淺論六軸機器人在機床上下料中的應(yīng)用

　　現(xiàn)今在很多零件的數(shù)控加工過程中，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(zhǔn)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(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)一定角度后，再平移裝到另一工裝上加工，如此依序完成整個零件的全部加工。有時多個加工中心是在一字?jǐn)[放，有時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，也有用不同類型機床完成整個零件的加工。這時零件從一個工裝到另一個工裝上裝卡時，必須被翻轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)。在被翻轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)的同時，其位置也要變化。這時傳統(tǒng)的方式是把一個六軸關(guān)節(jié)機器人安裝在大型直線運動軌道上。整個機器人系統(tǒng)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。所以沈陽萊茵機器人有限公司根據(jù)客戶實際需求定制研發(fā)出一系列新結(jié)構(gòu)形式的六軸混合型機器人。這些新特性來自我們的經(jīng)驗及認(rèn)識，有其局限性，不充分，僅供朋友們學(xué)習(xí)參考，下面就結(jié)合兩個應(yīng)用來介紹新結(jié)構(gòu)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(biāo)機器人的三個直線運動軸和關(guān)節(jié)機器人的末端三個轉(zhuǎn)動軸組成。三個直線運動軸分別定義為X軸，Y軸和Z軸，可以是圖1中懸臂式三軸直角坐標(biāo)機器人，也可以是龍門式三軸直角坐標(biāo)機器人。在Z軸下端的三個轉(zhuǎn)動軸是從上向下以此是旋轉(zhuǎn)軸A軸,擺動軸B軸和B軸末端再帶動一個旋轉(zhuǎn)軸C軸。通常C軸的末端裝機器人手爪。三個轉(zhuǎn)動軸可以選擇兩種結(jié)構(gòu)形式，一軸是由圖1所示的三個伺服電機在一起，安裝在Z軸下端。令一種是三個伺服電機直接安裝在對應(yīng)的減速機上，這樣運動位置精度更高。根據(jù)實際需要，混合型機器人的直線運動軸也可以是二維的XY軸結(jié)構(gòu)或XZ軸結(jié)構(gòu)，也可以是龍門式結(jié)構(gòu)。其各個直線運動軸的行程及承載能力可以按要求去做。

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

　　2、混合型機器人的特點

　　1）超大工作空間

　　具有直角坐標(biāo)機器人的大行程，大跨度的優(yōu)點。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運動軸也可以是二維的XY軸結(jié)構(gòu)或XZ軸結(jié)構(gòu)，也可以是龍門式結(jié)構(gòu)。根據(jù)每個直線運動軸的行程及承載能力還可以是多根組合來保證各個軸不變形，有足夠的強度。最末端的三個旋轉(zhuǎn)軸也可以選擇為兩個旋轉(zhuǎn)軸?？傊旌闲蜋C器人完全可以設(shè)計成所以的結(jié)構(gòu)形式及工作行程。

　　3）超大負(fù)載能力

　　直角坐標(biāo)型的龍門框架結(jié)構(gòu)，承載能力強，可無限擴展，穩(wěn)定可靠，造價相對低很多。抓取物體的能力主要受三個末端旋轉(zhuǎn)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

　　通常單根直線運動軸的重復(fù)定位精度0.05mm，而絲杠驅(qū)動型和精密齒輪齒條驅(qū)動型可達0.01mm，甚至更高。還可以加位置反饋信號，比如磁珊來提高定位精度。最后綜合精度取決于末端的三個旋轉(zhuǎn)軸。但最后末端的重復(fù)定位精度高于同類的關(guān)節(jié)機器人。

　　5）安裝調(diào)式簡單

　　混合型機器人是模塊化結(jié)構(gòu)，在裝配廠全部預(yù)連接運行，然后拆裝出廠?，F(xiàn)場通過螺栓簡單拼裝，調(diào)水平即可電氣調(diào)試，用戶甚至可以自行完成機械安裝。龍門式框架為整個安裝空間，其工作空間也在框架范圍內(nèi)。不需要非常專業(yè)人員調(diào)式，簡單安裝，調(diào)式和以后服務(wù)費用低。

　　6）控制系統(tǒng)相對簡單

　　混合型機器人是直角坐標(biāo)和柱坐標(biāo)的組合，不僅好理解，控制系統(tǒng)也簡單。編程方便，開發(fā)。不需要特殊的專用高檔控制系統(tǒng)。

　　7）后期維護費用低

　　不需要非常專業(yè)人員調(diào)式，簡單安裝，調(diào)式和后期維護費用低。而關(guān)節(jié)機器人的編程和操控必須由供應(yīng)商通過專業(yè)培訓(xùn)才能完成（廠家軟件編程費用300元/小時），而且特殊軟件需要收費。

　　8）性價比高：無論首次購買，還是后期服務(wù)費用都低于關(guān)節(jié)型機器人。

　　二、在排氣管加工中的應(yīng)用

　　如圖2所示，在立加的一個工作臺上有兩個工裝，分別以不同的方位裝夾兩個排氣管。這樣在一個工作臺上就可以對排氣管的不同位置進行加工。難點在于要先把B工件取下，然后再把A工件取下后經(jīng)兩個方向的旋轉(zhuǎn)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。這里另外一個難點是兩個排氣管四周的空間小，給上下料增加難度。

　　圖2：一個工作臺上帶有兩個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上下料。根據(jù)這些要求，沈陽萊茵機器人有限公司為其量體裁衣設(shè)計生產(chǎn)了兩套大行程大負(fù)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。