直角坐標機器人是指在工業應用中,能夠實現自動控製的、可重複編程的、運動自由度僅包含三維空間正交平移的自動化設備。
 
其組成部分包含直線運動軸、運動軸的驅動係統、控製係統、終端設備。可在多領域進行應用,有超大行程、組合能力強等優點。
 直角坐標機器人
直角坐標機器人的結構組成:
 
一、直線運動軸
 
也叫直線運動單元,它就是一個獨立的運動軸,主要由支撐載體的鋁型材或鋼型材和被安裝在型材內部的直線導軌、運動滑塊以及作為帶動滑塊做高速運動的同步帶組成。
其核心元件為——直線定位單元一個完整的定位單元(係統)由幾部分組成:
1、定位體型材:
作為軌道的安裝支撐部分,該型材不同於一般的框架型材,它要求非常高的直線度,平麵度。
2、運動軌道:
安裝在定位體型材上,直接支撐運動的滑塊。一個定位體型材(係統)上,可能安裝一根運動軌道,也可能安裝多根運動軌道,軌道的特性及數量直接影響定位單元(係統)的力學特性。組成定位係統的軌道種類很,通用的有直線滾珠軌道,直線圓柱鋼軌道。
3、運動滑塊:
由負載安裝板、軸承架、滾輪組(滾珠組)、除塵刷、潤滑腔、密封蓋組成。運動滑塊與軌道通過滾輪或滾珠藕合在一起。實現運動的導向。
4、傳動元件:
通用的傳動元件有同步帶、齒形帶、絲杠/滾珠絲杠、齒條、直線電機等。
5、軸承及軸承座:
用於安裝傳動元件及驅動元。
二、驅動係統
直線運動軸之所以能夠實現精確的運動定位,是由電機驅動係統決定的。
常用的驅動係統有:
交流/支流伺服電機驅動係統、步進電機驅動係統、直線伺服電機/直線步進電機驅動係統。每一個驅動係統都由電機和驅動器兩部分組成。驅動器的作用是將弱電信號放大,將其加載在驅動電機的強電上,驅動電機。電機則是將電信號轉化成精確的速度及角位移。
在要求高動態,高速運行狀態、大功率驅動等場合多用交流/支流伺服電機係統作為驅動;在要求低動態,低速運行狀態、小功率驅動等場合可用步進電機係統作為驅動;而在在要求極高動態,高速運行狀態、高定位精度等場合才會用到直線伺服係統驅動。
注意,直角坐標機器人的傳動主要是通過驅動電機的轉動帶動同步帶運動,同步帶帶動直線導軌上的滑塊運動。當驅動軸的最高轉速低於600r/min時通常選用步進電機,否則選用交流伺服電機。
直角坐標機器人
三、控製係統
機器人要在一定時間內完成特定的任務,比如每10s內完成一次搬運工作。在完成抓取,加速運動,高速運動,減速運動,釋放工件等同時,還要與相關的設備通過通訊或I/O口實現一些時序上的協調同步。另外在塗膠應用上,各個運動軸要完成直線和圓弧插補運動。因此其數控係統要按具體應用要求來選定其控製軸數、I/O口數量和軟件功能。通常選用數控係統,PLC,工控機加運動控製卡和帶軸卡功能及I/O口的驅動電機來做控製係統。
根據功能的不同,控製器可以有很多種:
1、工控機與運動控製卡的組合:運動控製卡借用計算機的資源,利用自身的運動控製功能實現控製。
2、脫機運動控製卡:借用計算機編好程序,可將程序自我存儲,脫機運行。
3、PLC-借用計算機編好程序,可將程序自我存儲,脫機運行。
4、專用控製器。
四、終端設備
直角坐標機器人的終端設備應用途不同,可以裝配各種各樣的操作工具:
如焊接機器人的終端操作工具是焊槍:碼垛機器人終端操作工具是抓手;塗膠(點膠)機器人終端操作工具是膠槍、檢測(監測)機器人終端操作工具是相機或激光。
有些工作複雜的工作,單一操作工具不能完成,需要安裝兩個或以上操作工具才可以。如對於非固定軌跡運動物體的抓取除需要機械抓手外,還需要一個相機,時刻跟蹤計算物體的空間位置。

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