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直角坐標機器人在移載機上的應用

文章作者：沈陽力拓自動化控制技術有限公司 楊樹彬 024-25872400
參考資料：德國BAHR公司直角坐標機器人 www.lt-bahrrobot.com或者www.lituo-robot.com
關鍵詞：直角坐標機器人、涂膠機、伺服運動、運動控制

    隨著機器人技術的發展，直角坐標機器人技術在各行各業中得到了廣泛的應用。直角坐標機器人作為執行機構，具用控制方便，執行動作靈活，可以實現復雜的空間軌跡控制。沈陽力拓自動化控制技術有限公司在多年機器人技術應用、數控技術和產品研發基礎上，依托德國BAHR公司直線定位系統性及機械手臂開發出了價比優良的系列數控涂膠機器人，廣泛應用在汽車、家電等行業，是汽車等行業重要的加工裝備。

    直角坐標機器人在移載機上的使用，一般作為物料變位，它與碼垛機有很多相似之處，但移載機不要求按排按層擺放物體，而只是件物體有一個位置移到另一個位置。
要求：將物體移到加工區，進行加工，加工完成后，移回原位；
運動空間為二維，XZ方向。
行程：X方向3000mm, Z方向2000mm,
提升負載重量為1500Kg,
物體外形輪廓：2000mmx1000 mmx100mm
最快速度為1000mm/s，平均速度為500mm/s。
定位精度：0.5mm

1、機器人定位系統
    該設備的特點是負載大，運行速度較快， X,,Z兩坐標均選擇為同步齒形帶傳動，單坐標重復定位精度為0.1mm，最快直線運動速度：1000mm/s。
    X坐標軸行程3000mm,總長就要達到約5000mm，兩端支撐結構，如果選擇通常鋁型材定位單元構建，即使選者最大截面的ALLZ系列產品，也將產生較大的撓度形變。為此我們選擇了兩根鋼結構定位系統作為X軸定位單元。同步軸保證兩根定位系統運動的同步，由一臺伺服電機驅動。出于驅動扭矩及慣量的匹配，需要配一臺行星減速機。該案例中以獨特的機構要求，我們將驅動安裝在兩個定位單元的中間，由一臺雙輸出軸減速機將動力傳輸給兩個定位單元。

    Z軸選用BAHR公司最大提升拉力的定位單元ELFZ125，雙滑塊全包圍，牢固穩定。該產品是專為提升重載物體而設計的，驅動源在滑塊安裝上。因物體備抓取的面積較大，為平衡負載，我們選者了兩個ELFZ125定位單元作為提升動力軸。這兩個定位單元由一根同步軸保證運動的同步，由一臺伺服電機驅動。出于驅動扭矩及慣量的匹配，需要配一臺行星減速機。我們將驅動安裝在兩個定位單元的中間，由一臺雙輸出軸減速機將動力傳輸給兩個定位單元。

2、伺服驅動系統
    該碼垛機器人的選用具有Profibus 功能的伺服電機。每個運動軸配有一臺伺服電機及一臺減速機，四個運動軸，共四套伺服電機和四臺減速機，其中垂直運動軸為帶抱閘伺服電機。

3、機器抓手
    該機械手選用德國菲施托氣動機械手，壓力可調，配備壓力緩沖閥，使夾持動作平穩。抓手上裝有感應機構，能夠自動感知物體，并通知控制中心進行物體抓放。

4、控制系統
    控制系統由大型PLC、觸摸屏組成。該系統擁有強大的Profibus通訊功能。能夠將數據實時傳輸給以太網，能夠將控制指令以總線的方式發送給伺服系統，使整個的運動相當流暢。該系統可預置多種工件的程序，更換品種時可在觸摸屏上調用相應程序。

5、安全防護裝置 
    該機具有故障提示及報警功能，并且每次出現故障時都能準確的反映出故障具體位置，便于迅速排除故障，主要包括：機器人碰撞保護功能；工件安裝到位檢測；光幕安全保護。