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(yè)的用戶成功地解決了他們的自動化任務(wù)。加上這10多年中公司派人到德國百格拉公司培訓(xùn)和德國專家到中國為用戶處進行培訓(xùn)和編程等服務(wù)，使我們從了解分析任務(wù)，選擇設(shè)計機器人，到用戶處安裝調(diào)試直到達到設(shè)計要求，我們不斷積累經(jīng)驗，提高服務(wù)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(qū)動電機，控制系統(tǒng)和末端操作器組成。針對不同的應(yīng)用，可以方便快速組合成不同維數(shù)，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(fù)雜的五維機器人就有上百種結(jié)構(gòu)形式的成功應(yīng)用案例。從食品生產(chǎn)到汽車裝配等各行各業(yè)的自動化生產(chǎn)線中，都有各式各樣的直角坐標機器人和其它設(shè)備共同嚴格同步協(xié)調(diào)的工作。可以說直角坐標機器人幾乎能勝任所有的工業(yè)自動化任務(wù)。下面是其主要特點：
1任意組合成各種結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)時其負載能力可增加到數(shù)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(fù)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(shù)控系統(tǒng)能完成非常復(fù)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(nèi)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(jié)拍要求：
1） 檢測等待鑄件：鑄件按預(yù)定速度傳送到機械手正下方，控制系統(tǒng)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(nèi)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(nèi)提出后停留1秒以后，由X軸以0.8m/s的速度水平繼續(xù)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(nèi)部。
7） 手爪返回：以上運動結(jié)束后，手爪以0.8m/s的速度經(jīng)由X軸返回初始位置，進行下次抓件運動。
三 機器人的設(shè)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(dǎo)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(dǎo)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(wěn)定平穩(wěn)。
2） 驅(qū)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(qū)動器，額定扭矩為19Nm，最大驅(qū)動扭矩為85Nm.
Z 軸的電機型號也為：DSM4-14.3和TLD318驅(qū)動器，額定扭矩為19Nm，最大驅(qū)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(tài)運行的要求。
X軸負載與驅(qū)動電機間轉(zhuǎn)動慣量比小于3：1，安全系數(shù)大于200%。Z軸負載與驅(qū)動電機間轉(zhuǎn)動慣量比小于3：1，安全系數(shù)大于200%。完全滿足德國選型軟件建議的轉(zhuǎn)動慣量比小于8：1，安全系數(shù)大于85%的要求。
3）數(shù)控系統(tǒng)
采用德國恩格哈公司的D22數(shù)控系統(tǒng)。
德國Engelhardt公司的數(shù)控系統(tǒng)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(fā)。
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(xiàn)斷線和接觸不好現(xiàn)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(diào)式
機器人的運動速度高，加速和減速時間短，產(chǎn)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(wěn)，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(diào)式時由于從機器人，減速機，伺服電機，數(shù)控系統(tǒng)和支架都由我公司提供，我們的技術(shù)人員對伺服電機和數(shù)控系統(tǒng)非常精通，在三天內(nèi)就調(diào)試成功，沒有任何撞車等事故發(fā)生。機器人的工作速度，運行平穩(wěn)性和可靠性都非常好，用戶非常滿意。
五 經(jīng)驗總結(jié)
以上僅為直角坐標機器人的一個應(yīng)用案例。直角坐標機器人的應(yīng)用非常廣泛，被大量應(yīng)用于自動化的各個方面例如執(zhí)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(nèi)最早引進的直角坐標機器人，也是國內(nèi)應(yīng)用行業(yè)最多的直角坐標機器人之一。我們的技術(shù)團隊有圖像處理方面，機器人結(jié)構(gòu)，數(shù)控機床，數(shù)控系統(tǒng)，傳感器和伺服電機等方面的大量應(yīng)用經(jīng)驗，加上全心全意服務(wù)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(chǔ)。如果您對直角坐標機器人的某項應(yīng)用感興趣可以與本文作者叢大尉（david_0828@163.com）聯(lián)系，為您提供應(yīng)用案例和資料。
