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1、職業(yè)教育機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)教學(xué)資源庫(kù)企業(yè)解決方案名稱：桁架機(jī)器人控制系統(tǒng)編制人：_ 錢(qián)曉忠_由E箱: __電 話：0510-81838856編制時(shí)間：2014.12.282編制單位：無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院3桁架機(jī)器人控制系統(tǒng)解決方案桁架機(jī)器人也叫龍門(mén)式機(jī)器人，屬于直角坐標(biāo)機(jī)器人。以伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)為驅(qū) 動(dòng)的單軸機(jī)械臂為基本工作單元，以滾珠絲桿、同步皮帶、齒輪齒條為常用的傳動(dòng)方式 所架構(gòu)起來(lái)的機(jī)器人系統(tǒng)。能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制的、基于空間X X、Y Y、Z Z 直角坐標(biāo)系、可重復(fù)編程的、多自由度的、相互間直角運(yùn)動(dòng)、多功能的、多用途的機(jī)器人。它能夠搬運(yùn)物 體、操作工具，以完成各種作業(yè)。本套桁架機(jī)器人系統(tǒng)采用臺(tái)灣
2、新代 SYNTESYNTE 控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品作為主控器件， 以齒輪齒條作為 X X、Y Y、Z Z 三軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，配合根據(jù)搬運(yùn)的工件而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的機(jī)械手爪實(shí) 現(xiàn)工件的自動(dòng)上下料。該桁架系統(tǒng)已經(jīng)在很多生產(chǎn)制造企業(yè)中大量使用，是成熟的電控 系統(tǒng)解決方案。4目錄桁架機(jī)器人主體機(jī)械結(jié)構(gòu). 0404桁架機(jī)器人非標(biāo)設(shè)計(jì)手爪. 0505控制原理. 0505控制系統(tǒng)的解決方案和優(yōu)勢(shì). 0606總結(jié). 08085桁架機(jī)器人控制系統(tǒng)解決方案桁架機(jī)器人主體機(jī)械結(jié)構(gòu)桁架機(jī)器人主體機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2 2 所示，圖為 X X、丫兩軸桁架系統(tǒng)K他育顰Fiuppl rb*mJXI5ml axndl：Qn cjtriI落涸;t
3、t旳瓦誑既紡護(hù)苫Holler guidLubcation wipe/MO) 陽(yáng)ni 血Ftfcrdrf，dgd利備靈境何畝Lubncdlron iyslemEru“g# supply thmnVtrtiEJl awCible Uay信號(hào)可選signal tower(GpliBn)6以追求國(guó)外品牌。綜上只是簡(jiǎn)單的對(duì)桁架機(jī)械手的組成，有一個(gè)大概的輪廓，但是一套質(zhì)量過(guò)硬的設(shè)備，還有許多其他的因素決定。比如零部件的設(shè)計(jì)加工，安裝精度，調(diào)試精度，特別是 公司的專(zhuān)業(yè)性上將有著不可以忽視的潛在因素。桁架機(jī)器人非標(biāo)設(shè)計(jì)手爪顧名思義，機(jī)器人手爪是可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似人手功能的部件。機(jī)器人手爪是用來(lái)握持工件或工具的部件，
4、是重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)之一。根據(jù)手爪所握持的工件形狀不同，可分 為多種類(lèi)型，主要可分為三類(lèi)：機(jī)械手爪，又稱為機(jī)械夾鉗，包括 2 2 指、3 3 指和變形指; 包括磁吸盤(pán)、焊槍等的特殊手爪；通用手爪，包括 2 2 指到 5 5 指。桁架機(jī)器人的手爪設(shè)計(jì)不同也桁架本身，因?yàn)槭肿Φ墓δ苁且獖A持工件。而生產(chǎn) 過(guò)程中的工件往往是不同的，甚至差異很大，無(wú)論是在外形還是尺寸上。所以，桁架 機(jī)器人的手爪設(shè)計(jì)一般都是非標(biāo)設(shè)計(jì)。圖 3 3 所示為本桁架機(jī)器人系統(tǒng)中所設(shè)計(jì)的兩個(gè)機(jī)械手爪圖 3 3 桁架機(jī)器人非標(biāo)設(shè)計(jì)手爪機(jī)械手爪根據(jù)夾持工件的外形和部位采用不同的結(jié)構(gòu)，使用亞德客的氣缸作為驅(qū) 動(dòng)，同時(shí)為了保證機(jī)械手爪的可靠性
5、，在手爪上安裝了若干傳感器?？刂圃龛旒軝C(jī)器人的控制原理圖如圖 4 4 所示。7圖 4 4 桁架機(jī)器人控制原理圖如圖是桁架機(jī)器人的電氣原理示意圖，控制系統(tǒng)主要包括伺服運(yùn)動(dòng)控制和外圍1010邏輯控制。根據(jù)自動(dòng)線體的要求，控制系統(tǒng)發(fā)出取料或是放料的命令?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)外 部傳感器和伺服電機(jī)編碼器的反饋信號(hào)控制電機(jī) X X、Y Y、Z Z 方向上單動(dòng)或是聯(lián)動(dòng)，精準(zhǔn)快 速的到達(dá)目的地，通過(guò)控制電磁閥的打開(kāi)關(guān)閉來(lái)夾持或者釋放工件。系統(tǒng)配有人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，比如狀態(tài)查看，參數(shù)的修改、 下發(fā)，報(bào)警監(jiān)視等。控制解決方案及優(yōu)勢(shì)控制系統(tǒng)是桁架機(jī)器人系統(tǒng)的大腦，根據(jù)要求的不同，控制系統(tǒng)的選擇也不
