一、直角坐標(biāo)機(jī)器人介紹

德國百格拉公司是世界上最著名的機(jī)器人供應(yīng)商之一,生產(chǎn)多種規(guī)格的直線運(yùn)動單元/導(dǎo)軌、步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)稳荒、直線電機(jī)和多軸數(shù)控系統(tǒng)。以此為基礎(chǔ),在短時間內(nèi)可提供各種規(guī)格的線性導(dǎo)軌榛狮、二維乓收、三維標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人及用戶專用機(jī)器人和生產(chǎn)線。這些機(jī)器人可以裝備焊槍者侄、通用手爪或?qū)Ｓ霉ぞ?完成焊接愧棋、搬運(yùn)、上下料亮哑、包裝罗和、碼垛、拆垛核狰、檢測功哮、探傷、分類潦擅、裝配援奢、貼標(biāo)、噴碼忍捡、打碼集漾、(軟仿型)噴涂等一系列工作。由于百格拉的導(dǎo)軌砸脊、驅(qū)動電機(jī)具篇、減速機(jī)和控制系統(tǒng)等所有部件全部自己生產(chǎn),使得機(jī)器人整體性能更加優(yōu)異。十多年來,出廠的機(jī)器人和生產(chǎn)線全部在正常工作凌埂。深受包裝機(jī)械驱显、印刷機(jī)械、機(jī)械電子瞳抓、汽車埃疫、食品、藥品和化妝品生產(chǎn)等行業(yè)新老用戶的厚愛孩哑。

百格拉公司的120多名專家及工程技術(shù)人員成功開發(fā)生產(chǎn)了各種規(guī)格的線性導(dǎo)軌,并在此基礎(chǔ)上與用戶密切合作開發(fā)通用及專用機(jī)器人,已為許多廠家提供了數(shù)千臺各種專用機(jī)器人及生產(chǎn)線栓霜。其中一個應(yīng)用領(lǐng)域是工件無損探傷。

在直角坐標(biāo)機(jī)器人中各個軸主要是做直線運(yùn)動,而且運(yùn)動方向通常是相互垂直的,所以叫直角坐標(biāo)機(jī)器人臭笆。直角坐標(biāo)機(jī)器人可分為一維到多維很多種,每一維是一個運(yùn)動軸,由一個直線運(yùn)動單元組成叙淌。一臺噴涂用三維直角坐標(biāo)機(jī)器人由三個直線運(yùn)動單元組成,而一臺碼垛機(jī)器人根據(jù)應(yīng)用要求通常由幾個一維,二維和三維直角坐標(biāo)機(jī)器人組合而成隶秒。百格拉公司直角坐標(biāo)機(jī)器人的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是運(yùn)動行程0到18米持沛；負(fù)載1~180公斤；重復(fù)定位精度0.05mm；每個軸運(yùn)動速度最高可達(dá)5米/秒汇凌。

每個直線運(yùn)動單元的主要部分是特制高強(qiáng)度高直線度鋁型材,橫截面積可實現(xiàn)40×40mm2到120×120mm2,也可以由多根組合成為一個大截面的導(dǎo)軌种功。型材內(nèi)部配有特殊的鋼軌來保證機(jī)械強(qiáng)度和長期保持平行度,同時也是運(yùn)動滑塊的載體。配滾珠絲杠和密封軸承導(dǎo)軌的直線運(yùn)動單元的特點是定位精度高,帶負(fù)載能力強(qiáng),速度最大到1米/秒蚪教；滑動方式分為光杠滾輪軸承導(dǎo)軌和密封軸承導(dǎo)軌共吞；優(yōu)點是鋼性好、磨擦系數(shù)小畅镐、阻力低铡急、精度高；傳動方式主要有齒型帶践桂、齒條和滾珠絲杠傳動径露；驅(qū)動電機(jī)主要分為步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)兩種,有時驅(qū)動電機(jī)配NEUGART精密行星減速機(jī)來增大出力和減少負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量。

