直角坐標機械人的選型
　　運用要求剖析
　　關于選型的人員起首要有物理活動學根底，資料力學根底，伺服驅(qū)動器運用和數(shù)控系統(tǒng)的使用經(jīng)歷，但最首要是把用戶的問題和要求等調(diào)查清晰。關于簡略義務和有經(jīng)歷的工程師經(jīng)過德律風和郵件就可以溝通好，而對復雜的義務要到現(xiàn)場兩邊一起剖析和制訂義務描繪，給出詳細合理的要求。下面是所需求的首要信息：
　　機械人的任務進程，
　　手抓和負載的總分量，
　　一個完好的任務周期是幾多，能夠分化成的子活動及對應的工夫，
　　活動和取抓進程中與其它設備的同步/握手要求，
　　各個活動軸的有用活動長度及答應的最大運轉(zhuǎn)速度及加減速度，
　　機械人任務四周空間上的限制，
　　運用情況有粉末，高溫，水和濕度等非凡防護要求，
　　機械人構(gòu)造方式選擇
　　依據(jù)前面“運用要求剖析”中取得的信息材料來選擇機械人的構(gòu)造方式。準則上盡能夠選擇龍門式直角坐標機械人，但有時受任務空間限制必需選擇懸臂式等。在食物搬運和玻璃切割等項目中會發(fā)生很多粉末,損傷活動軸里面的導軌，此時最好采用吊掛式機械人。有時依據(jù)負載及活動間隔和空間限制必需選用掛臂式。依據(jù)機械人的任務義務來確定負載的活動地位精度要求，要思索減速時晃悠發(fā)生的地位誤差。依據(jù)機械人的任務義務及其任務空間上的限制來確定活動軸數(shù)目及各自活動行程。
　　直角坐標機械人的界說及首要特點
　　機械人按ISO8373界說為：地位可以固定或挪動，可以完成主動節(jié)制、可反復編程、多功用多用途、末尾操作器的地位要在3個或3個以上自在度內(nèi)可編程的工業(yè)主動化設備。這里自在度就是指可活動或轉(zhuǎn)變的軸。直角坐標機械人是以直線活動軸為主，各個活動軸凡間對應直角坐標系中的X軸，Y軸和Z軸。在絕大大都狀況下直角坐標機械人的各個直線活動軸間的夾角為直角。
　　直角坐標機械人首要由一些直線活動單位及其組合，驅(qū)動電機，節(jié)制系統(tǒng)和末尾操作器構(gòu)成。針對分歧的使用，可以便利疾速組組成分歧構(gòu)造方式，分歧維數(shù)，分歧行程和分歧帶載才能的直角坐標機械人。從化裝品出產(chǎn)到汽車和手機的裝配等各行業(yè)的主動化出產(chǎn)線中，都有林林總總的多臺直角坐標機械人和其它設備嚴厲同步協(xié)調(diào)任務，我們成功完成了數(shù)百種構(gòu)造方式的使用案例�？梢哉f直角坐標機械人簡直能勝任一切的工業(yè)主動化義務。下面是其首要特點：
　　恣意組組成多種構(gòu)造款式，分歧帶載才能和行程的機械人。
　　采用多根直線活動單位級連和齒輪齒條傳動，可以構(gòu)成幾十米的超大行程機械人。
　　采用多根直線活動單位并連及帶多滑塊構(gòu)造其負載才能可添加到數(shù)噸。
　　理論上最大運轉(zhuǎn)速度可到達每秒8米，加快度可到達每秒20米。
　　反復定位精度可到達0.05mm~0.01mm。
　　采用帶有RTCP功用的五軸或五軸以上數(shù)控系統(tǒng)能完成十分復雜軌跡的任務。
　　規(guī)劃活動軌跡及活動速度
　　依據(jù)機械人的任務義務和空間限制來規(guī)劃活動軌跡。盡能夠削減活動間隔，對任務周期要求嚴的使用要盡能夠運用多軸還活動來削減活動工夫和降低活動速度。抓取負載后活動速度要低，空載返回原始點時要快。負載大時加快度和減速度要小，盡能夠防止發(fā)生宏大的沖擊力。依據(jù)上面的準則給出各段活動的速度，加快度和減速度。各個活動段間盡能夠平穩(wěn)變速以包管任務周期,削減沖擊力和運轉(zhuǎn)噪音。在活動速度分派時要充沛思索各個活動進程與其它設備間的同步協(xié)調(diào)工夫，并且規(guī)劃的活動工夫要比用戶要求的工夫短些。
　　受力剖析
　　依據(jù)速度剖析得出各個軸的最大加快度和減速度。然后再核算出多軸還活動時發(fā)生的組成最大減速度。選擇自力活動的減速度和還活動時組成減速度二者中大的減速度，依據(jù)這個最大的減速度核算出XYZ三個偏向的最大沖擊力Fx,Fy和Fz及發(fā)生的最大歪曲力矩Mx, My和Mz。在核算分歧軸歪曲力矩Mx,My和Mz時要思索等效負載的重心地位，總重力和減速時發(fā)生的沖擊力。依據(jù)Fx, Fy和Fz及發(fā)生的最大歪曲力矩Mx,My和Mz來選擇出各個活動軸的構(gòu)造方式和型號。還要思索各個活動軸間的銜接方法，包管其強度，有足夠的抗沖擊力才能，使其能長時間不變高速高效任務。
