大行程直角坐标机器人简介

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。

我公司还为一从事烟草行业自动化设备公司设计了4轴拆剁机器人。其中一台机器人水平轴的有效行程为50米，第二台机器人水平轴的有效行程为30米。图6是有效行程为50x3.0 x1.8米的拆剁机器人总体结构图。从吸盘及抓烟包的手爪治具，水平旋动轴，机器人支架，低温电气件选择，控制系统及与服务器间的通信技术细节都与用户多次详细交流及获得用户的认可和称赞。

我公司已经签了两台大型焊接机器人，其中第一台需要有效行程为6x3.0 x0.8米的5轴5联动机器人，第二台需要有效行程为6x6.0x0.8米的5轴5联动机器人。我们的德国伙伴Berger Lahr公司为其用户设置制造了4台有效行程18米的火焰切割机器人及焊口打磨机器人。类似的应用还有大行程钻孔机器人及120 x8米有效行程的巡检机器人。

目前我公司正为一用户设计制造水平行程5米，垂直运动6米，搬运200公斤的搬运机器人。我们与德国伙伴合作设计了有效行程50米，负载可达3000公斤的关节机器人运动平台。大负载大跨度时采用双边同步齿轮齿条驱动。中小负载时采用双轨中心单驱动方式。

我们不仅可以提供用户可靠的大型搬运机器人机械本体部分，还可以提供5轴5联动到多通道多轴多联动控制系统。这是与西门子840D功能相近，但对外开放的通用数控系统。该数控系统Editasc成功用于5轴5联动铣削加工中心，双5轴车铣加工中心（双通道13轴），和5轴去毛刺机器人的控制。