根據(jù)機(jī)器人所要完成的工作,首先確定機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成级汹∧〔ぃ可以是龍門式,掛壁安裝式等。再按工作要求所給出各軸的運(yùn)動行程骗爆、負(fù)載次氨、運(yùn)動速度、加速度,動作周期來選每個運(yùn)動軸直線運(yùn)動單元的型號,所配驅(qū)動電機(jī)及所配NEUGART精密行星減速機(jī)的型號摘投。下圖是一個典型三維直角坐標(biāo)機(jī)器人煮寡。

二、百格拉公司機(jī)器人在無損檢測中的應(yīng)用案例

1犀呼、在航天飛船部件無損檢測中的應(yīng)用

(1)任務(wù):采用超聲無損探傷對航天飛船上的許多

部件進(jìn)行無損掃描洲押。

(2)機(jī)器人型號及設(shè)備

●選用百格拉三維直角坐標(biāo)機(jī)器人PR6/3,

X,Y,Z軸的有效行程分別為5400mm,

5400mm和400mm。在Z軸下端上裝配

可旋轉(zhuǎn)超聲探頭圆凰。探頭旋轉(zhuǎn)角度是0~360°杈帐。

最大可以被測物體是5400*5400*400mm。

●可對部件從上到下360°無損探傷掃描专钉。

掃描密度幾乎沒有限制,可以非常精密,

也可以僅對部件的幾個關(guān)鍵部位進(jìn)行無損

探傷掃描挑童。

●右圖是對儀表板進(jìn)行無損探傷掃描。

(3)任務(wù)描述:控制系統(tǒng)使用百格拉公司TLCC,驅(qū)動電機(jī)是百格拉公司智能伺服控制系統(tǒng)TLC612,TLC411實現(xiàn)定位控制跃须。TLCC是一個專用工控機(jī),通過CAN總線控制TLC伺服控制系統(tǒng)站叼。TLCC可以預(yù)存很多部件的幾何數(shù)據(jù),用于引導(dǎo)超聲探頭等距離或多方位、多角度的無損探傷掃描诉抱。得到的測量數(shù)據(jù)可以存儲在TLCC中,可以給出分析探傷的結(jié)果,可以打印或上傳給上位機(jī),以便進(jìn)一步保存和分析,也可以顯示出探傷掃描圖象及對應(yīng)濾波,增強(qiáng)普毙、放大、旋轉(zhuǎn)聂闺、特征提取及分析等捍骇。

2、

(1)任務(wù):航天飛船圓柱類部件無損探傷掃描

(2)機(jī)器人型號及設(shè)備

●選用百格拉二維直角坐標(biāo)機(jī)器人LP-4/2,

●x軸行程為500mm,z軸行程為1300mm,

在Z軸上裝配掃描頭,通過可旋轉(zhuǎn)軸可對

儀表板由上到下每一個部位進(jìn)行360°掃

描。

●旋轉(zhuǎn)軸采用BERGERLAHR步進(jìn)電機(jī)

VRDM31117驅(qū)動加NEUGART精密

行星減速機(jī)PLS90/8闰收【持辏控制系統(tǒng)使用

百格拉公司專用工控機(jī)TLCC。

(3)任務(wù)要求:整個過程需要機(jī)器人的動作

保持高重復(fù)性,并且要求定位極其精確,

可簡便地完成自動和手動操作等功能的轉(zhuǎn)換淀税。這里探頭不轉(zhuǎn),可以上下和前后精密運(yùn)動肌蝶。被測部件要轉(zhuǎn)動,其它功能類同前面1)中所描述的。

3狂篇、

(1)任務(wù):超大型圓柱類鋼件無損探傷掃描毙琴。

(2)機(jī)器人型號及設(shè)備

●選用二維直角坐標(biāo)機(jī)器人LP-8/2,

●完成X軸和Z軸方向上的動作。X軸驅(qū)動電機(jī)采用BERGERLAHR伺服電機(jī)SER31122,SER31122驅(qū)動一個德國NEUGART公司精密行星減速機(jī)PLS90HP岗屏。Z軸驅(qū)動電機(jī)采用BERGERLAHR步進(jìn)電機(jī)VRDM3913,VRDM3913驅(qū)動一個德國NEUGART公司精密行星減速機(jī)PLS70/64HP闽巩。

