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沈陽力拓自動化控製技術有限公司 文章作者：楊樹彬
關鍵詞：直角坐標機器人、搬運機械手、運動控製、伺服係統前言：
隨sui著zhe機ji器qi人ren技ji術shu的de發fa展zhan，直zhi角jiao坐zuo標biao機ji器qi人ren技ji術shu在zai碼ma垛duo機ji上shang的de使shi用yong越yue來lai越yue多duo。直zhi角jiao坐zuo標biao機ji器qi人ren作zuo為wei執zhi行xing機ji構gou，具ju用yong控kong製zhi方fang便bian，執zhi行xing動dong作zuo靈ling活huo，可ke以yi實shi現xian複fu雜za的de空kong間jian軌gui跡ji控kong製zhi。沈shen陽yang力li拓tuo自zi動dong化hua控kong製zhi技ji術shu有you限xian公gong司si在zai多duo年nian機ji器qi人ren技ji術shu應ying用yong、數控技術和產品研發基礎上，依托德國BAHR公司直線定位係統性及機械手臂開發出了價比優良的係列數控搬運、碼垛、裝配機器人，廣泛應用在金屬冶金、汽車製造、食品加工、電子等行業上，是航空、汽車等行業重要的裝備。
典型應用案例
在zai金jin屬shu澆jiao注zhu領ling域yu，搬ban運yun機ji器qi人ren有you著zhe廣guang泛fan的de應ying用yong和he需xu求qiu。下xia麵mian就jiu是shi我wo們men依yi據ju客ke戶hu要yao求qiu開kai發fa的de一yi台tai在zai鋁lv錠ding澆jiao注zhu生sheng產chan線xian上shang工gong作zuo的de直zhi角jiao坐zuo標biao機ji器qi人ren，其qi特te點dian是shi負fu載zai範fan圍wei大da，小xiao到dao幾ji公gong斤jin，大da到dao幾ji噸dun；運行速度快，且速度可調整；動作靈活，可以完成複雜的碼垛任務；可靠性高，維護簡單。
典型四坐標機器人
一、任務要求：按層碼垛：
運動空間為三維，四自由度運動。
行程：X方向2200mm, Y方向1500mm, Z方向1200mm, 水平旋轉：+-900
能夠和生產線融為一體，有良好的通訊功能。
最大負載重量為150Kg,額定負載125Kg。層與層間成90度角交叉排放。
每垛共九層，垛高1000mm。
最快碼垛速度為1000mm/s，平均速度為500mm/s。
碼垛精度：1mm
根據以上要求，我們設計了一台三坐標機器人。
二、機器人組成：
該機器人由安裝架、機器人定位係統、伺服驅動係統、供膠係統及塗膠槍、控製係統及電控配電係統、安全防護裝置等組成。1、機器人安裝架
因yin為wei該gai機ji器qi人ren碼ma垛duo機ji的de運yun動dong速su度du很hen快kuai，起qi停ting狀zhuang態tai對dui安an裝zhuang架jia有you很hen大da的de衝chong擊ji。安an裝zhuang架jia必bi須xu有you非fei常chang好hao的de剛gang性xing才cai能neng保bao證zheng機ji器qi人ren運yun行xing的de穩wen定ding。我wo們men為wei此ci設she計ji了le焊han接jie鋼gang架jia結jie構gou作zuo為wei支zhi撐cheng架jia。
2、機器人定位係統
機器人定位係統是整台設備的核心，為德國bahr公司產品，因運動速度快，而重複精度並不高， X,Y,Z三坐標均選擇為同步齒形帶傳動，單坐標重複定位精度為0.1mm，最快直線運動速度：1000mm/s。其中X坐標軸為兩根長度為3000mm，跨度為2200mm的定位係統ELZ100，由同步傳輸器保證兩根定位係統運動的同步，由一台3000W伺服電機驅動。出於驅動扭矩及慣量的匹配，需要配一台行星減速機。
Y軸選用ELZ100和ELR100雙定位係統，之所以選者如此大截麵的定位單元，主要是因為Y軸為雙端支撐，中間懸空結構，如果選擇的截麵不夠，將不能保證機器人運動的平穩性，機器人在高速運動時將發生振顫。ELZ100為主驅動結構，ELR100位輔助結構。兩根定位單元並排使用，將Z軸夾在中間，能夠很好的平衡負載，這種安裝方式具有非常好的穩定性。兩根定位係統由一台2500W伺服電機驅動，出於驅動扭矩及慣量的匹配，需要配一台行星減速機。
