直角坐标机器人在玻璃生产线的应用

前言：玻璃行业是我国重要产业之一，近几年，随着市场的需求，玻璃的生产正朝向二个“极端”发展——太阳能光伏玻璃和浮法玻璃，尤其房地产业的兴起，大型幕墙玻璃被广泛需求，是发展趋势之一。因此在玻璃生产的冷端，对单片在200Kg以上的玻璃快速搬运码垛就成了企业需要解决的问题。沈阳莱茵机电有限公司为一些用户设计制造了200kg~350kg载荷的搬运码垛机器人，下面就以为北方某企业设计制造的一种搬运码垛机器人为例来介绍。

 一 项目要求
1、  最大玻璃规格：     3300*2400mm
2、 最小玻璃规格：    2000*1500mm
3、 玻璃厚度:          2~12mm
4、 玻璃正常工作速度：20~60m/min
5、 辊道高度：        925±50 mm
6、 辊道宽度：        4200mm     
7、循环时间：大中片 10-12秒；   小片  8-10秒            
8、 堆垛精度：   ±2mm9、最大抓取重量：单片240 kg（玻璃重量） 

二、设计方案       根据客户实际要求，采用德国Roboworker公司直角坐标机器人 
整个运动部分由下面六个主要部分组成：
1 吸盘调整角度轴，称作A轴
2吸盘86度转动轴，称作B轴
3吸盘上下运动轴，称作Z轴
4吸盘与跟随玻璃运动轴，称作Y轴，
 吸盘向排放处运动轴，称作X轴
6 智能CCD相机系统下面分别加以介绍

 1 玻璃边缘方向和位置检测系统－－线阵CCD智能相机玻璃在传送带上就已经偏了，通过线阵CCD智能相机（德国VC2000）自动检测玻璃边缘的位置变化，然后给出角度偏差及位置，然后把该信号送进机器人控制系统。VC2000照片及简单介绍。 

2 吸盘调偏机构玻璃边缘在传送带上的偏差不应太大，如果玻璃的长边为3300mm, 则边缘偏差应小于300mm。玻璃边缘的位置偏差分为总体位置偏差和边缘角度偏差。总体位置偏差是指边缘中心点与理想位置的偏差，由机器手在计算抓取位置时考虑进去这一偏差。边缘角度偏差要由一顶杆机构加以调整。 

由于吸盘及玻璃总体重100公斤，所以有50公斤推力就可以改变吸盘的方向，我们计划采用一个高速丝杠来作为顶杆，如果螺距为10mm, 采用交流伺服电机，转动60传就可以运动300mm，有2秒钟时间足够了。一个4Nm的交流伺服电机就可以产生500公斤的推力。 

3 吸盘翻转70~85度机构整个吸盘在搬运玻璃离开传送带边缘后就开始转动，整个玻璃和吸盘从水平面开始转动直到编程的角度。翻转角度大约70~85度。这里采用吸盘中心为轴的翻转机构。假设吸盘及整个玻璃的重心到转轴的距离为0.5米，理论上就需要0.5*1000=500Nm的转动扭矩来完整翻转工作。如果我们采用一个减速比为200:1，效率为60%的减速机，理论上驱动电机的出力为：500/0.6/200 = 4.16N。如果我们采用一个额定出力为10Nm的伺服电机就可以了。额定扭矩为10Nm的伺服电机3秒内最大出力可达30Nm, 3秒内有7.19倍的实际出力，完全没有问题。 如果吸盘转动90度，那么交流伺服电机就要转动：200/4 = 50传，采用交流伺服电机，有1.2秒钟时间足够了。  所用的减速机可以采用行星减速机，也可以采用涡轮蜗杆减速机。 

4  Z轴如图1中上下运动轴，本方案采用2根立柱，4导向机构，齿形带传动高速拉升机构。两根立柱排放方式与图1中上下运动轴相差90度，它们的间距为1000mm。 Z轴有效行程：1米， 最高允许运行速度：1米/秒，总负载重量：200公斤。 采用行星减速机和交流伺服驱动。具体型号要用德国专家软件分析。 

 5  Y轴本方案中也采用如图1所示的两根水平运动轴，4个大滑块结构，滑块间距大，保证运行平稳。图2是Y轴滑块部位局部图。采用行星减速机和大功率交流伺服电机驱动同步轮传动，Y轴的有效行程：6米最高允许运行速度：2米/秒。可以承受的总负载重量：300公斤以上两轴间距为1400mm。

6  X轴采用类似上面Y轴的结构方式，但两X轴间距为6000mm，所以采用双轴分别同步驱动，这样运动更平稳。X轴的4滑块比Y轴更大，也采用同步轮传动。有效行程：1米最高允许运行速度：1.5米/秒。总负载重量： 采用行星减速机和交流伺服电机驱动。