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直角坐標(biāo)機(jī)器人在移載機(jī)上的應(yīng)用

文章作者：沈陽(yáng)力拓自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司 楊樹(shù)彬 024-25872400
參考資料：德國(guó)BAHR公司直角坐標(biāo)機(jī)器人 www.lt-bahrrobot.com或者www.lituo-robot.com
關(guān)鍵詞：直角坐標(biāo)機(jī)器人、涂膠機(jī)、伺服運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制

    隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，直角坐標(biāo)機(jī)器人技術(shù)在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。直角坐標(biāo)機(jī)器人作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具用控制方便，執(zhí)行動(dòng)作靈活，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的空間軌跡控制。沈陽(yáng)力拓自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司在多年機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用、數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)基礎(chǔ)上，依托德國(guó)BAHR公司直線定位系統(tǒng)性及機(jī)械手臂開(kāi)發(fā)出了價(jià)比優(yōu)良的系列數(shù)控涂膠機(jī)器人，廣泛應(yīng)用在汽車、家電等行業(yè)，是汽車等行業(yè)重要的加工裝備。

    直角坐標(biāo)機(jī)器人在移載機(jī)上的使用，一般作為物料變位，它與碼垛機(jī)有很多相似之處，但移載機(jī)不要求按排按層擺放物體，而只是件物體有一個(gè)位置移到另一個(gè)位置。
要求：將物體移到加工區(qū)，進(jìn)行加工，加工完成后，移回原位；
運(yùn)動(dòng)空間為二維，XZ方向。
行程：X方向3000mm, Z方向2000mm,
提升負(fù)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(jī)器人定位系統(tǒng)
    該設(shè)備的特點(diǎn)是負(fù)載大，運(yùn)行速度較快， X,,Z兩坐標(biāo)均選擇為同步齒形帶傳動(dòng)，單坐標(biāo)重復(fù)定位精度為0.1mm，最快直線運(yùn)動(dòng)速度：1000mm/s。
    X坐標(biāo)軸行程3000mm,總長(zhǎng)就要達(dá)到約5000mm，兩端支撐結(jié)構(gòu)，如果選擇通常鋁型材定位單元構(gòu)建，即使選者最大截面的ALLZ系列產(chǎn)品，也將產(chǎn)生較大的撓度形變。為此我們選擇了兩根鋼結(jié)構(gòu)定位系統(tǒng)作為X軸定位單元。同步軸保證兩根定位系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的同步，由一臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。出于驅(qū)動(dòng)扭矩及慣量的匹配，需要配一臺(tái)行星減速機(jī)。該案例中以獨(dú)特的機(jī)構(gòu)要求，我們將驅(qū)動(dòng)安裝在兩個(gè)定位單元的中間，由一臺(tái)雙輸出軸減速機(jī)將動(dòng)力傳輸給兩個(gè)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(wěn)定。該產(chǎn)品是專為提升重載物體而設(shè)計(jì)的，驅(qū)動(dòng)源在滑塊安裝上。因物體備抓取的面積較大，為平衡負(fù)載，我們選者了兩個(gè)ELFZ125定位單元作為提升動(dòng)力軸。這兩個(gè)定位單元由一根同步軸保證運(yùn)動(dòng)的同步，由一臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。出于驅(qū)動(dòng)扭矩及慣量的匹配，需要配一臺(tái)行星減速機(jī)。我們將驅(qū)動(dòng)安裝在兩個(gè)定位單元的中間，由一臺(tái)雙輸出軸減速機(jī)將動(dòng)力傳輸給兩個(gè)定位單元。

2、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
    該碼垛機(jī)器人的選用具有Profibus 功能的伺服電機(jī)。每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸配有一臺(tái)伺服電機(jī)及一臺(tái)減速機(jī)，四個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，共四套伺服電機(jī)和四臺(tái)減速機(jī)，其中垂直運(yùn)動(dòng)軸為帶抱閘伺服電機(jī)。

3、機(jī)器抓手
    該機(jī)械手選用德國(guó)菲施托氣動(dòng)機(jī)械手，壓力可調(diào)，配備壓力緩沖閥，使夾持動(dòng)作平穩(wěn)。抓手上裝有感應(yīng)機(jī)構(gòu)，能夠自動(dòng)感知物體，并通知控制中心進(jìn)行物體抓放。

4、控制系統(tǒng)
    控制系統(tǒng)由大型PLC、觸摸屏組成。該系統(tǒng)擁有強(qiáng)大的Profibus通訊功能。能夠?qū)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給以太網(wǎng)，能夠?qū)⒖刂浦噶钜钥偩€的方式發(fā)送給伺服系統(tǒng)，使整個(gè)的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)流暢。該系統(tǒng)可預(yù)置多種工件的程序，更換品種時(shí)可在觸摸屏上調(diào)用相應(yīng)程序。

5、安全防護(hù)裝置 
    該機(jī)具有故障提示及報(bào)警功能，并且每次出現(xiàn)故障時(shí)都能準(zhǔn)確的反映出故障具體位置，便于迅速排除故障，主要包括：機(jī)器人碰撞保護(hù)功能；工件安裝到位檢測(cè)；光幕安全保護(hù)。