AWD-Robot直角坐標機器人在模擬跟蹤場合的應用

技術要求：

　　1 負載7KG

　　2 X-Z立式龍門結構 X軸行程4000mm Z軸行程3000mm

　　3 最大速度2m/s 最大加速度12m/s2

　　4 重復定位精度為±1mm

解決方案：

　　以上為結構示意圖，采用雙X軸，單Z軸的兩維立式龍門結構。負載為“導引頭”固定在Z軸滑塊上面。Z軸由一臺伺服電機作為驅動;雙X采用傳動桿實現兩軸的同步，采用一臺伺服電機驅動。整套設備共兩套伺服系統。中間部位需要特殊加固。

系統配置：

　　1 上位控制系統：采用英國TRIO專業運動控制器，選用型號為 MC206X 可實現控制兩套伺服系統，同時接受反饋系統反饋信號。

　　2 驅動部分：選用日本安川伺服電機，兩套伺服系統，所選型號為：

　　X軸 SGMGH-55ACA61+SGDM-55ADA

　　Z軸 SGMGH-20ACA6C+SGDM-20ADA

　　3　傳動系統：采用MOTEC精密行星減速機，型號為：

　　X軸為APS110-3 ，減速比為 3

　　Z軸為APS180-3，減速比為 3

　　4 執行機構：選用德國AWD-Robot直角坐標機器人，

　　導軌型號為：X軸DTL090-300-4000-1

　　導軌端面尺寸是90＊70mm 滑塊長度為300mm 行程為4000mm ;

　　Z軸 DTL090-300-3000-1

　　導軌端面尺寸是90＊70mm 滑塊長度為300mm 行程為3000mm .

　　5、安全防護裝置

　　該機具有故障提示及報警功能，并且每次出現故障時都能準確的反映出故障具體位置，便于迅速排除故障，主要包括：機器人碰撞保護功能;工件安裝到位檢測;光幕安全保護。

　　以下為計算過程：

　　根據要求：

　　最大速度是v =2m/s 此前以選齒形帶可知D=63.6mm，

　　運動速度： v = n?D? 3.14/（60?1000） ;單位：m/s（米/秒）

　　n為驅動軸輸入轉速（單位：轉/分），D同步帶輪直徑（單位：mm），

　　由此可得 v =600 r/min

　　在Z軸方向上

　　垂直向上運動所需推力：F = M?a + M?9.8?μ + M?9.8

　　驅動扭矩： Ma = （F?R）×Si/（1000） + Mleer = （F?C）×Si/（2000＊3.14） + Mleer 單位：Nm（牛頓米）

　　Mleer—空載扭矩;單位：Nm（牛頓米）

　　n —驅動電機轉速;單位：rpm（轉每分鐘）

　　F—推力，指齒形帶的牽引力;單位：牛頓（N）

　　R—驅動軸半徑;單位：毫米（mm）

　　Si—保險系數，最小值為1.8 ，既所提供的扭矩為所需扭矩的1.8倍

　　M—負載質量：單位：為公斤（KG）

　　C—驅動軸周長，單位：毫米（mm）

　　μ—磨擦系數，通常為0.05

　　垂直向上運動所需推力：F = M?a + M?9.8?μ + M?9.8

　　=25＊12+25＊10＊0.05+25＊10

　　=562.5N

　　Si—保險系數選用2，此處滑塊質量14.8KG

　　驅動扭矩： Ma =35Nm

　　通過1:3減速機輸出為11.6 Nm

　　根據上述計算可選 安川1.8kw電機：SGMGH-20ACA6C+SGDM-20ADA

　　減速機MOTEC系列 APS110-3

　　在X方向上

　　速度同樣為

　　v =600 r/min，

　　水平運動所需推力： F = M?a + M?9.8?μ

　　此處查看資料的總重量為110kg

　　可得

　　F = M?a + M?9.8?μ=1375N

　　驅動扭矩： Ma = （F?R）×Si/（1000） + Mleer = （F?C）×Si/（2000＊3.14） + Mleer=87.5 Nm

　　通過1:3減速機輸出為29.15Nm

　　根據上述計算可選 安川5.5kw電機：SGMGH-55ACA61+SGDM-55ADA

　　減速機MOTEC系列 APS180-3