機器人在冶金行業(yè)的應用

隨著(zhù)機器人技術(shù)的發(fā)展，直角坐標機器人技術(shù)在碼垛機上的使用越來(lái)越多。直角坐標機器人作為執行機構，具用控制方便，執行動(dòng)作靈活，可以實(shí)現復雜的空間軌跡控制。沈陽(yáng)力拓自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司在多年機器人技術(shù)應用、數控技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)基礎上，依托德國B(niǎo)AHR公司直線(xiàn)定位系統性及機械手臂開(kāi)發(fā)出了價(jià)比優(yōu)良的系列數控搬運、碼垛、裝配機器人，廣泛應用在金屬冶金、汽車(chē)制造、食品加工、電子等行業(yè)上，是航空、汽車(chē)等行業(yè)重要的裝備。

典型應用案例

在金屬澆注領(lǐng)域，搬運機器人有著(zhù)廣泛的應用和需求。下面就是我們依據客戶(hù)要求開(kāi)發(fā)的一臺在鋁錠澆注生產(chǎn)線(xiàn)上工作的直角坐標機器人，其特點(diǎn)是負載范圍大，小到幾公斤，大到幾噸；運行速度快，且速度可調整；動(dòng)作靈活，可以完成復雜的碼垛任務(wù)；可靠性高，維護簡(jiǎn)單。

典型四坐標機器人

一、任務(wù)要求：按層碼垛：

運動(dòng)空間為三維，四自由度運動(dòng)。
行程：X方向2200mm, Y方向1500mm, Z方向1200mm, 水平旋轉：+-900
能夠和生產(chǎn)線(xiàn)融為一體，有良好的通訊功能。
最大負載重量為150Kg,額定負載125Kg。層與層間成90度角交叉排放。
每垛共九層，垛高1000mm。
最快碼垛速度為1000mm/s，平均速度為500mm/s。
碼垛精度：1mm
根據以上要求，我們設計了一臺三坐標機器人。

二、機器人組成：

該機器人由安裝架、機器人定位系統、伺服驅動(dòng)系統、供膠系統及涂膠槍、控制系統及電控配電系統、安全防護裝置等組成。

1、機器人安裝架

因為該機器人碼垛機的運動(dòng)速度很快，起停狀態(tài)對安裝架有很大的沖擊。安裝架必須有非常好的剛性才能保證機器人運行的穩定。我們?yōu)榇嗽O計了焊接鋼架結構作為支撐架。

2、機器人定位系統

機器人定位系統是整臺設備的核心，為德國bahr公司產(chǎn)品，因運動(dòng)速度快，而重復精度并不高， X,Y,Z三坐標均選擇為同步齒形帶傳動(dòng)，單坐標重復定位精度為0.1mm，最快直線(xiàn)運動(dòng)速度：1000mm/s。其中X坐標軸為兩根長(cháng)度為3000mm，跨度為2200mm的定位系統ELZ100，由同步傳輸器保證兩根定位系統運動(dòng)的同步，由一臺3000W伺服電機驅動(dòng)。出于驅動(dòng)扭矩及慣量的匹配，需要配一臺行星減速機。

Y軸選用ELZ100和ELR100雙定位系統，之所以選者如此大截面的定位單元，主要是因為Y軸為雙端支撐，中間懸空結構，如果選擇的截面不夠，將不能保證機器人運動(dòng)的平穩性，機器人在高速運動(dòng)時(shí)將發(fā)生振顫。ELZ100為主驅動(dòng)結構，ELR100位輔助結構。兩根定位單元并排使用，將Z軸夾在中間，能夠很好的平衡負載，這種安裝方式具有非常好的穩定性。兩根定位系統由一臺2500W伺服電機驅動(dòng)，出于驅動(dòng)扭矩及慣量的匹配，需要配一臺行星減速機。

Z軸選用ELSD100雙滑快全包圍定位系統，牢固穩定。該產(chǎn)品是專(zhuān)為同時(shí)完成物體提升和旋轉兩個(gè)運動(dòng)而設計的。該產(chǎn)品一般滑塊固定而定位體作伸縮式運動(dòng)，驅動(dòng)定位體的伺服電機驅動(dòng)和滑塊安裝在一起。該伺服電因需要將物體快速提升，需要克服很大的重力和加速力，需要較大的功率才可以。

實(shí)際應用中我們選擇了一臺4000W帶抱閘的伺服電機，匹配了一臺一臺行星減速機。

旋轉軸與Z軸是集成在一起的，通過(guò)在Z軸定位體中心添加一根貫穿的長(cháng)軸實(shí)現的。長(cháng)軸的最上端作為驅動(dòng)端，與伺服電機安裝在一起。長(cháng)軸的最下端作為負載端，用于安裝物體。因物體較重，轉動(dòng)慣量較大，不能直接安裝在驅動(dòng)軸，必須加一臺盤(pán)式減速機才能匹配。伺服電機的動(dòng)力先由長(cháng)軸傳輸到減速機再傳輸到負載，就實(shí)現了旋轉負載的功能。

3、伺服驅動(dòng)系統

該碼垛機器人的選用具有Profibus 功能的伺服電機。每個(gè)運動(dòng)軸配有一臺伺服電機及一臺減速機，四個(gè)運動(dòng)軸，共四套伺服電機和四臺減速機，其中垂直運動(dòng)軸為帶抱閘伺服電機。

4、機器抓手

該機械手選用德國菲施托氣動(dòng)機械手，壓力可調，配備壓力緩沖閥，使夾持動(dòng)作平穩抓手上裝有感應機構，能夠自動(dòng)感知物體，并通知控制中心進(jìn)行物體抓放。

5、控制系統

控制系統由大型PLC、觸摸屏組成。該系統擁有強大的Profibus通訊功能。能夠將數據實(shí)時(shí)傳輸給以太網(wǎng)，能夠將控制指令以總線(xiàn)的方式發(fā)送給伺服系統，使整個(gè)的運動(dòng)相當流暢。該系統可預置多種工件的程序，更換品種時(shí)可在觸摸屏上調用相應程序。

6、安全防護裝置

該機具有故障提示及報警功能，并且每次出現故障時(shí)都能準確的反映出故障具體位置，便于迅速排除故障，主要包括：機器人碰撞保護功能；工件安裝到位檢測；光幕安全保護。