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直角坐標(biāo)機(jī)器人在碼垛中應(yīng)用

2015-06-04 02:35:30

隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,機(jī)器人技術(shù)在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。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。特別適用于多品種,變批量的柔性化生產(chǎn)。我公司以德國(guó)直角坐標(biāo)機(jī)器人為核心產(chǎn)品,開發(fā)了多種工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品,如涂膠機(jī)、點(diǎn)膠機(jī)、自動(dòng)上下料機(jī)械手、碼垛機(jī)、探傷檢測(cè)設(shè)備。 
      本文就主要介紹直角坐標(biāo)機(jī)器人在鋁錠搬運(yùn)中的應(yīng)用.  直角坐標(biāo)機(jī)器人在碼垛機(jī)上的使用越來越多,其特點(diǎn)是負(fù)載 范圍大,小到幾公斤,大到幾噸;運(yùn)行速度快,且速度可調(diào)整; 動(dòng)作靈活,可以完成復(fù)雜的碼垛任務(wù);可靠性高,維護(hù)簡(jiǎn)單。  
要求:按層碼垛  
運(yùn)動(dòng)空間為三維,四自由度運(yùn)動(dòng)。  
行程:X方向2200mm, Y方向1500mm, Z方向1200mm, 水平旋轉(zhuǎn):+-900 
能夠和生產(chǎn)線融為一體,有良好的通訊。  
最大負(fù)載重量為150Kg,額定負(fù)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(jù)以上要求,我們?cè)O(shè)計(jì)了一臺(tái)四坐標(biāo)機(jī)器人。介紹如下:  
機(jī)器人組成:  
  該機(jī)器人由安裝架、機(jī)器人定位系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、供膠系統(tǒng)及涂膠槍、控制系統(tǒng)及電控配電系統(tǒng)、安全防護(hù)裝置等組成。 
1、機(jī)器人安裝架 
  因?yàn)樵摍C(jī)器人碼垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度很快,起停狀態(tài)對(duì)安裝架有很大的沖擊。安裝架必須有非常好的剛性才能保證機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定。 
  我們?yōu)榇嗽O(shè)計(jì)了焊接鋼架結(jié)構(gòu)作為支撐架。又因?yàn)殇X廠有較大的灰塵水氣,我們?cè)跈C(jī)器人的上部分設(shè)計(jì)了鋁架結(jié)構(gòu),并用玻璃罩將機(jī)器人罩住。使用鋁型材的好處是重量輕。 
2、機(jī)器人定位系統(tǒng) 
  機(jī)器人定位系統(tǒng)是整臺(tái)設(shè)備的核心,為德國(guó)NCF公司產(chǎn)品,運(yùn)動(dòng)速度快,而重復(fù)精度比較高高, X,Y,Z三坐標(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0.05mm,最快直線運(yùn)動(dòng)速度:1000mm/s。其中X坐標(biāo)軸為兩根長(zhǎng)度為3000mm,跨度為2200mm的定位系統(tǒng),由同步傳輸器保證兩根定位系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的同步,由一臺(tái)3000W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)。 
  Y軸選用雙定位系統(tǒng),之所以選者如此大截面的定位單元,主要是因?yàn)閅軸為雙端支撐,中間懸空結(jié)構(gòu),如果選擇的截面不夠,將不能保證機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性,機(jī)器人在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)將發(fā)生振顫。兩根定位單元并排使用,將Z軸夾在中間,能夠很好的平衡負(fù)載,這種安裝方式具有非常好的穩(wěn)定性。兩根定位系統(tǒng)由一臺(tái)2500W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)。 
  Z軸定位系統(tǒng)牢固穩(wěn)定。該產(chǎn)品一般滑塊固定而定位體作伸縮式運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)定位體的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和滑塊安裝在一起。該伺服電機(jī)因需要將物體快速提升,需要克服很大的重力和加速力,需要較大的功率才可以。 
  實(shí)際應(yīng)用中我們選擇了一臺(tái)4000W帶抱閘的伺服電機(jī),匹配了一臺(tái)一臺(tái)行星減速機(jī)。 
  旋轉(zhuǎn)軸與Z軸是集成在一起的,通過在Z軸定位體中心添加一根貫穿的長(zhǎng)軸實(shí)現(xiàn)的。長(zhǎng)軸的最上端作為驅(qū)動(dòng)端,與伺服電機(jī)安裝在一起。 
長(zhǎng)軸的最下端作為負(fù)載端,用于安裝物體。因物體較重,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大,不能直接安裝在驅(qū)動(dòng)軸,必須加一臺(tái)盤式減速機(jī)才能匹配。伺服電機(jī)的動(dòng)力先由長(zhǎng)軸傳輸?shù)綔p速機(jī)再傳輸?shù)截?fù)載,就實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)負(fù)載的功能。 
3、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)。 
4、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。 
5、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。 
6、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)。 
7、碼跺機(jī)結(jié)構(gòu)如下:



 
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