　　依據(jù)直線定位單位驅(qū)動軸的最高轉(zhuǎn)速來選擇驅(qū)動電機。當驅(qū)動軸的最高轉(zhuǎn)速低于600轉(zhuǎn)/分時凡間選用步進電機，不然要選用交流伺服電機。但交流伺服電機的最高轉(zhuǎn)速不要超越3000轉(zhuǎn)/分，不然影響其壽命。中選用步進電機做驅(qū)動軸時，其負載的轉(zhuǎn)變慣量與步進電機的轉(zhuǎn)變慣量比要小于12，中選用伺服電機做驅(qū)動軸時，其負載的轉(zhuǎn)變慣量與伺服電機的轉(zhuǎn)變慣量比要小于8，不然影響其高動態(tài)特征。但轉(zhuǎn)變慣量比大于上面的數(shù)值時，要加德國扭卡特公司的精細行星減速機。在不超越驅(qū)動電機最高轉(zhuǎn)速限制狀況下，要盡量選擇大減速比的減速機。為了包管高的動態(tài)特征，包管在商定的工夫內(nèi)完成義務，驅(qū)動電機的最大出力要比理論核算值至少凌駕85%。我們凡間所選擇的驅(qū)動電機的最大出力要比理論核算值至少凌駕100%，而轉(zhuǎn)變慣量比要小于5。還要思索所選擇的伺服電機能與德國扭卡特公司的精細行星減速機匹配，減速機要能裝置到驅(qū)動軸上，及電機的節(jié)制方法與數(shù)控系統(tǒng)相共同。
　　確定機械人的構(gòu)造及各個活動軸
　　依據(jù)上面6個方面的信息和數(shù)據(jù)就可以最終選定機械人的構(gòu)造方式及每個活動軸的詳細型號和長度等，凡間我們能從圖片庫中找出相同構(gòu)造的相片，這里的相片是指CAD圖或以往用戶機械人的相片。還要設計好各個軸間的銜接板，不只要思索機械方面的裝配共同精度，資料的物理強度，銜接螺絲桿的拉力等，更要思索在首要受沖擊偏向加大增強銜接板，需要時添加銜接板。首要螺絲桿和螺絲帽要加膠，以防長時間振動后變松動。
　　機械人在加快和減速時會發(fā)生強壯的沖擊力，并且凡間天天要任務24小時，所以機械人必需被結(jié)實地裝置在支架上。機械人的支架要有足夠的抗沖擊力，要有地腳，以包管在長時間高速高動態(tài)活動沖擊下，沒有任何晃悠。此外在裝置時要包管活動軸間的平行度、平面度和垂直度。
　　銜接板設計
　　銜接板的方法十分主要，要由有多年實踐經(jīng)歷的師父來設計。銜接板的方法及質(zhì)量直接關系到所設計出產(chǎn)的機械人可否長時間高速高效不變?nèi)蝿铡�為此要核算出每個活動軸的Fx,Fy和Fz及發(fā)生的最大歪曲力矩Mx, My和Mz。這里在核算Fx,Fy和Fz時，不時每個軸本人活動時發(fā)生的力，而是在整個機械人高速活動時，使該軸發(fā)生的最大組成活動速度和加減速度值對應的Fx,Fy和Fz。而Mx, My和Mz的核算也要思索等效重心地位與滑塊中間地位。在求出Fx,Fy和Fz及發(fā)生的最大歪曲力矩Mx, My和Mz后，所設計的銜接方法至少要有3倍的余量。
　　選擇末尾操作器——手爪系統(tǒng)
　　依據(jù)其詳細使用狀況，其手爪系統(tǒng)能夠是氣動吸盤，氣動夾取手爪，電動夾取手爪，電磁汲取手爪，焊槍，膠槍，專用東西和檢測儀器等。在良多場所可以一次抓取多個工件。
　　選擇節(jié)制系統(tǒng)
　　機械人要在必然工夫內(nèi)完成特定的義務，比方每10秒內(nèi)完成一次搬運任務。在完成抓取，加減速活動，高速活動，釋下班件同等時，還要與相關的設備經(jīng)過通信或I/O話柄現(xiàn)一些時序上的協(xié)調(diào)同步。在涂膠使用上，各個活動軸要完成直線和圓弧插補活動。因而其數(shù)控系統(tǒng)要按詳細使用要求來選定其節(jié)制軸數(shù)，I/O口數(shù)目和軟件功用。凡間選用數(shù)控系統(tǒng)，工控機加活動節(jié)制卡和帶軸卡功用及I/O口的驅(qū)動電機。關于良多義務我們選擇德國Engelhardt公司的數(shù)控系統(tǒng),關于負載義務我們選擇德國Movtec公司的活動節(jié)制卡。
　　變形剖析
　　繞度形變僅在大跨度懸空方法下，并且受力很大的狀況下才發(fā)作。其繞度形變量的核算辦法見下面的公式。但Z軸和X軸的裝置方法包管了本公司機械人沒有繞度形變發(fā)作或繞度形變極端細小可以疏忽不計。
　　f = (F×L3)/(E×I×192)
　　f：撓度形變 (mm) f≤ 1 mm
　　F：負載壓力 (N)
　　L：導軌長度 (mm)
　　E：彈性模量(70,000N/mm2)
　　I：面積平方（mm4）
　　在良多義務中可以答應在活動中有必然量的變形，但在玻璃切割機等數(shù)控設備類的使用中是不答應發(fā)生變形的。為此我們要依據(jù)前面求出的最鼎力來檢查各類型號活動軸的變形量曲線。

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