搬運(yùn)機(jī)器人在工件大行程龍門中的應(yīng)用

一、直角坐標(biāo)機(jī)器人介紹

機(jī)器人按ISO 8373定義為：位置可以固定或移動(dòng)、能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、多功能多用處、末端操作器的位置要在3個(gè)或3個(gè)以上自由度內(nèi)可編程的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。這里自由度就是指可運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的軸。作為在各行各業(yè)中被廣泛應(yīng)用直角坐標(biāo)機(jī)器人主要是以直線運(yùn)動(dòng)軸為主，各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸通常對(duì)應(yīng)直角坐標(biāo)系中的X軸，Y軸和Z軸，一般X軸和Y軸是水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)軸，Z軸是上下運(yùn)動(dòng)軸。在一些應(yīng)用中Z軸上帶有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，或帶有一個(gè)擺動(dòng)軸和一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。在絕大多數(shù)情況下直角坐標(biāo)機(jī)器人的各個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸間的夾角為直角。直角坐標(biāo)機(jī)器人不僅經(jīng)濟(jì)性好，編程簡(jiǎn)單和易維修，而且可以方便組合成各種樣式結(jié)構(gòu)的機(jī)器人，其帶載能力從10公斤到幾噸，超大行程到幾十米，最高運(yùn)行速度可達(dá)到每秒8米，加速度可達(dá)到每秒4米，重復(fù)定位精度可達(dá)到0.05mm或0.01mm。

在現(xiàn)代化制造業(yè)中，經(jīng)常要把幾百公斤到上噸的工件從一個(gè)工位搬到另一個(gè)工位。搬運(yùn)過程有時(shí)是2D的XZ方式運(yùn)動(dòng)，有時(shí)是3D的XYZ方式運(yùn)動(dòng)，有時(shí)搬運(yùn)到位后還要把工件轉(zhuǎn)動(dòng)90度。而搬運(yùn)一般要求幾個(gè)方向同時(shí)運(yùn)動(dòng)，速度通常是30米/分到60米/分，最大加速度可達(dá)到2m/s2，當(dāng)上下運(yùn)動(dòng)的Z軸較長(zhǎng)時(shí)，幾個(gè)方向同時(shí)減速會(huì)產(chǎn)生非常強(qiáng)大的沖擊力和晃動(dòng)。而在很多應(yīng)用中對(duì)晃動(dòng)要求很小，定位精度通常達(dá)到0.1mm。直角坐標(biāo)機(jī)器人非常適用上面的這些要求，但在實(shí)際應(yīng)用中有很多參數(shù)必須經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算來確定，下面結(jié)合一個(gè)應(yīng)用例子來介紹龍門式機(jī)器人是如何實(shí)現(xiàn)大負(fù)載大行程高速運(yùn)轉(zhuǎn)的。

二、任務(wù)描述

在一些大型精密機(jī)械和機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)過程中，對(duì)于需要經(jīng)常傳動(dòng)但又要防止生銹的工件來說，油浸處理就非常的必要。本項(xiàng)目中需要搬運(yùn)的工件及對(duì)應(yīng)抓取手爪的總重量為350kg，其水平運(yùn)動(dòng)距離為4米，而上下運(yùn)動(dòng)行程為2米，運(yùn)行速度為1米/秒。那么采用龍門機(jī)器人搬運(yùn)就顯得非常的必要。本項(xiàng)目為浸油輸送線的一部分，用機(jī)械手浸油，浸油輸送線主要完成自動(dòng)上下料、機(jī)械手搬運(yùn)浸油、吹氣淋油、工件輸送、碼箱、輸送到穿梭車等工作。工件輸送都是放在浸油筐中來實(shí)現(xiàn)，避免了工件間，及工件和操作臺(tái)、輸送軌道間的磕碰，即保證了工件的質(zhì)量，又達(dá)到了工件浸油防銹的目的。

輸送線的起始部分為工件存放處，主要功能就是把加工車間加工完成的齒輪、軸等工件放到浸油筐中，然后由中轉(zhuǎn)小車把若干浸油筐運(yùn)到上料輸送輥道上，然后由機(jī)器人抓取浸油。浸油機(jī)械手為浸油過程的主要設(shè)備，當(dāng)通過前段的輥道輸送線把浸油筐輸送到位后，定位系統(tǒng)完成浸油筐的定位，定位準(zhǔn)備好后發(fā)給機(jī)械手上料指令；機(jī)械手在左端就緒位置下降500毫米，然后抓取浸油筐后上升200毫米，XZ軸再同時(shí)運(yùn)動(dòng)，其中Z軸上升300毫米，X軸高速運(yùn)動(dòng)2000毫米。這時(shí)浸油筐到達(dá)油箱的上方，要下降2000毫米及停頓2秒保證充分浸油，然后上升2000毫米后繼續(xù)右行，右行到位下降，機(jī)械手把浸油筐放到輸送線上，繼續(xù)前行準(zhǔn)備吹氣淋油，機(jī)械手返回到左端的原始位置，準(zhǔn)備對(duì)下一浸油筐進(jìn)行浸油。