近幾年來，機床行業(yè)發(fā)展很快，技術(shù)水平有了很大的提高，與國外的差距變得越來越小，尤其是加工中心機床開始引用桁架機械手后發(fā)展速度特別快。采用桁架機械手輸送的柔性加工自動線，可以大大提高數(shù)控企業(yè)的生產(chǎn)效率，推動由桁架式機械手輸送的柔性加工自動線向國際水準邁進。
桁架機械手主要實現(xiàn)機床制造過程的完全自動化，并采用了集成加工技術(shù)，適用于生產(chǎn)線的上下料、工件翻轉(zhuǎn)、工件轉(zhuǎn)序等。桁架機械手由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。按機器人結(jié)構(gòu)分類為直角坐標型，機械手沿二維直角坐標系移動。
主體部分通常采用龍門式結(jié)構(gòu)，由Y向橫梁與導軌、Z向滑枕、十字滑座、立柱、過渡連接板和基座等部分組成，Z向的直線運動皆為交流伺服電動機通過蝸輪減速器驅(qū)動齒輪與Y向橫梁、Z向滑枕上固定的齒條作滾動，驅(qū)動移動部件沿導軌快速運動。
移動部件為質(zhì)量較輕的十字滑座和z向滑枕，滑枕采用由鋁合金拉制的型材。橫梁采用方鋼型材，在橫梁上安裝有導軌和齒條，通過滾輪與導軌接觸，整個機械手都懸掛在其上。
桁架機械手的控制核心通過工業(yè)控制器(如：PLC，運動控制，單片機等)實現(xiàn)。通過控制器對各種輸入(各種傳感器，按鈕等)信號的分析處理，做出一定的邏輯判斷后，對各個輸出元件(繼電器，電機驅(qū)動器，指示燈等)下達執(zhí)行命令，完成X，Y，Z三軸之間的聯(lián)合運動，以此實現(xiàn)一整套的全自動作業(yè)流程。
由于桁架機械手輸送的速度快、加速度大、加減速時間短，當輸送較重的工件時，由于慣量大，伺服驅(qū)動電機要有足夠的驅(qū)動和制動的能力，支撐元件也要有足夠的剛度及強度。只有這樣，才能使伺服電動機滿足桁架機械手輸送的高響應、高剛度及高精度要求。
在選擇合適伺服電動機的情況下，根據(jù)物料運動的距離和運行節(jié)拍，計算出伺服系統(tǒng)的位移和軌跡，對驅(qū)動器PID參數(shù)進行動態(tài)調(diào)整。
數(shù)控機床桁架機械手根據(jù)接收到的位移、速度指令，經(jīng)變化、放大并調(diào)整處理后，傳遞給運動單元，通過光纖傳感器對運行狀態(tài)進行實時檢測，在高速搬運過程中，運動部件在極短的時間內(nèi)到達給定的速度，并能在高速行程中瞬間準停，通過高分辨率絕對式編碼器的插補運算，控制機械誤差和測量誤差對運動精度的影響。
由于被輸送的工件不同，質(zhì)量也不同，因此，數(shù)控機床桁架機械手有多種規(guī)格和系列。在選擇時，根據(jù)被輸送工件的質(zhì)量，加工的節(jié)拍來選取。但機械手的手臂，夾持方式，則根據(jù)被輸送工件的形狀、結(jié)構(gòu)及機床夾具定夾方式來設計。
