直角坐标码垛机器人在企业的应用

直角坐标码垛机器人在铝锭码垛机上的应用 

直角坐标码垛机器人在码垛机上的使用越来越多，其特点是负载范围大，小到几公斤，大到几吨；运行速度快，且速度可调整；动作灵活，可以完成复杂的码垛任务；维护简单。 

要求：按层码垛； 

运动空间为三维，四自由度运动。 

行程：X方向2200mm, Y方向1500mm, Z方向1200mm, 水平旋转：+-900 

能够和生产线融为一体，有良好的通讯。 

负载重量为150Kg,额定负载125Kg。层与层间成90度角交叉排放。 

每垛共九层，垛高1000mm。 

码垛速度为1000mm/s，平均速度为500mm/s。 

码垛精度：1mm 

根据以上要求，我们山东腾阳智能装备有限公司'设计了一台四坐标机器人。

机器人组成： 

该机器人由安装架、机器人定位系统、伺服驱动系统、供胶系统及涂胶枪、控制系统及电控配电系统、防护装置等组成。 

1、机器人安装架 

因为该机器人码垛机的运动速度很快，起停状态对安装架有很大的冲击。安装架有好的刚性才能机器人运行的稳定。我们为此设计了焊接钢架结构作为支撑架。又因为铝厂有较大的灰尘水气，我们在机器人的上部分设计了铝架结构，并用玻璃罩将机器人罩住。使用铝型材的好处是重量轻。 

2、机器人定位系统 

机器人定位系统是整台设备的，为德国bahr公司产品，因运动速度快，而重复精度并不高， X,Y,Z三坐标均选择为同步齿形带传动，单坐标重复定位精度为0.1mm，直线运动速度：1000mm/s。其中X坐标轴为两根长度为3000mm，跨度为2200mm的定位系统ELZ100，由同步传输器两根定位系统运动的同步，由一台3000W伺服电机驱动。出于驱动扭矩及惯量的匹配，需要配一台行星减速机。 

Y轴选用ELZ100和ELR100双定位系统，之所以选者如此大截面的定位单元，主要是因为Y轴为双端支撑，中间悬空结构，如果选择的截面不够，将不能机器人运动的平稳性，机器人在运动时将发生振颤。ELZ100为主驱动结构，ELR100位辅助结构。两根定位单元并排使用，将Z轴夹在中间，能够很好的平衡负载，这种安装方式具有好的稳定性。两根定位系统由一台2500W伺服电机驱动，出于驱动扭矩及惯量的匹配，需要配一台行星减速机。 

Z轴选用ELSD100双滑快全包围定位系统，牢固稳定。该产品是专为同时完成物体和旋转两个运动而设计的。该产品一般滑块固定而定位体作伸缩式运动，驱动定位体的伺服电机驱动和滑块安装在一起。该伺服需要克服很大的重力和加速力，需要较大的功率才可以。 

实际应用中我们选择了一台4000W带抱闸的伺服电机，匹配了一台一台行星减速机。 

旋转轴与Z轴是集成在一起的，通过在Z轴定位体中心添加一根贯穿的长轴实现的。长轴的上端作为驱动端，与伺服电机安装在一起。长轴的下端作为负载端，用于安装物体。因物体较重，转动惯量较大，不能直接安装在驱动轴，加一台盘式减速机才能匹配。伺服电机的动力先由长轴传输到减速机再传输到负载，就实现了旋转负载的功能。