是否是想獲得很小的定位時間？需要知道你的最終目的。
地軌肯定有一個加減速的過程。受力和加速度有關，和速度關系不大。理論上講，只要力足夠大，可以獲得任意大的速度。自由落體一年還能達到光速呢，是不是？所以要綜合分析。速度要大，摩擦力就要足夠小。否則功率消耗大。

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 13:13

丹楓911 發表于 2021-1-5 11:29
1.你這個拼接方式這樣不太好，不要在端面拼接，在側面拼接比較好，焊接厚的定位塊，拼接調整好需要加定位銷 ...

感謝大俠用心解惑
1.側面拼接和定位的方法，我找找看有沒有相關的圖紙參考參考，如果大俠能提供相關資料那是萬分感謝，機架拼接處與導軌拼接處是錯開的，但兩導軌拼接處確實在同一面上，這個要好好琢磨琢磨。
2.齒條支撐這方面，因為考慮到是采用螺栓螺母的方式固定，如果加方鋼固定那安裝會不太方便，如果只是加平板，也不好加工，可能后期會考慮橫梁伸塊墊板加強支撐。
3.定位精度要求不高，加速度這邊具體沒根據電機性能計算，暫定是1m/s的加速度。
4.電機布置和齒輪位置，也是讓人頭疼，現有的設計方案也不太好意思放上去，太兒戲了，免得大家哄堂大笑。謝謝。

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 13:15

滌生81428 發表于 2021-1-5 11:56
兩條導軌拼接的地方如果出現在同一處，時間久了，在高速運行的時候會有異響，這是拼接處的共振產生的，所 ...

好的謝謝，我們想辦法解決這個問題，不知兩導軌的的相對滑塊不共線是否可行。

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 13:28
本帖最后由腸粉加辣椒于 2021-1-5 13:30 編輯

水水5 發表于 2021-1-5 12:44
速度是個問題，只談速度是不行的？為什么要這么高的速度？是否是想獲得很小的定位時間？需要知道你的最終目 ...

謝謝大俠，批評是對的，不能單從結果做問題導向，要深究背后的邏輯。關于速度以及定位時間也是基于用戶的需求角度去決定的。這邊也是疏漏了加速度這點，功率計算時有考慮到了這個力的問題，功率上是足夠的，反倒是整個結構中缺乏對這個力的一個受力分析，這個要好好琢磨。

作者: 滌生81428 時間: 2021-1-5 13:39

腸粉加辣椒發表于 2021-1-5 13:15
好的謝謝，我們想辦法解決這個問題，不知兩導軌的的相對滑塊不共線是否可行。

可以的，保證只有一個滑塊過拼接就好了

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 13:54

滌生81428 發表于 2021-1-5 13:39
可以的，保證只有一個滑塊過拼接就好了

不過現在好像也做不到不共線了，上面的滑塊的位置已經定了。導軌拼接處要錯開那么這個孔位要重新劃分，雖然當初有考慮過這個問題，但覺得影響不大就沒錯開，同時也考慮到軌道的互換性。

作者: 餮殤 時間: 2021-1-5 14:00
感覺在加長軌道的時候，現在這樣端面連接，導軌安裝面的精度也不好控制吧

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 14:04

餮殤發表于 2021-1-5 14:00
感覺在加長軌道的時候，現在這樣端面連接，導軌安裝面的精度也不好控制吧

emm，謝謝大俠，不知大俠有沒有什么好的建議和方法呢，謝謝。

作者: 水水5 時間: 2021-1-5 15:04
是否可以不用直線導軌和滑塊，用輪子？這樣就對拼接接頭要求低一點。精度嘛，我覺得控制好了也沒問題的。也有許多滾輪性質的導軌。

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 15:10

水水5 發表于 2021-1-5 15:04
是否可以不用直線導軌和滑塊，用輪子？這樣就對拼接接頭要求低一點。精度嘛，我覺得控制好了也沒問題的。也 ...

用輪子的話就需要增加一些限位裝置，擔心會傾覆，導軌和滑塊就可能結構簡單些，但對精度要求高，參考現有的地軌結構還是許多用到導軌滑塊的，比較少用輪子的組合。

作者: 遠祥 時間: 2021-1-5 15:24
地軌的拼接需要注意對接的地方，否則接起來有高低差

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 15:35
本帖最后由腸粉加辣椒于 2021-1-5 15:36 編輯

