直角坐標(biāo)機(jī)械人的選型
　　運(yùn)用要求剖析
　　關(guān)于選型的人員起首要有物理活動(dòng)學(xué)根底，資料力學(xué)根底，伺服驅(qū)動(dòng)器運(yùn)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(guān)于簡(jiǎn)略義務(wù)和有經(jīng)歷的工程師經(jīng)過德律風(fēng)和郵件就可以溝通好，而對(duì)復(fù)雜的義務(wù)要到現(xiàn)場(chǎng)兩邊一起剖析和制訂義務(wù)描繪，給出詳細(xì)合理的要求。下面是所需求的首要信息：
　　機(jī)械人的任務(wù)進(jìn)程，
　　手抓和負(fù)載的總分量，
　　一個(gè)完好的任務(wù)周期是幾多，能夠分化成的子活動(dòng)及對(duì)應(yīng)的工夫，
　　活動(dòng)和取抓進(jìn)程中與其它設(shè)備的同步/握手要求，
　　各個(gè)活動(dòng)軸的有用活動(dòng)長(zhǎng)度及答應(yīng)的最大運(yùn)轉(zhuǎn)速度及加減速度，
　　機(jī)械人任務(wù)四周空間上的限制，
　　運(yùn)用情況有粉末，高溫，水和濕度等非凡防護(hù)要求，
　　機(jī)械人構(gòu)造方式選擇
　　依據(jù)前面“運(yùn)用要求剖析”中取得的信息材料來選擇機(jī)械人的構(gòu)造方式。準(zhǔn)則上盡能夠選擇龍門式直角坐標(biāo)機(jī)械人，但有時(shí)受任務(wù)空間限制必需選擇懸臂式等。在食物搬運(yùn)和玻璃切割等項(xiàng)目中會(huì)發(fā)生很多粉末,損傷活動(dòng)軸里面的導(dǎo)軌，此時(shí)最好采用吊掛式機(jī)械人。有時(shí)依據(jù)負(fù)載及活動(dòng)間隔和空間限制必需選用掛臂式。依據(jù)機(jī)械人的任務(wù)義務(wù)來確定負(fù)載的活動(dòng)地位精度要求，要思索減速時(shí)晃悠發(fā)生的地位誤差。依據(jù)機(jī)械人的任務(wù)義務(wù)及其任務(wù)空間上的限制來確定活動(dòng)軸數(shù)目及各自活動(dòng)行程。
　　直角坐標(biāo)機(jī)械人的界說及首要特點(diǎn)
　　機(jī)械人按ISO8373界說為：地位可以固定或挪動(dòng)，可以完成主動(dòng)節(jié)制、可反復(fù)編程、多功用多用途、末尾操作器的地位要在3個(gè)或3個(gè)以上自在度內(nèi)可編程的工業(yè)主動(dòng)化設(shè)備。這里自在度就是指可活動(dòng)或轉(zhuǎn)變的軸。直角坐標(biāo)機(jī)械人是以直線活動(dòng)軸為主，各個(gè)活動(dòng)軸凡間對(duì)應(yīng)直角坐標(biāo)系中的X軸，Y軸和Z軸。在絕大大都狀況下直角坐標(biāo)機(jī)械人的各個(gè)直線活動(dòng)軸間的夾角為直角。
　　直角坐標(biāo)機(jī)械人首要由一些直線活動(dòng)單位及其組合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，節(jié)制系統(tǒng)和末尾操作器構(gòu)成。針對(duì)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(biāo)機(jī)械人。從化裝品出產(chǎn)到汽車和手機(jī)的裝配等各行業(yè)的主動(dòng)化出產(chǎn)線中，都有林林總總的多臺(tái)直角坐標(biāo)機(jī)械人和其它設(shè)備嚴(yán)厲同步協(xié)調(diào)任務(wù)，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(biāo)機(jī)械人簡(jiǎn)直能勝任一切的工業(yè)主動(dòng)化義務(wù)。下面是其首要特點(diǎn)：
　　恣意組組成多種構(gòu)造款式，分歧帶載才能和行程的機(jī)械人。
　　采用多根直線活動(dòng)單位級(jí)連和齒輪齒條傳動(dòng)，可以構(gòu)成幾十米的超大行程機(jī)械人。
　　采用多根直線活動(dòng)單位并連及帶多滑塊構(gòu)造其負(fù)載才能可添加到數(shù)噸。
　　理論上最大運(yùn)轉(zhuǎn)速度可到達(dá)每秒8米，加快度可到達(dá)每秒20米。
