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機械手是在機械化,自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。它是機器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預期的作業(yè)任務(wù),在構造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點(diǎn),尤其體現了人的智能和適應性。在現代生產(chǎn)過(guò)程中,機械手被廣泛的運用于自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)中,機械手雖然目前還不如人手那樣靈活,但它具有能不斷重復工作和勞動(dòng),不知疲勞,不怕危險,抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn),因此,機械手已受到許多部門(mén)的重視,并越來(lái)越廣泛地得到了應用。
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機械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應用很是廣泛,大致有以下幾方面:
1、實(shí)現單機自動(dòng)化:各類(lèi)半自動(dòng)機床的自動(dòng)上下料。
2、組成自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn):在單機自動(dòng)化的基礎上,自動(dòng)裝卸和輸送工件,可以使一些單機連接成自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。
3、特殊工作環(huán)境:如高溫(熱處理、鍛造、鑄造等)、有毒有害、星際探索、海底資源開(kāi)發(fā)等環(huán)境采用機械手(或自動(dòng)或遙控)代替人進(jìn)行作業(yè)。
隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技巧的發(fā)展,機械手的聯(lián)網(wǎng)操作問(wèn)題也是以后發(fā)展的方向。工業(yè)機器人是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設備。工業(yè)機械手的是工業(yè)機器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預期的作業(yè)任務(wù),在構造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點(diǎn),尤其體現了人的智能和適應性。機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力,在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的發(fā)展前景。
隨著(zhù)智能工業(yè)的快速發(fā)展,越來(lái)越多的行業(yè)都用機械手替代了人工,那么我們常見(jiàn)的機械手所用的驅動(dòng)機構主要有4種:液壓驅動(dòng)、氣壓驅動(dòng)、電氣驅動(dòng)和機械驅動(dòng)。
1、液壓驅動(dòng)式
液壓驅動(dòng)式機械手通常由液動(dòng)機(各種油缸、油馬達)、伺服閥、油泵、油箱等組成驅動(dòng)系統,由驅動(dòng)機械手執行機構進(jìn)行工作。通常它的具有很大的抓舉能力(高達幾百千克以上),其特點(diǎn)是結構緊湊、動(dòng)作平穩、耐沖擊、耐震動(dòng)、防爆性好,但液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能,否則漏油將污染環(huán)境。
2、氣壓驅動(dòng)式
其驅動(dòng)系統通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成,其特點(diǎn)是氣源方便、動(dòng)作迅速、結構簡(jiǎn)單、造價(jià)較低、維修方便。但難以進(jìn)行速度控制,氣壓不可太高,故抓舉能力較低。
3、電氣驅動(dòng)式
電力驅動(dòng)是機械手使用得多的一種驅動(dòng)方式。其特點(diǎn)是電源方便,響應快,驅動(dòng)力較大(關(guān)節型的持重已達400kg),信號檢測、傳動(dòng)、處理方便,并可采用多種靈活的控制方案。驅動(dòng)電機一般采用步進(jìn)電機,直流伺服電機(AC)為主要的驅動(dòng)方式。由于電機速度高,通常須采用減速機構(如諧波傳動(dòng)、RV擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)和多桿機構等)。有些機械手已開(kāi)始采用無(wú)減速機構的大轉矩、低轉速電機進(jìn)行直接驅動(dòng)(DD)這既可使機構簡(jiǎn)化,又可提高控制精度。
4、機械驅動(dòng)式
機械驅動(dòng)只用于動(dòng)作固定的場(chǎng)合。一般用凸輪連桿機構來(lái)實(shí)現規定的動(dòng)作。其特點(diǎn)是動(dòng)作確實(shí)可靠,工作速度高,成本低,但不易于調整。其他還有采用混合驅動(dòng),即液-氣或電-液混合驅動(dòng)。
根據機械手臂運動(dòng)形式的不同,機械手可以分為四種形式:直角坐標式、圓柱坐標式、極坐標式和多關(guān)節式
二手直角坐標式機械手回收:手臂在直角坐標系的三個(gè)坐標軸方向作直線(xiàn)移動(dòng),即手臂的前后伸縮、上下升降和左右移動(dòng)。這種坐標形式占據空間大而工作范圍卻相對較小、慣性大,它適用于工作位置成直線(xiàn)排列的情況。
二手圓柱坐標式機械手回收:手臂作前后伸縮、上下升降和在水平面內擺的動(dòng)作。與直角坐標式相比,所占空間較小而工作范圍較大,但由于機構結構的關(guān)系,高度方向上的低位置受到限制,所以不能抓取地面上的物體,慣性也比較大。這是機械手中應用較廣的一種坐標形式。
二手極坐標式機械手回收:手臂作前后伸縮、上下俯仰和左右擺動(dòng)的動(dòng)作。其大特點(diǎn)是以簡(jiǎn)單的機構得到較大的工作范圍,并可抓取地面上的物體。其運動(dòng)慣性較小,但手臂擺角的誤差通過(guò)手臂會(huì )引起放大。
二手多關(guān)節式機械手回收:其手臂分為大臂和小臂兩段,大小臂之間由肘關(guān)節連接,而大臂與立柱之間又連接成肩關(guān)節,再加上手腕與小臂之間的腕關(guān)節,多關(guān)節式機械手可以完成近乎人手那樣的動(dòng)作。多關(guān)節式機械手動(dòng)作靈活,運動(dòng)慣性小.能抓取緊靠機座的工件,并能繞過(guò)障礙物進(jìn)行工作。多關(guān)節式機械手適應性廣,在引人計算機控制后,它的動(dòng)作控制既可由程序完成,又可通過(guò)記憶仿真.是機械手的發(fā)展方向。
機械手主要由執行機構、驅動(dòng)機構和控制系統三大部分組成。手部是用來(lái)抓持工件(或工具)的部件,根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結構形式,如夾持型、托持型和吸附型等。運動(dòng)機構,使手部完成各種轉動(dòng)(擺動(dòng))、移動(dòng)或復合運動(dòng)來(lái)實(shí)現規定的動(dòng)作,改變被抓持物件的位置和姿勢。運動(dòng)機構的升降、伸縮、旋轉等立運動(dòng)方式,稱(chēng)為機械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體,需有6個(gè)自由度。自由度是機械手設計的關(guān)鍵參數。自由度越多,機械手的靈活性越大,通用性越廣,其結構也越復雜。一般機械手有2~3個(gè)自由度??刂葡到y是通過(guò)對機械手每個(gè)自由度的電機的控制,來(lái)完成特定動(dòng)作。同時(shí)接收傳感器反饋的信息,形成穩定的閉環(huán)控制??刂葡到y的核心通常是由單片機或dsp等微控制芯片構成,通過(guò)對其編程實(shí)現所要功。
機械手是一種能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能,用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。特點(diǎn)是可以通過(guò)編程來(lái)完成各種預期的作業(yè),構造和性能上兼有人和機械手機器各自的優(yōu)點(diǎn)。他們在工業(yè)應用中的區別有:
機械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應用很是廣泛,大致有以下幾方面:
1、實(shí)現單機自動(dòng)化:各類(lèi)半自動(dòng)機床的自動(dòng)上下料。
2、組成自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn):在單機自動(dòng)化的基礎上,自動(dòng)裝卸和輸送工件,可以使一些單機連接成自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。
3、特殊工作環(huán)境:如高溫(熱處理、鍛造、鑄造等)、有毒有害、星際探索、海底資源開(kāi)發(fā)等環(huán)境采用機械手(或自動(dòng)或遙控)代替人進(jìn)行作業(yè)。
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