柔性供料器德国BAHR直角坐标机器人在铝锭码垛机上的应用 文章作者：上海众拓机器人技术有限公司 杨树彬 参考资料：德国 BAHR 公司直角坐标机器人（ .lt-bahrrobot. ） 关键词：直角坐标机器人、搬运机械手、运动控制、伺服系统 随着机器人技术的发展，直角坐标机器人技术在码垛机上的使用越来越多。直角坐标机器人作为执行机构，具用控制方便，执行动作灵活，可以实现复杂的空间轨迹控制。上海众拓机器人技术有限公司在多年机器人技术应用、数控技术和产品研发基础上，依托德国 BAHR 公司直线定位系统性及机械手臂开发出了价比优良的系列数控搬运、码垛、装配机器人，广泛应用在金属冶金、汽车制造、食品加工、电子等行业上，是航空、汽车等行业重要的装备。 搬运机器人一 在金属浇注领域，搬运机器人有着广泛的应用和需求。下面就是 我们依据客户要求开发的一台在铝锭浇注生产线上工作的 直角坐标机器人，其特点是负载范围大，小到几公斤，大到几吨；运行速度快，且速度可调整；动作灵活，可以完成复杂的码垛任务；可靠性高，维护简单。 典型四坐标机器人二 一、任务要求：按层码垛： 运动空间为三维，四自由度运动。 行程： X 方向 2200mm , Y 方向 1500mm , Z 方向 1200mm , 水平旋转： +-900 能够和生产线融为一体，有良好的通讯功能。 最大负载重量为 150Kg , 额定负载 125Kg 。层与层间成 90 度角交叉排放。 每垛共九层，垛高 1000mm 。 最快码垛速度为 1000mm /s ，平均速度为 500mm /s 。 码垛精度： 1mm 码垛机器人的铝锭图三 根据以上要求，我们设计了一台三坐标机器人。 二、机器人组成： 该机器人由安装架、机器人定位系统、伺服驱动系统、供胶系统及涂胶枪、控制系统及电控配电系统、安全防护装置等组成。 1 、机器人安装架 因为该机器人码垛机的运动速度很快，起停状态对安装架有很大的冲击。安装架必须有非常好的刚性才能保证机器人运行的稳定。我们为此设计了焊接钢架结构作为支撑架。 2、机器人定位系统 机器人定位系统是整台设备的核心，为德国 bahr 公司产品，因运动速度快，而重复精度并不高， X,Y,Z 三坐标均选择为同步齿形带传动，单坐标重复定位精度为 0.1mm ，最快直线运动速度： 1000mm /s 。其中 X 坐标轴为两根长度为 3000mm ，跨度为 2200mm 的定位系统 ELZ100 ，由同步传输器保证两根定位系统运动的同步，由一台 3000W 伺服电机驱动。出于驱动扭矩及惯量的匹配，需要配一台行星减速机。 Y 轴选用 ELZ100 和 ELR100 双定位系统，之所以选者如此大截面的定位单元，主要是因为 Y 轴为双端支撑，中间悬空结构，如果选择的截面不够，将不能保证机器人运动的平稳性，机器人在高速运动时将发生振颤。 ELZ100 为主驱动结构， ELR100 位辅助结构。两根定位单元并排使用，将 Z 轴夹在中间，能够很好的平衡负载，这种安装方式具有非常好的稳定性。两根定位系统由一台 2500W 伺服电机驱动，出于驱动扭矩及惯量的匹配，需要配一台行星减速机。 Z 轴选用 ELSD100 双滑快全包围定位系统，牢固稳定。该产品是专为同时完成物体提升和旋转两个运动而设计的。该产品一般滑块固定而定位体作伸缩式运动，驱动定位体的伺服电机驱动和滑块安装在一起。该伺服电机因需要将物体快速提升，需要克服很大的重力和加速力，需要较大的功率才可以。 实际应用中我们选择了一台 4000W 带抱闸的伺服电机，匹配了一台一台行星减速机。 旋转轴与 Z 轴是集成在一起的，通过在 Z 轴定位体中心添加一根贯穿的长轴实现的。长轴的最上端作为驱动端，与伺服电机安装在一起。长轴的最下端作为负载端，用于安装物体。因物体较重，转动惯量较大，不能直接安装在驱动轴，必须加一台盘式减速机才能匹配。伺服电机的动力先由长轴传输到减速机再传输到负载，就实现了旋转负载的功能。 码垛机器人结构图四 3、伺服驱动系统 该码垛机器人的选用具有 Profibus 功能的伺服电机。每个运动轴配有一台伺服电机及一台减速机，四个运动轴，共四套伺服电机和四台减速机，其中垂直运动轴为带抱闸伺服电机。 4、机器抓手 该机械手选用德国菲施托气动机械手，压力可调，配备压力缓冲阀，使夹持动作平稳 抓手上装有感应机构，能够自动感知物体，并通知控制中心进行物体抓放。 5、控制系统 控制系统由大型 PLC 、触摸屏组成。该系统拥有强大的 Profibus 通讯功能。能够将数据实时传输给以太网，能够将控制指令以总线的方式发送给伺服系统，使整个的运动相当流畅。该系统可预置多种工件的程序，更换品种时可在触摸屏上调用相应程序。 6、安全防护装置 该机具有故障提示及报警功能，并且每次出现故障时都能准确的反映出故障具体位置，便于迅速排除故障，主要包括：机器人碰撞保护功能；工件安装到位检测；光幕安全保护。
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