　　反復(fù)定位精度可到達(dá)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(fù)雜軌跡的任務(wù)。
　　規(guī)劃活動(dòng)軌跡及活動(dòng)速度
　　依據(jù)機(jī)械人的任務(wù)義務(wù)和空間限制來規(guī)劃活動(dòng)軌跡。盡能夠削減活動(dòng)間隔，對(duì)任務(wù)周期要求嚴(yán)的使用要盡能夠運(yùn)用多軸還活動(dòng)來削減活動(dòng)工夫和降低活動(dòng)速度。抓取負(fù)載后活動(dòng)速度要低，空載返回原始點(diǎn)時(shí)要快。負(fù)載大時(shí)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(zhǔn)則給出各段活動(dòng)的速度，加快度和減速度。各個(gè)活動(dòng)段間盡能夠平穩(wěn)變速以包管任務(wù)周期,削減沖擊力和運(yùn)轉(zhuǎn)噪音。在活動(dòng)速度分派時(shí)要充沛思索各個(gè)活動(dòng)進(jìn)程與其它設(shè)備間的同步協(xié)調(diào)工夫，并且規(guī)劃的活動(dòng)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(gè)軸的最大加快度和減速度。然后再核算出多軸還活動(dòng)時(shí)發(fā)生的組成最大減速度。選擇自力活動(dòng)的減速度和還活動(dòng)時(shí)組成減速度二者中大的減速度，依據(jù)這個(gè)最大的減速度核算出XYZ三個(gè)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(shí)要思索等效負(fù)載的重心地位，總重力和減速時(shí)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(gè)活動(dòng)軸的構(gòu)造方式和型號(hào)。還要思索各個(gè)活動(dòng)軸間的銜接方法，包管其強(qiáng)度，有足夠的抗沖擊力才能，使其能長(zhǎng)時(shí)間不變高速高效任務(wù)。
　　依據(jù)直線定位單位驅(qū)動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速來選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速低于600轉(zhuǎn)/分時(shí)凡間選用步進(jìn)電機(jī)，不然要選用交流伺服電機(jī)。但交流伺服電機(jī)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(jìn)電機(jī)做驅(qū)動(dòng)軸時(shí)，其負(fù)載的轉(zhuǎn)變慣量與步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)變慣量比要小于12，中選用伺服電機(jī)做驅(qū)動(dòng)軸時(shí)，其負(fù)載的轉(zhuǎn)變慣量與伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)變慣量比要小于8，不然影響其高動(dòng)態(tài)特征。但轉(zhuǎn)變慣量比大于上面的數(shù)值時(shí)，要加德國(guó)扭卡特公司的精細(xì)行星減速機(jī)。在不超越驅(qū)動(dòng)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速限制狀況下，要盡量選擇大減速比的減速機(jī)。為了包管高的動(dòng)態(tài)特征，包管在商定的工夫內(nèi)完成義務(wù)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(dòng)電機(jī)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(jī)能與德國(guó)扭卡特公司的精細(xì)行星減速機(jī)匹配，減速機(jī)要能裝置到驅(qū)動(dòng)軸上，及電機(jī)的節(jié)制方法與數(shù)控系統(tǒng)相共同。
　　確定機(jī)械人的構(gòu)造及各個(gè)活動(dòng)軸
