碳纤维在工业机器人中的几种典型应用

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材料轻量化是工业机器人轻量化的主要技术途径之一，在保障功能的完善性、稳定性和安全性的前提下尽可能地减轻机器人的本体自重对工业机器人的发展和应用意义深远。碳纤维复合材料强度高、蠕变小、重量轻、负载能力大，有助于工业机器人实现精确、高效、稳定、低能耗的应用效果。无锡智上新材长期以来为各类工业机器人制造商提供多种碳纤维机器人结构件的定制，除了机械臂套管、机器人关节、机器人连杆等常见形式外，还有以下几种典型的应用形式：

碳纤维与T轴高速桁架机器人轴滑块

青岛星华智能装备有限公司针对全钢轮胎生产搬运需要，设计出一款T轴碳纤维高速桁架机器人，该款机器人中的Z轴滑块矩形管采用的是碳纤维复合材料。之前的金属桁架机械手载荷不能超过180kg，最大输送速度为2.5m/s左右，效率低，使用寿命短。因碳纤维材料的拉伸强度、拉伸模量、比强度、比模量均优于钢、铝合金、钛合金、玻璃纤维，其机械性能、力学性能皆优于其它材料，且密度很小、质量较轻，可以为高速运转的机器人提供更高的载荷能力和更快的运转速度。所以这款T轴碳纤维高速桁架机器人的额定载荷能够达到205.76 kg，最快输送速度为3.13 m /s，生产效率更高、负载能力更强，能充分满足车间的生产需求，应用优势优于传统桁架机械手。

碳纤维与车身焊装机器人抓手主框架

机器人抓手主要应用于工序之间的传递以及上料、涂胶或焊接工艺过程中，主要包括主框架、定位单元连接支架、定位单元、电气管线等部分，其中主框架自重对机器人末端负载的影响是比较突出的。

在工厂共用线体的要求下，机器人抓手需要实现不同零件不同工艺流的应用，这对机器人抓手的材料特性也提出了更高的要求。例如，当抓手机器人需要实现抓取零件焊接及涂胶功能时，荷载过重会对线体节拍产生负面影响。机器抓手通过材料轻量化能够保证在不降低单元节拍的前提下，实现共用线体的多种需求。轻质化的机器抓手也更利于系统的日常维护保养，对延长机器人的使用寿命也有积极贡献。

无锡智上新材为客户制作的碳纤维复合材料机器人抓手主框架在实际应用中体现出明显的高强度、低自重优势：在等刚度或等强度设计原则下，碳纤维主框架比低碳钢主框架减重达到50%以上，比镁/铝合金主框架减重高达30%。

碳纤维与汽车冲压线自动输送机器人端拾器

用于汽车冲压线自动输送的机器人端拾器主杆如果强度不够，抖动幅度就会变得比较大，速度快时易造成掉件或上件不到位等问题，严重影响节拍。过去端拾器主杆采用的是航空铝材，横杆部分采用的是是铝制管，在生产大件时挠性较大，极易造成板件晃动，成为制约节拍的主要原因。无锡智上新材为客户提供碳纤维复合材料管用以替代铝管后，高强度的碳纤维材料大幅度地减小了板件的晃动程度。又采用质量轻、强度高的碳纤维延长臂优化了之前的板件输送形式，通过平移的形式消除了由旋转产生的离心力引发的掉件问题，成功实现了快速、稳定的线性工件转移。

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