大批量小零件的上下料機(jī)器人
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圖2：XZ二維上下料機(jī)器人
二 驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制系統(tǒng)的選擇
1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速機(jī)的選擇
首先根據(jù)機(jī)床的加工時(shí)間來確定整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的工作節(jié)拍，再依此設(shè)計(jì)出每個(gè)軸的最高運(yùn)行速度，最大加速度和最高減速度值等每個(gè)軸詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)軌跡。所設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)軌跡和節(jié)拍要比實(shí)際需要的快些，這樣就能保證長期穩(wěn)定可靠地工作。在選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，首先要考慮負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比。大量應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)證明當(dāng)用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比要小于10；而用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比要小于8。如果轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比超過這個(gè)經(jīng)驗(yàn)值就要給驅(qū)動(dòng)電機(jī)配行星減速機(jī)來降低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比。只有當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比足夠小時(shí)才能保證運(yùn)動(dòng)軸有高速高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)。其次要考慮驅(qū)動(dòng)電機(jī)最大出力與按規(guī)劃的軌跡（最高速度，加速度和減速度）運(yùn)動(dòng)所需出力的關(guān)系。通常情況下驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大出力至少是所需出力的一倍以上。還有要考慮伺服電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速要低于2800轉(zhuǎn)/分。
基于上面的考慮我們選擇的電機(jī)如下：
升降運(yùn)動(dòng)平臺(tái)采用4Nm交流伺服電機(jī)配德國Neugart行星減速機(jī)PLE80-40。水平運(yùn)動(dòng)軸選用400W交流伺服電機(jī)配Neugart行星減速機(jī)PLE60-8。而XZ機(jī)器人的Z軸我們選擇帶抱閘400W交流伺服電機(jī)配Neugart行星減速機(jī)PLE60-8，X軸我們選擇帶抱閘750W交流伺服電機(jī)配Neugart行星減速機(jī)PLE60-8。
2 手爪和控制系統(tǒng)選擇
手爪選擇日本SMC的氣動(dòng)手爪。
這里選用德國Engelhardt公司F44四軸通用數(shù)控系統(tǒng)來控制整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)。它自帶64路I/O口，完成限位控制。F44系統(tǒng)還通過I/O口與車床的開門和關(guān)門信號(hào)，啟動(dòng)信號(hào)，主軸停止信號(hào)等通訊，同步有序工作。
三 工作流程
1 人工把裝滿待加工活塞的手推車推動(dòng)升降平臺(tái)處，保證前后和左右位置誤差滿足要求，
2 升降平臺(tái)把整摞拖盤升高，使要處理的一拖盤處于水平運(yùn)動(dòng)軸同一水平面上，
3水平運(yùn)動(dòng)軸取來一拖盤及每次運(yùn)動(dòng)一個(gè)活塞直徑的1.2倍的位置，
4 XZ二維機(jī)器人每次取走一個(gè)活塞，放到交換臺(tái)上，取回加工完的另一活塞及放回拖盤里，
5 如果一個(gè)托盤被全部處理完，要把該拖盤送回升降平臺(tái)上，升降平臺(tái)再升高及取下另一托盤
6 如果全部托盤處理完就報(bào)警，通知人工取走該車，及推入另一車活塞。
四 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論
按照前面的方案我們制造及安裝調(diào)式了整套機(jī)器人供料系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，可靠，速度等指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，用戶比較滿意。目前我們僅把它作為供料機(jī)構(gòu)，但經(jīng)小的改動(dòng)就可以在活塞生產(chǎn)中用來給活塞數(shù)控車上料和下料，還可以用來給活塞裝配鋼環(huán)。實(shí)踐證明這類機(jī)器人系統(tǒng)幾乎可以在工業(yè)生產(chǎn)中的各行各業(yè)被大量廣泛應(yīng)用。經(jīng)過改動(dòng)和更換ＸＺ機(jī)器人和手爪就可以用來給加個(gè)中心上料和下料，還可以代替人來完成對藥品和很多日常用品進(jìn)行檢驗(yàn)，裝包裝等大量繁瑣的工作。由直角坐標(biāo)機(jī)器人組成的大批量供料，上料和碼垛機(jī)器人不僅應(yīng)用非常廣泛，還比其它的機(jī)器人成本低，而且效率更高，必將被在更多的行業(yè)被更廣泛的應(yīng)用。
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