6、同，通 常選擇作為控制系統(tǒng)的產(chǎn)品有：PLCPLC 程序控制器；工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制卡(motionmotion cardcard )數(shù)字控制系統(tǒng)(CNC)(CNC)專(zhuān)業(yè)控制器本次桁架機(jī)器人采用的是 SYNTECSYNTEC 勺 eHMCeHMC 乍為控制系統(tǒng)，SYNTESYNTE 是臺(tái)灣一家 PCPC basedbased CNCCNC 控制器研發(fā)、制造、銷(xiāo)售、服務(wù)的專(zhuān)業(yè)公司。其產(chǎn)品主要應(yīng)用與數(shù)控車(chē)、銑、 加工中心等設(shè)備，其功能完成能勝任桁架機(jī)器人的一般位置控制。8圖 5 5 桁架機(jī)器人控制方案控制器核心程序的載體，控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)與協(xié)調(diào)。根據(jù)伺服機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng)比、伺 服驅(qū)動(dòng)器的電子齒輪比、伺服電
7、機(jī)編碼器的線數(shù)以及輸出軸的周長(zhǎng)，控制系統(tǒng)計(jì)算出伺 服驅(qū)動(dòng)器接收一定數(shù)量的脈沖，伺服電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)械手爪進(jìn)行X X、Y Y、Z Z 方向上單動(dòng)或者聯(lián)動(dòng)，精準(zhǔn)達(dá)到運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意區(qū)域。優(yōu)勢(shì)：本方案選用新代 eHMeHM（系列的 HC10A-KHC10A-K 作為控制器，如圖 6 6 所示，其結(jié)合 PLGPLG 人機(jī)界面、DirectDirect 1010 于一 體，擺脫了傳統(tǒng)的配線困 擾。伺服軸向（或串列軸 向）提供多軸直線、圓弧 差補(bǔ)功能，搭配圖形對(duì)話式、G G codecode、McodeMcode 使用、 檔案管理功能，可方便編 輯運(yùn)動(dòng)指令。同時(shí)，支持 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端監(jiān)控功能，可以 實(shí)現(xiàn)生
8、產(chǎn)過(guò)程和報(bào)警的遠(yuǎn) 程杳看。伺服由驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)構(gòu)成，作為主要運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，主要圖 6 6 桁架機(jī)器人控制系統(tǒng)界面9任務(wù)是完成定位精度的控制，嚴(yán)格執(zhí)行來(lái)自 PLCPLC 的脈沖指令控制，同時(shí)，保證在頻繁啟動(dòng)負(fù)載下自身運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性與 快速響應(yīng)性。伺服性能直接反映了桁架機(jī)器人的整機(jī)性能與質(zhì)量。優(yōu)勢(shì)：在本方案里選用安川伺服控制器，具有定位時(shí)間短，定位精度高的特點(diǎn)。伺 服控制器可以通過(guò)數(shù)據(jù)線與新代的控制系統(tǒng)相連， 可實(shí)現(xiàn)參數(shù)的快速設(shè)置以及伺服運(yùn)行 時(shí)性能的實(shí)時(shí)監(jiān)控，幫助客戶在故障產(chǎn)生時(shí)快速準(zhǔn)確地找到問(wèn)題所在。寬調(diào)速比，恒轉(zhuǎn) 矩輸出，三倍過(guò)載能力，額定轉(zhuǎn)速 3000rpm,3000rpm,配置 25002500 線編碼器?？偨Y(jié)作為一種成本低廉、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的自動(dòng)化機(jī)器人系統(tǒng)解決方案，桁架機(jī)器人可以 被應(yīng)用于點(diǎn)膠、滴塑、噴涂、碼垛、分揀、包裝、焊接、金屬加工、搬運(yùn)、上下料、裝 配、印刷等常見(jiàn)的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，在替代人工，提高生產(chǎn)效率，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量等方面都 具備顯著的應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)桁架機(jī)器人有不同的設(shè)計(jì)要求，比如根據(jù)對(duì)精度、速度的 要求選擇不同的傳動(dòng)方式， 根據(jù)特定的工藝要求為末端工作頭選擇不同的夾持設(shè)備 （夾 具、 爪手、 安裝架等），以及對(duì)于示教編程，坐標(biāo)定位、視覺(jué)識(shí)別等工作模式的設(shè)計(jì)選 擇等，從而使之能滿足于不同領(lǐng)域、不同工況的應(yīng)用要求。
030000S09-桁架機(jī)器人.
