AWD-Robot直角坐標(biāo)機(jī)器人在模擬跟蹤場(chǎng)合的應(yīng)用

技術(shù)要求：

　　1 負(fù)載7KG

　　2 X-Z立式龍門結(jié)構(gòu) 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(fù)定位精度為±1mm

解決方案：

　　以上為結(jié)構(gòu)示意圖，采用雙X軸，單Z軸的兩維立式龍門結(jié)構(gòu)。負(fù)載為“導(dǎo)引頭”固定在Z軸滑塊上面。Z軸由一臺(tái)伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng);雙X采用傳動(dòng)桿實(shí)現(xiàn)兩軸的同步，采用一臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。整套設(shè)備共兩套伺服系統(tǒng)。中間部位需要特殊加固。

系統(tǒng)配置：

　　1 上位控制系統(tǒng)：采用英國(guó)TRIO專業(yè)運(yùn)動(dòng)控制器，選用型號(hào)為 MC206X 可實(shí)現(xiàn)控制兩套伺服系統(tǒng)，同時(shí)接受反饋系統(tǒng)反饋信號(hào)。

　　2 驅(qū)動(dòng)部分：選用日本安川伺服電機(jī)，兩套伺服系統(tǒng)，所選型號(hào)為：

　　X軸 SGMGH-55ACA61+SGDM-55ADA

　　Z軸 SGMGH-20ACA6C+SGDM-20ADA

　　3　傳動(dòng)系統(tǒng)：采用MOTEC精密行星減速機(jī)，型號(hào)為：

　　X軸為APS110-3 ，減速比為 3

　　Z軸為APS180-3，減速比為 3

　　4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：選用德國(guó)AWD-Robot直角坐標(biāo)機(jī)器人，

　　導(dǎo)軌型號(hào)為：X軸DTL090-300-4000-1

　　導(dǎo)軌端面尺寸是90＊70mm 滑塊長(zhǎng)度為300mm 行程為4000mm ;

　　Z軸 DTL090-300-3000-1

　　導(dǎo)軌端面尺寸是90＊70mm 滑塊長(zhǎng)度為300mm 行程為3000mm .

　　5、安全防護(hù)裝置

　　該機(jī)具有故障提示及報(bào)警功能，并且每次出現(xiàn)故障時(shí)都能準(zhǔn)確的反映出故障具體位置，便于迅速排除故障，主要包括：機(jī)器人碰撞保護(hù)功能;工件安裝到位檢測(cè);光幕安全保護(hù)。

　　以下為計(jì)算過(guò)程：

　　根據(jù)要求：

　　最大速度是v =2m/s 此前以選齒形帶可知D=63.6mm，

　　運(yùn)動(dòng)速度： v = n?D? 3.14/（60?1000） ;單位：m/s（米/秒）

　　n為驅(qū)動(dòng)軸輸入轉(zhuǎn)速（單位：轉(zhuǎn)/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(yùn)動(dòng)所需推力：F = M?a + M?9.8?μ + M?9.8

　　驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速;單位：rpm（轉(zhuǎn)每分鐘）

　　F—推力，指齒形帶的牽引力;單位：牛頓（N）

　　R—驅(qū)動(dòng)軸半徑;單位：毫米（mm）

　　Si—保險(xiǎn)系數(shù)，最小值為1.8 ，既所提供的扭矩為所需扭矩的1.8倍

　　M—負(fù)載質(zhì)量：?jiǎn)挝唬簽楣铮↘G）

　　C—驅(qū)動(dòng)軸周長(zhǎng)，單位：毫米（mm）

　　μ—磨擦系數(shù)，通常為0.05

　　垂直向上運(yùn)動(dòng)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(xiǎn)系數(shù)選用2，此處滑塊質(zhì)量14.8KG

　　驅(qū)動(dòng)扭矩： Ma =35Nm

　　通過(guò)1:3減速機(jī)輸出為11.6 Nm

　　根據(jù)上述計(jì)算可選 安川1.8kw電機(jī)：SGMGH-20ACA6C+SGDM-20ADA

　　減速機(jī)MOTEC系列 APS110-3

　　在X方向上

　　速度同樣為

　　v =600 r/min，

　　水平運(yùn)動(dòng)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(qū)動(dòng)扭矩： Ma = （F?R）×Si/（1000） + Mleer = （F?C）×Si/（2000＊3.14） + Mleer=87.5 Nm

　　通過(guò)1:3減速機(jī)輸出為29.15Nm

　　根據(jù)上述計(jì)算可選 安川5.5kw電機(jī)：SGMGH-55ACA61+SGDM-55ADA

　　減速機(jī)MOTEC系列 APS180-3