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    一 德國百格拉直角坐標機器人簡介
    沈陽萊茵機電有限公司從1995年以來代理銷售德國百格拉公司的直角坐標機器人，配合不同行業的用戶成功地解決了他們的自動化任務。加上這10多年中公司派人到德國百格拉公司培訓和德國專家到中國為用戶處進行培訓和編程等服務，使我們從了解分析任務，選擇設計機器人，到用戶處安裝調試直到達到設計要求，我們不斷積累經驗，提高服務能力，下面就介紹如何選擇合適的直角坐標機器人。
    直角坐標機器人主要由一些直線運動單元，驅動電機，控制系統和末端操作器組成。針對不同的應用，可以方便快速組合成不同維數，各種行程和不同帶載能力的壁掛式、懸臂式、龍門式或倒掛式等各種形式的直角坐標機器人。從簡單的二維機器人到復雜的五維機器人就有上百種結構形式的成功應用案例。從食品生產到汽車裝配等各行各業的自動化生產線中，都有各式各樣的直角坐標機器人和其它設備共同嚴格同步協調的工作。可以說直角坐標機器人幾乎能勝任所有的工業自動化任務。下面是其主要特點：
    1任意組合成各種結構樣式，帶載能力和尺寸的機器人，
    2采用多根直線運動單元級連和齒輪齒條傳動，可以形成幾十米的超大行程機器人。
    3采用多根直線運動單元平連及各帶多滑塊結構時其負載能力可增加到數噸。
    4 其最大運行速度可達到每秒8米，加速度可達到每秒4米。
    5 重復定位精度可達到0.05mm~0.01mm。
    6 采用帶有RTCP功能的五軸或五軸以上數控系統能完成非常復雜軌跡的工作。
   
    典型案例：350公斤大負載侵漆機器人。
   
    二 侵漆機器人的功能要求
    1 機器人運動要求：
    工作過程：將被侵漆的350公斤重的鑄件殼體通過傳送帶被移動到機器人手爪的正下方，鑄件殼體的方向和位置均滿足機器手抓取的精度要求。 機械人的Z軸要下降800mm, 然后抓住殼體，Z軸再上升1100mm后，X軸水平位移2.0米到達漆桶上方，Z軸下降1100mm將殼體垂直放入漆桶中，在漆桶內放置1秒后Z軸垂直向上升起1100mm，再等待1秒使殼體上的漆能留下部分，然后X軸再把殼體水平向前位移2.0米后，Z軸下降200mm，放在傳送帶上傳送至烘干箱中。機器人的Z軸上升200mm，X軸向負方向運行4000mm回到原始位置，上面的工作過程就是機器人的運動軌跡。
   
    2工作節拍要求：
    1） 檢測等待鑄件：鑄件按預定速度傳送到機械手正下方，控制系統接受到位置傳感器檢測到鑄件后啟動機器手。此時手爪位于鑄件上方800mm處，擺放位置以及方向都已符合機械手抓抓取要求。
    2） 垂直抓取：Z軸機械手臂以1m/s的速度垂直向下運動800mm，由手爪抓住殼體，之后以0.5m/s速度再向上方向垂直升起1100mm。
    3） 平移鑄件：手爪抓住鑄件以0.8m/s的速度向前運動2000mm到達漆桶正上方。
    4） 沾漆過程：當手爪平移到漆桶正上方后，Z軸再次以0.5m/s的速度豎直下降1100mm，鑄件在漆桶內停留1秒，使鑄件本體完全沾滿漆，之后Z軸再次通過手爪將鑄件以0.5m/s的速度提升1100mm之后停留1秒，滿足漆液不大量流下。
    5） 第二次平移過程：當手爪上鑄件在從漆桶內提出后停留1秒以后，由X軸以0.8m/s的速度水平繼續向前運動2000mm。
    6） 放件過程：第二次平移以后，X軸將手爪和鑄件運動到傳送帶正上方，Z軸通過手爪再以0.5m/s的速度將鑄件放置在傳送帶上，同時放開手爪并再次以0.5m/s速度向上提升800mm，同時有傳送帶將鑄件傳送到烘干箱內部。
    7） 手爪返回：以上運動結束后，手爪以0.8m/s的速度經由X軸返回初始位置，進行下次抓件運動。
   
