柔性上料工作站：直角坐标机器人的设计方法

发布日期：2024-11-18

柔性上料工作站在生产中要以高速搬运几百公斤，甚至几吨的物体，准确平稳放在指定位置。比如 DMT 公司为三星公司成功设计制造了一次搬运 2 吨显示屏，以每秒 4 米高速运行的大型高速搬运机器人。该机器人不仅能满足大负载和高速的要求，还非常可靠， 11 个月来一直零故障连续工作，已通过三星的验收。目前该机器人是大负载，高速搬运机器人中最先进，安全系数最高，可靠性最高的大型直角坐标机器人之一。此外 DMT 公司还为很多用户设计制造了许多不同形式，不同负载，不同速度和运动距离的大型搬运码垛机器人，下面我们就分别加以介绍。 1、大负载直线运动单元采用类似龙门吊的滚轮传动方式，有很大的承载能力和承受来自各个方向的冲击力。它被广泛用作水平运动轴，比如 X 轴和 Y 轴。
图 1 ：以直线伺服电机为驱动的 TM-H30 示意图共有三种类型，分别叫做 TM-H15, TM-H20 和 TM-H30 。其单根 TM-H30 的单个标准滑块最大承载能力为 2400KG ，最高运行速度为 1.5m/s ，最大加速度为每秒 2m ，单根长度为 6 米长。可以采用两根 TM-H30 并行方式组合放置及多个滑块，来增加带负载能力。目前采用多根级连方式所构成的最大长度为 120 米。另外一个典型应用是作为其它关节机器人的运动载体。为了满足高速运动的要求把齿轮齿条换成直线伺服电机，能达到每秒 8 米的运行速度。 2、中负载直线运动单元采用两根大直径钢轴作为导轨和封闭铝型材或方钢管为主体，可选用齿轮齿条、同步带或滚珠丝杠传动。可以用作 X 轴， Y 轴和 Z 轴。共有五种类型，分别叫做 SP125, SP150 ， SP200 ， SP250 ， SP300 。其单根 SP250 配单个标准滑块最大承载能力 Fz 为 450KG ，采用同步带传动最高运行速度为 8m/s ，单根长度为 6 米长。可以采用两根并行方式组合放置及多个滑块，来增加带负载能力。目前采用多根级连方式所构成的最大长度为 60 米。作为上下运动的抓取轴通常是采用铝管为主体。 3、高速直线电机如果负载大运行速度要达每秒 2 米到 4 米，那么就个采用直线伺服驱动。直线伺服的优点是可以级连成几十米，目前额度推力最大为 8000N ，加速度快。另外我们的直线伺服与我们的铝管和方钢管主体在安装位置上能很多配合。图 4 ：直线伺服电机 4、组合成定制的搬运机器人例子利用前面介绍的各种直线运动单元及根据需要可以组合成各种形式（二维，三维及五轴），各种负载（最重 2000 公斤），各种运行速度（最快 8 米 / 秒），目前最长 200 米的直角坐标机器人。同一个机器人可以有多个 Z 轴，可以配上多个转动轴来完成特定的任务。 5、结论直角坐标机器人在欧美与关节机器人同步发展，但其应用更广泛，大量用在各种自动化生产线，绝大多数机床上下料和搬运码垛，大型检测，探伤和涂胶等。如果搬运几百公斤的物体，搬运距离比较大，那么直角坐标机器人比关节机器人不仅价格低，更实用。沈阳莱茵机电从 95 年开始从事直角坐标机器人事业，与多家德国企业和韩国企业合作，积累了大量经验。我们立志为国内生产自动化贡献力量！

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