在烟包拆剁机器人,大行程搬运和码垛机器人,检测设备,高速仿真运动设备,大型钻孔、切割、焊接、铣削加工、打磨抛光及机床上下料等机器人的应用中,在自动售药设备和全自动保管箱设备等小型立体库类应用中都需要用到大行程的直角坐标机器人。其中最下面的水平运动轴为X轴,其行程可达50m以上,如烟包拆剁机器人为50米, 它带动其它轴运动。在X轴滑块上面安装的水平运动轴叫Y轴,有时Y轴的跨度也很大,例如7米。在Y轴滑块上安装上下运动的Z轴,用户最大的上下运动高度为6米。在拆剁和码垛机器人应用中要求在Z轴最下端有一水平转动轴,它带来手爪转动便于码放及抓取。在大型货车箱体和大型换热器等焊接机器人中要求焊枪可以从任意方向对向焊接点,这就要求在机器人Z轴最下端加上两个转摆轴,A轴和C轴。在摆动轴A轴上安装焊枪及供丝机构。
随应用不同,这类大行程机器人可以是二轴,三轴,四轴或五轴联动设备。运动轴数越多,运动速度越快,加速度越大,行程越大,设计和制造难度也越大。通常我们从最后一个轴开始设计,例如上下运动的Z轴,或Z轴下面的转动轴。根据Z轴的长度要求,Z轴的负载及要求的负载安装方式,最高运动速度及最大加速度,运动时各种轴的空间位置关系和允许的最大晃动等,来确定机器人的Z轴强度,滑块型号,安装连接方式和加强方式等。然后再考虑Y轴及X轴。最后再综合考虑整个机器人工作时周围空间限制及各个轴在运动过程中的受冲击情况等来优化各个轴及其连接方式。这里还要考虑各个轴的驱动方式,比如如何实现两个水平轴的精确同步驱动及允许的最大误差。还要考虑驱动伺服电机的出力及重量,配套Neugart行星减速机的额定出力,抗扭刚性及重量。各种轴的转动惯量比和驱动力留有的安全系数,每个部件留有的安全系数等对整体设备的长期可靠运行非常重要。