    三 機器人的設計選型
    1） 機器人本身，
    機器人選擇德國Roboworker公司的RSL90型。
    X軸由兩根RSL90型雙滑塊導軌組成，由于每根RSL90采用了兩個大滑塊，一根RSL90的負載能力達到700公斤，兩根RSL90型雙滑塊導軌的負載能力至少達到1400公斤.
    Z軸采用特制RSS90型。這里采用兩個RSL90的形材和120mm寬的同步帶。120mm寬同步帶本身的額定拉力就可以達到3000公斤，所以足以滿足350公斤負載長期快速升降運動。
    X軸和Z軸本身的連接方式非常重要，要有足夠的抗沖擊能力。從圖中可以看到其強度非常好，實際使用中也非常穩定平穩。
   
    2） 驅動電機和行星減速機
    選用百格拉公司的DSM系列伺服電機，X軸的電機型號為：DSM4-14.3和TLD318驅動器，額定扭矩為19Nm，最大驅動扭矩為85Nm.
    Z 軸的電機型號也為：DSM4-14.3和TLD318驅動器，額定扭矩為19Nm，最大驅動扭矩為85Nm。
   
    X軸和Z軸都配德國紐卡特公司的行星減速機PLE120/115，減速比為12。PLE120/115減速機的額定輸出扭矩為260Nm，最大輸出扭矩為520Nm，其橫向和徑向抗扭剛性分別為3500N 和2800N，完全滿足長期高速高動態運行的要求。
   
    X軸負載與驅動電機間轉動慣量比小于3：1，安全系數大于200%。Z軸負載與驅動電機間轉動慣量比小于3：1，安全系數大于200%。完全滿足德國選型軟件建議的轉動慣量比小于8：1，安全系數大于85%的要求。
   
    3）數控系統
    采用德國恩格哈公司的D22數控系統。
    德國Engelhardt公司的數控系統以可靠性高而著稱。D22可以控制2個軸，有32路輸入口和32路輸出口，高度開放的匯編語言便于二次開發。
   
    4）電纜選擇
    由于機器人要高速長時間運動，所用電纜必須采用高柔性電纜。這里采用德國百格拉公司機器人專用電纜。一般電纜高速運動幾個月后就出現斷線和接觸不好現象，特別是編碼器信號線更是常出問題。選用德國百格拉公司機器人專用電纜可以多年長期高速運行。
   
    四 機器人的安裝調式
    機器人的運動速度高，加速和減速時間短，產生很多的沖擊力，這就要求機器人的支架非常牢固，其剛性和強度非常大。從安裝后的圖中可見安裝支架非常穩，非常牢固。機器人在高速運行中，在啟動和停止中沒有任何晃動。在調式時由于從機器人，減速機，伺服電機，數控系統和支架都由我公司提供，我們的技術人員對伺服電機和數控系統非常精通，在三天內就調試成功，沒有任何撞車等事故發生。機器人的工作速度，運行平穩性和可靠性都非常好，用戶非常滿意。
   
    五 經驗總結
    以上僅為直角坐標機器人的一個應用案例。直角坐標機器人的應用非常廣泛，被大量應用于自動化的各個方面例如執行焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標、噴碼、涂膠和切割等一系列工作。其中百格拉直角坐標機器人是國內最早引進的直角坐標機器人，也是國內應用行業最多的直角坐標機器人之一。我們的技術團隊有圖像處理方面，機器人結構，數控機床，數控系統，傳感器和伺服電機等方面的大量應用經驗，加上全心全意服務好每個用戶的責任心，要保證每臺機器人都高效出色地工作的硬性要求，是我們做好每臺機器人都能很多工作的基礎。如果您對直角坐標機器人的某項應用感興趣可以與本文作者叢大尉（david_0828@163.com）聯系，為您提供應用案例和資料。