淺論六軸機器人在機床上下料中的應用

　　現今在很多零件的數控加工過(guò)程中，要把第一工序加工完的零件先取下，然后以剛加工完面作為定位基準在同一工作臺的另一工裝上或另一加工中心上完成第二工序加工。通常要把零件翻轉和旋轉一定角度后，再平移裝到另一工裝上加工，如此依序完成整個(gè)零件的全部加工。有時(shí)多個(gè)加工中心是在一字擺放，有時(shí)為省空間而面對面擺放或二種擺放的任意組合。有的加工用同一種機床，也有用不同類(lèi)型機床完成整個(gè)零件的加工。這時(shí)零件從一個(gè)工裝到另一個(gè)工裝上裝卡時(shí)，必須被翻轉和旋轉。在被翻轉和旋轉的同時(shí)，其位置也要變化。這時(shí)傳統的方式是把一個(gè)六軸關(guān)節機器人安裝在大型直線(xiàn)運動(dòng)軌道上。整個(gè)機器人系統或安裝在地面上或安裝在空中，占用大量空間，而且成本很高。所以沈陽(yáng)萊茵機器人有限公司根據客戶(hù)實(shí)際需求定制研發(fā)出一系列新結構形式的六軸混合型機器人。這些新特性來(lái)自我們的經(jīng)驗及認識，有其局限性，不充分，僅供朋友們學(xué)習參考，下面就結合兩個(gè)應用來(lái)介紹新結構形式的混合型六軸機器人。

　　一、混合型六軸機器人介紹

　　1、混合機器人的組成

　　如圖1所示六自由度混合機器人由基于直角坐標機器人的三個(gè)直線(xiàn)運動(dòng)軸和關(guān)節機器人的末端三個(gè)轉動(dòng)軸組成。三個(gè)直線(xiàn)運動(dòng)軸分別定義為X軸，Y軸和Z軸，可以是圖1中懸臂式三軸直角坐標機器人，也可以是龍門(mén)式三軸直角坐標機器人。在Z軸下端的三個(gè)轉動(dòng)軸是從上向下以此是旋轉軸A軸,擺動(dòng)軸B軸和B軸末端再帶動(dòng)一個(gè)旋轉軸C軸。通常C軸的末端裝機器人手爪。三個(gè)轉動(dòng)軸可以選擇兩種結構形式，一軸是由圖1所示的三個(gè)伺服電機在一起，安裝在Z軸下端。令一種是三個(gè)伺服電機直接安裝在對應的減速機上，這樣運動(dòng)位置精度更高。根據實(shí)際需要，混合型機器人的直線(xiàn)運動(dòng)軸也可以是二維的XY軸結構或XZ軸結構，也可以是龍門(mén)式結構。其各個(gè)直線(xiàn)運動(dòng)軸的行程及承載能力可以按要求去做。

　　圖1是一個(gè)典型的由懸臂式三維直角坐標機器人和三個(gè)旋轉軸組成的混合式六軸機器人。圖1中在最末端的旋轉軸上安裝有手抓。

　　2、混合型機器人的特點(diǎn)

　　1）超大工作空間

　　具有直角坐標機器人的大行程，大跨度的優(yōu)點(diǎn)。比如拼裝后X軸可達到100m，Y軸20m；總之可以按要求組合成所需工作空間的大型機器人。

　　2）靈活的組合形式

　　混合型機器人的直線(xiàn)運動(dòng)軸也可以是二維的XY軸結構或XZ軸結構，也可以是龍門(mén)式結構。根據每個(gè)直線(xiàn)運動(dòng)軸的行程及承載能力還可以是多根組合來(lái)保證各個(gè)軸不變形，有足夠的強度。最末端的三個(gè)旋轉軸也可以選擇為兩個(gè)旋轉軸?？傊旌闲蜋C器人完全可以設計成所以的結構形式及工作行程。

　　3）超大負載能力

　　直角坐標型的龍門(mén)框架結構，承載能力強，可無(wú)限擴展，穩定可靠，造價(jià)相對低很多。抓取物體的能力主要受三個(gè)末端旋轉軸的限制。目前配合手爪后可以抓取的物體重量是：50公斤，100公斤和200公斤三種型號。

　　4）高定位精度

　　通常單根直線(xiàn)運動(dòng)軸的重復定位精度0.05mm，而絲杠驅動(dòng)型和精密齒輪齒條驅動(dòng)型可達0.01mm，甚至更高。還可以加位置反饋信號，比如磁珊來(lái)提高定位精度。最后綜合精度取決于末端的三個(gè)旋轉軸。但最后末端的重復定位精度高于同類(lèi)的關(guān)節機器人。

　　5）安裝調式簡(jiǎn)單

　　混合型機器人是模塊化結構，在裝配廠(chǎng)全部預連接運行，然后拆裝出廠(chǎng)?，F場(chǎng)通過(guò)螺栓簡(jiǎn)單拼裝，調水平即可電氣調試，用戶(hù)甚至可以自行完成機械安裝。龍門(mén)式框架為整個(gè)安裝空間，其工作空間也在框架范圍內。不需要非常專(zhuān)業(yè)人員調式，簡(jiǎn)單安裝，調式和以后服務(wù)費用低。

　　6）控制系統相對簡(jiǎn)單

　　混合型機器人是直角坐標和柱坐標的組合，不僅好理解，控制系統也簡(jiǎn)單。編程方便，開(kāi)發(fā)。不需要特殊的專(zhuān)用高檔控制系統。

　　7）后期維護費用低

　　不需要非常專(zhuān)業(yè)人員調式，簡(jiǎn)單安裝，調式和后期維護費用低。而關(guān)節機器人的編程和操控必須由供應商通過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓才能完成（廠(chǎng)家軟件編程費用300元/小時(shí)），而且特殊軟件需要收費。

　　8）性?xún)r(jià)比高：無(wú)論首次購買(mǎi)，還是后期服務(wù)費用都低于關(guān)節型機器人。

　　二、在排氣管加工中的應用

　　如圖2所示，在立加的一個(gè)工作臺上有兩個(gè)工裝，分別以不同的方位裝夾兩個(gè)排氣管。這樣在一個(gè)工作臺上就可以對排氣管的不同位置進(jìn)行加工。難點(diǎn)在于要先把B工件取下，然后再把A工件取下后經(jīng)兩個(gè)方向的旋轉放置到B工裝上。把從前一加工中心的排氣管抓取放置到工裝A上。這里另外一個(gè)難點(diǎn)是兩個(gè)排氣管四周的空間小，給上下料增加難度。

　　圖2：一個(gè)工作臺上帶有兩個(gè)完全不同方位的工裝

　　為了提高效率采用如圖3所示，用一臺六軸混合機器人給四臺立加全自動(dòng)上下料。根據這些要求，沈陽(yáng)萊茵機器人有限公司為其量體裁衣設計生產(chǎn)了兩套大行程大負載的6D混合式機器人。

　　圖3：一臺六自由度混合型機器人給四臺立加上下料。