　　依據(jù)上面6個(gè)方面的信息和數(shù)據(jù)就可以最終選定機(jī)械人的構(gòu)造方式及每個(gè)活動(dòng)軸的詳細(xì)型號(hào)和長(zhǎng)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(jī)械人的相片。還要設(shè)計(jì)好各個(gè)軸間的銜接板，不只要思索機(jī)械方面的裝配共同精度，資料的物理強(qiáng)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(qiáng)銜接板，需要時(shí)添加銜接板。首要螺絲桿和螺絲帽要加膠，以防長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)后變松動(dòng)。
　　機(jī)械人在加快和減速時(shí)會(huì)發(fā)生強(qiáng)壯的沖擊力，并且凡間天天要任務(wù)24小時(shí)，所以機(jī)械人必需被結(jié)實(shí)地裝置在支架上。機(jī)械人的支架要有足夠的抗沖擊力，要有地腳，以包管在長(zhǎng)時(shí)間高速高動(dòng)態(tài)活動(dòng)沖擊下，沒有任何晃悠。此外在裝置時(shí)要包管活動(dòng)軸間的平行度、平面度和垂直度。
　　銜接板設(shè)計(jì)
　　銜接板的方法十分主要，要由有多年實(shí)踐經(jīng)歷的師父來設(shè)計(jì)。銜接板的方法及質(zhì)量直接關(guān)系到所設(shè)計(jì)出產(chǎn)的機(jī)械人可否長(zhǎng)時(shí)間高速高效不變?nèi)蝿?wù)。為此要核算出每個(gè)活動(dòng)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(shí)，不時(shí)每個(gè)軸本人活動(dòng)時(shí)發(fā)生的力，而是在整個(gè)機(jī)械人高速活動(dòng)時(shí)，使該軸發(fā)生的最大組成活動(dòng)速度和加減速度值對(duì)應(yīng)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(shè)計(jì)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(xì)使用狀況，其手爪系統(tǒng)能夠是氣動(dòng)吸盤，氣動(dòng)夾取手爪，電動(dòng)夾取手爪，電磁汲取手爪，焊槍，膠槍，專用東西和檢測(cè)儀器等。在良多場(chǎng)所可以一次抓取多個(gè)工件。
　　選擇節(jié)制系統(tǒng)
　　機(jī)械人要在必然工夫內(nèi)完成特定的義務(wù)，比方每10秒內(nèi)完成一次搬運(yùn)任務(wù)。在完成抓取，加減速活動(dòng)，高速活動(dòng)，釋下班件同等時(shí)，還要與相關(guān)的設(shè)備經(jīng)過通信或I/O話柄現(xiàn)一些時(shí)序上的協(xié)調(diào)同步。在涂膠使用上，各個(gè)活動(dòng)軸要完成直線和圓弧插補(bǔ)活動(dòng)。因而其數(shù)控系統(tǒng)要按詳細(xì)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(jī)加活動(dòng)節(jié)制卡和帶軸卡功用及I/O口的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。關(guān)于良多義務(wù)我們選擇德國(guó)Engelhardt公司的數(shù)控系統(tǒng),關(guān)于負(fù)載義務(wù)我們選擇德國(guó)Movtec公司的活動(dòng)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(jī)械人沒有繞度形變發(fā)作或繞度形變極端細(xì)小可以疏忽不計(jì)。
　　f = (F×L3)/(E×I×192)
　　f：撓度形變 (mm) f≤ 1 mm
　　F：負(fù)載壓力 (N)
　　L：導(dǎo)軌長(zhǎng)度 (mm)
　　E：彈性模量(70,000N/mm2)
　　I：面積平方（mm4）
　　在良多義務(wù)中可以答應(yīng)在活動(dòng)中有必然量的變形，但在玻璃切割機(jī)等數(shù)控設(shè)備類的使用中是不答應(yīng)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(hào)活動(dòng)軸的變形量曲線。

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