030000S09-桁架机器人.

职业教育机电一体化专业教学资源库企业解决方案名称：桁架机器人控制系统编制人：_ 钱晓忠_由E箱: _电 话：0510-81838856编制时间：2014.12.282编制单位：无锡职业技术学院3桁架机器人控制系统解决方案桁架机器人也叫龙门式机器人，属于直角坐标机器人。以伺服电机、步进电机为驱 动的单轴机械臂为基本工作单元，以滚珠丝杆、同步皮带、齿轮齿条为常用的传动方式 所架构起来的机器人系统。能够实现自动控制的、基于空间X X、Y Y、Z Z 直角坐标系、可重复编程的、多自由度的、相互间直角运动、多功能的、多用途的机器人。它能够搬运物 体、操作工具，以完成各种作业。本套桁架机器人系统采用台湾新代 SYNTESYNTE 控制器、伺服驱动器产品作为主控器件， 以齿轮齿条作为 X X、Y Y、Z Z 三轴传动结构，配合根据搬运的工件而专门设计的机械手爪实 现工件的自动上下料。该桁架系统已经在很多生产制造企业中大量使用，是成熟的电控 系统解决方案。4目录桁架机器人主体机械结构. 0404桁架机器人非标设计手爪. 0505控制原理. 0505控制系统的解决方案和优势. 0606总结. 08085桁架机器人控制系统解决方案桁架机器人主体机械结构桁架机器人主体机械结构如图2 2 所示，图为 X X、丫两轴桁架系统K他育颦Fiuppl rb*mJXI5ml axndl：Qn cjtriI落涸;tt旳瓦誑既紡护苫Holler guidLubcation wipe/MO) 阳ni 血Ftfcrdrf，dgd利備靈境何畝Lubncdlron iyslemEru“g# supply thmnVtrtiEJl awCible Uay信号可选signal tower(GpliBn)6以追求国外品牌。综上只是简单的对桁架机械手的组成，有一个大概的轮廓，但是一套质量过硬的设备，还有许多其他的因素决定。比如零部件的设计加工，安装精度，调试精度，特别是 公司的专业性上将有着不可以忽视的潜在因素。桁架机器人非标设计手爪顾名思义，机器人手爪是可以实现类似人手功能的部件。机器人手爪是用来握持工件或工具的部件，是重要的执行机构之一。根据手爪所握持的工件形状不同，可分 为多种类型，主要可分为三类：机械手爪，又称为机械夹钳，包括 2 2 指、3 3 指和变形指; 包括磁吸盘、焊枪等的特殊手爪；通用手爪，包括 2 2 指到 5 5 指。桁架机器人的手爪设计不同也桁架本身，因为手爪的功能是要夹持工件。而生产 过程中的工件往往是不同的，甚至差异很大，无论是在外形还是尺寸上。所以，桁架 机器人的手爪设计一般都是非标设计。图 3 3 所示为本桁架机器人系统中所设计的两个机械手爪图 3 3 桁架机器人非标设计手爪机械手爪根据夹持工件的外形和部位采用不同的结构，使用亚德客的气缸作为驱 动，同时为了保证机械手爪的可靠性，在手爪上安装了若干传感器。控制原理桁架机器人的控制原理图如图 4 4 所示。7图 4 4 桁架机器人控制原理图如图是桁架机器人的电气原理示意图，控制系统主要包括伺服运动控制和外围1010逻辑控制。根据自动线体的要求，控制系统发出取料或是放料的命令。控制系统根据外 部传感器和伺服电机编码器的反馈信号控制电机 X X、Y Y、Z Z 方向上单动或是联动，精准快 速的到达目的地，通过控制电磁阀的打开关闭来夹持或者释放工件。系统配有人机交互界面，实现对控制系统的实时监控，比如状态查看，参数的修改、 下发，报警监视等。控制解决方案及优势控制系统是桁架机器人系统的大脑，根据要求的不同，控制系统的选择也不同，通 常选择作为控制系统的产品有：PLCPLC 程序控制器；工业运动控制卡(motionmotion cardcard )数字控制系统(CNC)(CNC)专业控制器本次桁架机器人采用的是 SYNTECSYNTEC 勺 eHMCeHMC 乍为控制系统，SYNTESYNTE 是台湾一家 PCPC basedbased CNCCNC 控制器研发、制造、销售、服务的专业公司。其产品主要应用与数控车、铣、 加工中心等设备，其功能完成能胜任桁架机器人的一般位置控制。8图 5 5 桁架机器人控制方案控制器核心程序的载体，控制各执行机构的运转与协调。根据伺服机构的机械传动比、伺 服驱动器的电子齿轮比、伺服电机编码器的线数以及输出轴的周长，控制系统计算出伺 服驱动器接收一定数量的脉冲，伺服电机通过传动装置驱动机械手爪进行X X、Y Y、Z Z 方向上单动或者联动，精准达到运动范围内的任意区域。优势：本方案选用新代 eHMeHM（系列的 HC10A-KHC10A-K 作为控制器，如图 6 6 所示，其结合 PLGPLG 人机界面、DirectDirect 1010 于一 体，摆脱了传统的配线困 扰。伺服轴向（或串列轴 向）提供多轴直线、圆弧 差补功能，搭配图形对话式、G G codecode、McodeMcode 使用、 档案管理功能，可方便编 辑运动指令。同时，支持 网络远端监控功能，可以 实现生产过程和报警的远 程杳看。伺服由驱动器、伺服电机构成，作为主要运动机构，主要图 6 6 桁架机器人控制系统界面9任务是完成定位精度的控制，严格执行来自 PLCPLC 的脉冲指令控制，同时，保证在频繁启动负载下自身运动的平稳性与 快速响应性。伺服性能直接反映了桁架机器人的整机性能与质量。优势：在本方案里选用安川伺服控制器，具有定位时间短，定位精度高的特点。伺 服控制器可以通过数据线与新代的控制系统相连， 可实现参数的快速设置以及伺服运行 时性能的实时监控，帮助客户在故障产生时快速准确地找到问题所在。宽调速比，恒转 矩输出，三倍过载能力，额定转速 3000rpm,3000rpm,配置 25002500 线编码器。总结作为一种成本低廉、系统结构简单的自动化机器人系统解决方案，桁架机器人可以 被应用于点胶、滴塑、喷涂、码垛、分拣、包装、焊接、金属加工、搬运、上下料、装 配、印刷等常见的工业生产领域，在替代人工，提高生产效率，稳定产品质量等方面都 具备显著的应用价值。针对不同的应用场合，对桁架机器人有不同的设计要求，比如根据对精度、速度的 要求选择不同的传动方式， 根据特定的工艺要求为末端工作头选择不同的夹持设备 （夹 具、 爪手、 安装架等），以及对于示教编程，坐标定位、视觉识别等工作模式的设计选 择等，从而使之能满足于不同领域、不同工况的应用要求。