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德国百格拉350公斤直角坐标机器人典型应用 |
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一 德国百格拉直角坐标机器人简介
沈阳百格机器人有限公司从1995年以来代理销售德国百格拉公司的直角坐标机器人，配合不同行业的用户成功地解决了他们的自动化任务。加上这10多年中公司派人到德国百格拉公司培训和德国专家到中国为用户处进行培训和编程等服务，使我们从了解分析任务，选择设计机器人，到用户处安装调试直到达到设计要求，我们不断积累经验，提高服务能力，下面就介绍如何选择合适的直角坐标机器人。
直角坐标机器人主要由一些直线运动单元，驱动电机，控制系统和末端操作器组成。针对不同的应用，可以方便快速组合成不同维数，各种行程和不同带载能力的壁挂式、悬臂式、龙门式或倒挂式等各种形式的直角坐标机器人。从简单的二维机器人到复杂的五维机器人就有上百种结构形式的成功应用案例。从食品生产到汽车装配等各行各业的自动化生产线中，都有各式各样的直角坐标机器人和其它设备共同严格同步协调的工作。可以说直角坐标机器人几乎能胜任所有的工业自动化任务。下面是其主要特点：
1任意组合成各种结构样式，带载能力和尺寸的机器人，
2采用多根直线运动单元级连和齿轮齿条传动，可以形成几十米的超大行程机器人。
3采用多根直线运动单元平连及各带多滑块结构时其负载能力可增加到数吨。
4 其最大运行速度可达到每秒8米，加速度可达到每秒4米。
5 重复定位精度可达到0.05mm~0.01mm。
6 采用带有RTCP功能的五轴或五轴以上数控系统能完成非常复杂轨迹的工作。
典型案例：350公斤大负载侵漆机器人。
二 侵漆机器人的功能要求
1 机器人运动要求：
工作过程：将被侵漆的350公斤重的铸件壳体通过传送带被移动到机器人手爪的正下方，铸件壳体的方向和位置均满足机器手抓取的精度要求。 机械人的Z轴要下降800mm, 然后抓住壳体，Z轴再上升1100mm后，X轴水平位移2.0米到达漆桶上方，Z轴下降1100mm将壳体垂直放入漆桶中，在漆桶内放置1秒后Z轴垂直向上升起1100mm，再等待1秒使壳体上的漆能留下部分，然后X轴再把壳体水平向前位移2.0米后，Z轴下降200mm，放在传送带上传送至烘干箱中。机器人的Z轴上升200mm，X轴向负方向运行4000mm回到原始位置，上面的工作过程就是机器人的运动轨迹。
2工作节拍要求：
1） 检测等待铸件：铸件按预定速度传送到机械手正下方，控制系统接受到位置传感器检测到铸件后启动机器手。此时手爪位于铸件上方800mm处，摆放位置以及方向都已符合机械手抓抓取要求。
2） 垂直抓取：Z轴机械手臂以1m/s的速度垂直向下运动800mm，由手爪抓住壳体，之后以0.5m/s速度再向上方向垂直升起1100mm。
3） 平移铸件：手爪抓住铸件以0.8m/s的速度向前运动2000mm到达漆桶正上方。
4） 沾漆过程：当手爪平移到漆桶正上方后，Z轴再次以0.5m/s的速度竖直下降1100mm，铸件在漆桶内停留1秒，使铸件本体完全沾满漆，之后Z轴再次通过手爪将铸件以0.5m/s的速度提升1100mm之后停留1秒，满足漆液不大量流下。
5） 第二次平移过程：当手爪上铸件在从漆桶内提出后停留1秒以后，由X轴以0.8m/s的速度水平继续向前运动2000mm。
6） 放件过程：第二次平移以后，X轴将手爪和铸件运动到传送带正上方，Z轴通过手爪再以0.5m/s的速度将铸件放置在传送带上，同时放开手爪并再次以0.5m/s速度向上提升800mm，同时有传送带将铸件传送到烘干箱内部。
7） 手爪返回：以上运动结束后，手爪以0.8m/s的速度经由X轴返回初始位置，进行下次抓件运动。
三 机器人的设计选型
1） 机器人本身，
机器人选择德国Roboworker公司的RSL90型。
X轴由两根RSL90型双滑块导轨组成，由于每根RSL90采用了两个大滑块，一根RSL90的负载能力达到700公斤，两根RSL90型双滑块导轨的负载能力至少达到1400公斤.
Z轴采用特制RSS90型。这里采用两个RSL90的形材和120mm宽的同步带。120mm宽同步带本身的额定拉力就可以达到3000公斤，所以足以满足350公斤负载长期快速升降运动。
X轴和Z轴本身的连接方式非常重要，要有足够的抗冲击能力。从图中可以看到其强度非常好，实际使用中也非常稳定平稳。
2） 驱动电机和行星减速机
选用百格拉公司的DSM系列伺服电机，X轴的电机型号为：DSM4-14.3和TLD318驱动器，额定扭矩为19Nm，最大驱动扭矩为85Nm.
Z 轴的电机型号也为：DSM4-14.3和TLD318驱动器，额定扭矩为19Nm，最大驱动扭矩为85Nm。
X轴和Z轴都配德国纽卡特公司的行星减速机PLE120/115，减速比为12。PLE120/115减速机的额定输出扭矩为260Nm，最大输出扭矩为520Nm，其横向和径向抗扭刚性分别为3500N 和2800N，完全满足长期高速高动态运行的要求。
X轴负载与驱动电机间转动惯量比小于3：1，安全系数大于200%。Z轴负载与驱动电机间转动惯量比小于3：1，安全系数大于200%。完全满足德国选型软件建议的转动惯量比小于8：1，安全系数大于85%的要求。
3）数控系统
采用德国恩格哈公司的D22数控系统。
德国Engelhardt公司的数控系统以可靠性高而著称。D22可以控制2个轴，有32路输入口和32路输出口，高度开放的汇编语言便于二次开发。
4）电缆选择
由于机器人要高速长时间运动，所用电缆必须采用高柔性电缆。这里采用德国百格拉公司机器人专用电缆。一般电缆高速运动几个月后就出现断线和接触不好现象，特别是编码器信号线更是常出问题。选用德国百格拉公司机器人专用电缆可以多年长期高速运行。
四 机器人的安装调式
机器人的运动速度高，加速和减速时间短，产生很多的冲击力，这就要求机器人的支架非常牢固，其刚性和强度非常大。从安装后的图中可见安装支架非常稳，非常牢固。机器人在高速运行中，在启动和停止中没有任何晃动。在调式时由于从机器人，减速机，伺服电机，数控系统和支架都由我公司提供，我们的技术人员对伺服电机和数控系统非常精通，在三天内就调试成功，没有任何撞车等事故发生。机器人的工作速度，运行平稳性和可靠性都非常好，用户非常满意。
五 经验总结
以上仅为直角坐标机器人的一个应用案例。直角坐标机器人的应用非常广泛，被大量应用于自动化的各个方面例如执行焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、涂胶和切割等一系列工作。其中百格拉直角坐标机器人是国内最早引进的直角坐标机器人，也是国内应用行业最多的直角坐标机器人之一。我们的技术团队有图像处理方面，机器人结构，数控机床，数控系统，传感器和伺服电机等方面的大量应用经验，加上全心全意服务好每个用户的责任心，要保证每台机器人都高效出色地工作的硬性要求，是我们做好每台机器人都能很多工作的基础。如果您对直角坐标机器人的某项应用感兴趣可以与本文作者丛大尉（david_0828@163.com）联系，为您提供应用案例和资料。
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