●被測物體是8m長,直徑600mm的柱類鋼件,放在一個大型液體容器里。大型容器的兩端各有一個夾具,用于水平固定柱類鋼件担汤。鋼件作為轉(zhuǎn)動軸由一臺BERGERLAHR伺服電機(jī)SER31122配德國NEUGART公司精密行星減速機(jī)PLS115/64HP驅(qū)動涎跨。

(3)任務(wù)要求:

旋轉(zhuǎn)軸帶動長約8m的鋼件每旋轉(zhuǎn)一個角度X1后靜止,Z軸下到鋼件表面X2毫米高后停止。這時X軸開始運(yùn)動,每移動X3毫米探頭掃描一次,完成X軸方向8m長的掃描后X軸和Z軸都處于靜止?fàn)顟B(tài)崭歧。旋轉(zhuǎn)軸再按原轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動X1度停止,X軸開設(shè)掃描運(yùn)動隅很。這一過程要反復(fù)進(jìn)行到整個鋼件表面被均勻掃描一次。

所以整個過程需要機(jī)器人的動作保持高重復(fù)性,平穩(wěn)性,并且要求定位極其精確率碾。X軸的定位精度如下:電機(jī)每轉(zhuǎn)為16384點,經(jīng)行星減速機(jī)64倍減速后為16384*64叔营。X軸的驅(qū)動軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),X軸行走175mm,電機(jī)每轉(zhuǎn)一步X軸走175000/16384/64=0.167μm.X軸的定位精度如下:電機(jī)每轉(zhuǎn)為16384點,經(jīng)行星減速機(jī)64倍減速后為16384*64。旋轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)對應(yīng)的周長是600*3.14=1884mm,電機(jī)每轉(zhuǎn)一步旋轉(zhuǎn)軸表面轉(zhuǎn)過1884000/16384/64=1.797μm所宰。實際上用不著這樣高的精度,而用精密行星減速機(jī)的目的是為了大量減少驅(qū)動電機(jī)與負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量比,來保證各軸的精確平穩(wěn)運(yùn)行绒尊。控制系統(tǒng)使用百格拉公司專用工控機(jī)TLCC,其功能同前面的兩個應(yīng)用仔粥。

三婴谱、結(jié)束語:

本文講述了德國百格拉公司的直角坐標(biāo)機(jī)器人配套超聲波掃描儀,在工件探傷中的三例應(yīng)用。此外,德國百格拉公司的直角坐標(biāo)機(jī)器人還被打量用于X射線探傷掃描及苍。類似的應(yīng)用還有配備CCD攝像機(jī)來檢驗和識別一些印刷品的質(zhì)量决太。配備激光高度測量儀來對超大物體的三維形狀進(jìn)行測量和檢驗,如大型鑄件和飛機(jī)上許多三維鋁板等。在許多測量工作中,德國百格拉公司的直角坐標(biāo)機(jī)器人多年來運(yùn)行非常穩(wěn)定可靠勾疏。用德國百格拉公司的直角坐標(biāo)機(jī)器人和直線運(yùn)動單元可以很快組裝成幾乎所需的各種樣式尺寸的測試專用機(jī)器人,節(jié)省時間,人力和費用晴灿。北京兩家用戶用德國百格拉公司的直角坐標(biāo)機(jī)器人和CCD攝像機(jī)來檢驗物體,兩年來機(jī)器人運(yùn)行非常平穩(wěn)。隨著大批量全自動化生產(chǎn)的迅猛發(fā)展及很多產(chǎn)品要在許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)100%被檢測,這類直角坐標(biāo)機(jī)器人將具有更加廣范的市場前景和發(fā)展?jié)摿?

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