遠祥發表于 2021-1-5 15:24
地軌的拼接需要注意對接的地方，否則接起來有高低差

謝謝大俠，有設置了兩個鍵槽來確定他的相對位置，不知是否可行。連接處底下沒有墊塊，就靠兩個腳杯調節高度，不知是否距離太遠。

作者: 青島晨芯 時間: 2021-1-5 16:12
我是賣導軌的，你這個速度明確的高速你實現不了

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 16:58

丹瑾傳動發表于 2021-1-5 16:12
我是賣導軌的，你這個速度明確的高速你實現不了

謝謝大俠不知是否可以解釋一下為啥實現不了么，像這種結構的極限速度一般是可以達到多少的呢？謝謝。

作者: 冷月梧桐 時間: 2021-1-5 22:04
齒條在上，一掉東西可能就卡死了

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-5 23:03

冷月梧桐發表于 2021-1-5 22:04
齒條在上，一掉東西可能就卡死了

嘶~ 確實確實這個沒法改啊

作者: 未來第一站 時間: 2021-1-5 23:17
我認為問題不大，控制好變形，關鍵是你線軌長了怎么對接的。

作者: 沒技術的技術員 時間: 2021-1-6 08:22
精度要求不高可以用輪子，擔心傾覆可以參考過山車用輪子上下對置的方法。齒條朝上放肯定不合適，有異物很危險。不知道精度要多少，實在不行可以考慮下鏈條，同步帶，鋼絲繩能不能代替齒條

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-6 11:52

未來第一站發表于 2021-1-5 23:17
我認為問題不大，控制好變形，關鍵是你線軌長了怎么對接的。

謝謝大俠，不太理解大俠的問題，中間段設計成一樣的，可以任意拼接，機架和線軌結合處相錯開。

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-6 12:01

沒技術的技術員發表于 2021-1-6 08:22
精度要求不高可以用輪子，擔心傾覆可以參考過山車用輪子上下對置的方法。齒條朝上放肯定不合適，有異物很危 ...

謝謝大俠，昨天查了一下前面提到輪子的那位大俠說的滾輪齒條導軌，通過多個限位輪子是可以實現齒條線軌的作用，現在也在思考如何改結構。
齒條這個問題是有點難解決。精度要求沒有工業用的這么高，但是因為后續隨應用場景會有所加長或減短，鏈條同步帶這些封閉傳動的就不考慮了，鋼絲繩這個不太了解，但我想會不會有同樣的問題。

作者: 琥珀0325 時間: 2021-1-6 20:35
本帖最后由琥珀0325 于 2021-1-6 20:36 編輯

長導軌有齒條在上面的嗎？
負載500kg，速度3m/s，無論縱梁還是橫梁型鋼都不夠！
3m/s不可能，算算伺服電機得多大才能運行！1m/s運行這結構都不行！

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-6 21:05

琥珀0325 發表于 2021-1-6 20:35
長導軌有齒條在上面的嗎？
負載500kg，速度3m/s，無論縱梁還是橫梁型鋼都不夠！
3m/s不可能，算算伺服電 ...

謝謝大俠，淘寶上有v型滾輪齒條導軌，滾輪和齒條在一起的。
現在也確實是考慮機架的剛度和強度問題，滑塊的間距為800*950，嘗試利用有限元的方法去分析機架的剛度，不過結果不一定有參考意義，畢竟有限元不是隨便搞搞就行的。
目前選用2個2kw的電機，力大飛磚，反倒是可能機架受不了。
齒輪齒條也要重新計算一下，目前按輸入扭矩去校核齒輪強度，沒有考慮加減速對齒輪齒條的強度影響，不知道單從電機的輸出扭矩計算齒輪強度是否可行。謝謝。

作者: 水水5 時間: 2021-1-12 08:12
總之你這個方案有很大的風險，祝樓主好運

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-12 10:56

水水5 發表于 2021-1-12 08:12
總之你這個方案有很大的風險，祝樓主好運

大俠求點撥

作者: 煙草 時間: 2021-1-13 18:56
速度達不到的，你電機要多大啊，負載500kg，想快，腳杯要換成地腳螺絲，你需要給定位所需時間，這樣確定加速度層能算出角加速度，這樣才知道扭矩大小，減速機大小

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-1-14 12:18

煙草發表于 2021-1-13 18:56
速度達不到的，你電機要多大啊，負載500kg，想快，腳杯要換成地腳螺絲，你需要給定位所需時間，這樣確定加 ...

謝謝大俠，粗算了一下用兩個2kw、7.7nm的電機，加速度是1m/s，所需扭矩是75nm左右，綜合減速比是6點多，慣量比在17點多，不知道這個數據能不能滿足，或者說我有什么地方是算錯的了，謝謝指導。

作者: zhudg 時間: 2021-4-25 11:06
樓主，你好，不知道你這方案現在做的怎樣了，成本大概多少錢一米？我后面想參照一下，因為我們在做類似新的方案。

作者: 腸粉加辣椒 時間: 2021-5-4 11:42

zhudg 發表于 2021-4-25 11:06
樓主，你好，不知道你這方案現在做的怎樣了，成本大概多少錢一米？我后面想參照一下，因為我們在做類似新的 ...

還沒做項目方案還沒完全定下來，不知你們的做的是怎樣的。

作者: bje892 時間: 2021-5-12 16:42
齒條上容易掉東西

作者: 彈力型創可貼 時間: 2021-6-4 08:27
方鋼改槽鋼

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