Z軸選用ELSD100雙shuang滑hua快kuai全quan包bao圍wei定ding位wei係xi統tong，牢lao固gu穩wen定ding。該gai產chan品pin是shi專zhuan為wei同tong時shi完wan成cheng物wu體ti提ti升sheng和he旋xuan轉zhuan兩liang個ge運yun動dong而er設she計ji的de。該gai產chan品pin一yi般ban滑hua塊kuai固gu定ding而er定ding位wei體ti作zuo伸shen縮suo式shi運yun動dong，驅qu動dong定ding位wei體ti的de伺si服fu電dian機ji驅qu動dong和he滑hua塊kuai安an裝zhuang在zai一yi起qi。該gai伺si服fu電dian機ji因yin需xu要yao將jiang物wu體ti快kuai速su提ti升sheng，需xu要yao克ke服fu很hen大da的de重zhong力li和he加jia速su力li，需xu要yao較jiao大da的de功gong率lv才cai可ke以yi。
實際應用中我們選擇了一台4000W帶抱閘的伺服電機，匹配了一台一台行星減速機。
旋轉軸與Z軸是集成在一起的，通過在Z軸zhou定ding位wei體ti中zhong心xin添tian加jia一yi根gen貫guan穿chuan的de長chang軸zhou實shi現xian的de。長chang軸zhou的de最zui上shang端duan作zuo為wei驅qu動dong端duan，與yu伺si服fu電dian機ji安an裝zhuang在zai一yi起qi。長chang軸zhou的de最zui下xia端duan作zuo為wei負fu載zai端duan，用yong於yu安an裝zhuang物wu體ti。因yin物wu體ti較jiao重zhong，轉zhuan動dong慣guan量liang較jiao大da，不bu能neng直zhi接jie安an裝zhuang在zai驅qu動dong軸zhou，必bi須xu加jia一yi台tai盤pan式shi減jian速su機ji才cai能neng匹pi配pei。伺si服fu電dian機ji的de動dong力li先xian由you長chang軸zhou傳chuan輸shu到dao減jian速su機ji再zai傳chuan輸shu到dao負fu載zai，就jiu實shi現xian了le旋xuan轉zhuan負fu載zai的de功gong能neng。
3、伺服驅動係統
該碼垛機器人的選用具有Profibus 功(gong)能(neng)的(de)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)。每(mei)個(ge)運(yun)動(dong)軸(zhou)配(pei)有(you)一(yi)台(tai)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)及(ji)一(yi)台(tai)減(jian)速(su)機(ji)，四(si)個(ge)運(yun)動(dong)軸(zhou)，共(gong)四(si)套(tao)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)和(he)四(si)台(tai)減(jian)速(su)機(ji)，其(qi)中(zhong)垂(chui)直(zhi)運(yun)動(dong)軸(zhou)為(wei)帶(dai)抱(bao)閘(zha)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)。
4、機器抓手
該機械手選用德國菲施托氣動機械手，壓力可調，配備壓力緩衝閥，使夾持動作平穩
抓手上裝有感應機構，能夠自動感知物體，並通知控製中心進行物體抓放。
5、控製係統
控製係統由大型PLC、觸摸屏組成。該係統擁有強大的Profibus通tong訊xun功gong能neng。能neng夠gou將jiang數shu據ju實shi時shi傳chuan輸shu給gei以yi太tai網wang，能neng夠gou將jiang控kong製zhi指zhi令ling以yi總zong線xian的de方fang式shi發fa送song給gei伺si服fu係xi統tong，使shi整zheng個ge的de運yun動dong相xiang當dang流liu暢chang。該gai係xi統tong可ke預yu置zhi多duo種zhong工gong件jian的de程cheng序xu，更geng換huan品pin種zhong時shi可ke在zai觸chu摸mo屏ping上shang調tiao用yong相xiang應ying程cheng序xu。
6、安全防護裝置
該機具有故障提示及報警功能，並且每次出現故障時都能準確的反映出故障具體位置，便於迅速排除故障，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。
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