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搬运码垛机器人的设计制造

作者/出处: 网络 发布时间: 2015-07-29

       玻璃行业是我国重要产业之一,近几年,随着市场的需求,玻璃的生产正朝向二个“极端”发展——太阳能光伏玻璃和浮法玻璃,尤其房地产业的兴起,大型幕墙玻璃被广泛需求,是发展趋势之一。因此在玻璃生产的冷端,对单片在200Kg以上的玻璃快速搬运码垛就成了企业需要解决的问题。沈阳莱茵机电有限公司为一些用户设计制造了200kg~350kg载荷的搬运码垛机器人,下面就以为北方某企业设计制造的一种搬运码垛机器人为例来介绍。
 
一 项目要求

     1、最大玻璃规格:3300*2400mm

     2、最小玻璃规格:2000*1500mm

     3、玻璃厚度:  2-12mm

     4、玻璃正常工作速度:20-60m/min

     5、辊道高度:925±50 mm

     6、辊道宽度:4200mm  
   
     7、循环时间:大中片 10-12秒; 小片  8-10秒  
          
     8、堆垛精度:±2mm

     9、最大抓取重量:单片240 kg(玻璃重量)
 
二、设计方案

根据客户实际要求,采用德国Roboworker公司直角坐标机器人


 直角坐标机器人


整个运动部分由下面六个主要部分组成:

     1、吸盘调整角度轴,称作A轴

     2、吸盘86度转动轴,称作B轴

     3、吸盘上下运动轴,称作Z轴

     4、吸盘与跟随玻璃运动轴,称作Y轴

     5、吸盘向排放处运动轴,称作X轴

     6、智能CCD相机系统

下面分别加以介绍:
 
1、玻璃边缘方向和位置检测系统--线阵CCD智能相机

          玻璃在传送带上就已经偏了,通过线阵CCD智能相机(德国VC2000)自动检测玻璃边缘的位置变化,然后给出角度偏差及位置,然后把该信号送进机器人控制系统。

2、吸盘调偏机构

     玻璃边缘在传送带上的偏差不应太大,如果玻璃的长边为3300mm, 则边缘偏差应小于300mm。玻璃边缘的位置偏差分为总体位置偏差和边缘角度偏差。总体位置偏差是指边缘中心点与理想位置的偏差,由机器手在计算抓取位置时考虑进去这一偏差。边缘角度偏差要由一顶杆机构加以调整。



 吸盘调偏机构


      由于吸盘及玻璃总体重100公斤,所以有50公斤推力就可以改变吸盘的方向,我们计划采用一个高速丝杠来作为顶杆,如果螺距为10mm, 采用交流伺服电机,转动60传就可以运动300mm,有2秒钟时间足够了。一个4Nm的交流伺服电机就可以产生500公斤的推力。
 
3、吸盘翻转70~85度机构

       整个吸盘在搬运玻璃离开传送带边缘后就开始转动,整个玻璃和吸盘从水平面开始转动直到编程的角度。翻转角度大约70~85度。这里采用吸盘中心为轴的翻转机构。假设吸盘及整个玻璃的重心到转轴的距离为0.5米,理论上就需要0.5*1000=500Nm的转动扭矩来完整翻转工作。如果我们采用一个减速比为200:1,效率为60%的减速机,理论上驱动电机的出力为:500/0.6/200 = 4.16N。如果我们采用一个额定出力为10Nm的伺服电机就可以了。额定扭矩为10Nm的伺服电机3秒内最大出力可达30Nm, 3秒内有7.19倍的实际出力,完全没有问题。
 
       如果吸盘转动90度,那么交流伺服电机就要转动:200/4 = 50传,采用交流伺服电机,有1.2秒钟时间足够了。
 

       所用的减速机可以采用行星减速机,也可以采用涡轮蜗杆减速机。


 抓取250kg齿轮箱浸油机器人


4、Z轴

       如图1中上下运动轴,本方案采用2根立柱,4导向机构,齿形带传动高速拉升机构。两根立柱排放方式与图1中上下运动轴相差90度,它们的间距为1000mm。 Z轴有效行程:1米, 最高允许运行速度:1米/秒,总负载重量:200公斤。
 

       采用行星减速机和交流伺服驱动。具体型号要用德国专家软件分析。


5、Y轴
    
       本方案中也采用如图1所示的两根水平运动轴,4个大滑块结构,滑块间距大,保证运行平稳。图2是Y轴滑块部位局部图。

       采用行星减速机和大功率交流伺服电机驱动同步轮传动,Y轴的有效行程:6米

       最高允许运行速度:2米/秒。

       可以承受的总负载重量:300公斤以上

       两轴间距为1400mm。


Y轴滑块分布图


       采用类似上面Y轴的结构方式,但两X轴间距为6000mm,所以采用双轴分别同步驱动,这样运动更平稳。X轴的4滑块比Y轴更大,也采用同步轮传动。

       有效行程:1米

       最高允许运行速度:1.5米/秒。

       总负载重量:采用行星减速机和交流伺服电机驱动。
 
三、控制系统

     1 数控系统:采用德国Trimeta公司的5轴数控系统,控制6个伺服轴同时运动。
 
     2 伺服电机:采用德国产交流伺服电机。具体功率要用百格拉公司的软件来选。
 
    3 减速机:各种轴驱动电机,采用德国Neugart公司的行星减速机;吸盘翻转轴可能要采用德国SEW的双输出轴减速机。

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