搬运机器人在工件大行程龙门中的应用

一、直角坐标机器人介绍

机器人按ISO 8373定义为：位置可以固定或移动、能够实现自动控制、可重复编程、多功能多用处、末端操作器的位置要在3个或3个以上自由度内可编程的工业自动化设备。这里自由度就是指可运动或转动的轴。作为在各行各业中被广泛应用直角坐标机器人主要是以直线运动轴为主，各个运动轴通常对应直角坐标系中的X轴，Y轴和Z轴，一般X轴和Y轴是水平面内运动轴，Z轴是上下运动轴。在一些应用中Z轴上带有一个旋转轴，或带有一个摆动轴和一个旋转轴。在绝大多数情况下直角坐标机器人的各个直线运动轴间的夹角为直角。直角坐标机器人不仅经济性好，编程简单和易维修，而且可以方便组合成各种样式结构的机器人，其带载能力从10公斤到几吨，超大行程到几十米，最高运行速度可达到每秒8米，加速度可达到每秒4米，重复定位精度可达到0.05mm或0.01mm。

在现代化制造业中，经常要把几百公斤到上吨的工件从一个工位搬到另一个工位。搬运过程有时是2D的XZ方式运动，有时是3D的XYZ方式运动，有时搬运到位后还要把工件转动90度。而搬运一般要求几个方向同时运动，速度通常是30米/分到60米/分，最大加速度可达到2m/s2，当上下运动的Z轴较长时，几个方向同时减速会产生非常强大的冲击力和晃动。而在很多应用中对晃动要求很小，定位精度通常达到0.1mm。直角坐标机器人非常适用上面的这些要求，但在实际应用中有很多参数必须经过严格计算来确定，下面结合一个应用例子来介绍龙门式机器人是如何实现大负载大行程高速运转的。

二、任务描述

在一些大型精密机械和机电设备的生产过程中，对于需要经常传动但又要防止生锈的工件来说，油浸处理就非常的必要。本项目中需要搬运的工件及对应抓取手爪的总重量为350kg，其水平运动距离为4米，而上下运动行程为2米，运行速度为1米/秒。那么采用龙门机器人搬运就显得非常的必要。本项目为浸油输送线的一部分，用机械手浸油，浸油输送线主要完成自动上下料、机械手搬运浸油、吹气淋油、工件输送、码箱、输送到穿梭车等工作。工件输送都是放在浸油筐中来实现，避免了工件间，及工件和操作台、输送轨道间的磕碰，即保证了工件的质量，又达到了工件浸油防锈的目的。

输送线的起始部分为工件存放处，主要功能就是把加工车间加工完成的齿轮、轴等工件放到浸油筐中，然后由中转小车把若干浸油筐运到上料输送辊道上，然后由机器人抓取浸油。浸油机械手为浸油过程的主要设备，当通过前段的辊道输送线把浸油筐输送到位后，定位系统完成浸油筐的定位，定位准备好后发给机械手上料指令；机械手在左端就绪位置下降500毫米，然后抓取浸油筐后上升200毫米，XZ轴再同时运动，其中Z轴上升300毫米，X轴高速运动2000毫米。这时浸油筐到达油箱的上方，要下降2000毫米及停顿2秒保证充分浸油，然后上升2000毫米后继续右行，右行到位下降，机械手把浸油筐放到输送线上，继续前行准备吹气淋油，机械手返回到左端的原始位置，准备对下一浸油筐进行浸油。