作者：周文寶
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一 機(jī)器人的組成
一個(gè)典型的3D直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)圖，它由X軸,Y軸,Z軸及驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成。下面分別予以介紹，以便更好地了解直角坐標(biāo)機(jī)器人的日產(chǎn)保養(yǎng)。
1 直線運(yùn)動(dòng)軸
每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸主要由支撐載體的鋁型材或鋼型材和被安裝在型材內(nèi)部的直線導(dǎo)軌、運(yùn)動(dòng)滑塊以及作為帶動(dòng)滑塊做高速運(yùn)動(dòng)的同步帶等組成。
2運(yùn)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
直角坐標(biāo)機(jī)器人的傳動(dòng)主要是通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)同步帶運(yùn)動(dòng)，同步帶帶動(dòng)直線導(dǎo)軌上的滑塊運(yùn)動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速低于600轉(zhuǎn)/分時(shí)通常選用步進(jìn)電機(jī)，否則選用交流伺服電機(jī)。
3各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸間的連接板
各個(gè)軸間是通過連接板連接在一起的。連接板的方式及強(qiáng)度非常重要，它直接關(guān)系到所設(shè)計(jì)生產(chǎn)的機(jī)器人能否長(zhǎng)期高速高效穩(wěn)定工作，要由有多年實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的師父來設(shè)計(jì)。連接板設(shè)計(jì)不好也會(huì)帶來很多問題。
4直角坐標(biāo)機(jī)器人的控制系統(tǒng)
機(jī)器人要在一定時(shí)間內(nèi)完成特定的任務(wù)，比如每10秒內(nèi)完成一次搬運(yùn)工作，就需要一個(gè)機(jī)器人大腦。這個(gè)機(jī)器人大腦就是機(jī)器人的控制系統(tǒng)，它通常是數(shù)控系統(tǒng)，PLC，工控機(jī)加運(yùn)動(dòng)控制卡和帶軸卡功能的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
5直角坐標(biāo)機(jī)器人的末端操作器——手爪系統(tǒng)
根據(jù)其具體應(yīng)用情況，其手爪系統(tǒng)可能是氣動(dòng)吸盤、氣動(dòng)夾取手爪、電動(dòng)夾取手爪、電磁吸取手爪、焊槍、膠槍、專用工具和檢測(cè)儀器等，在很多場(chǎng)合可以一次抓取多個(gè)工件。
二 直角坐標(biāo)機(jī)器人的主要特點(diǎn)
1任意組合成各種樣式：每根直線運(yùn)動(dòng)軸最長(zhǎng)是6米，其帶載能力從10公斤到200公斤。在實(shí)際應(yīng)用中已有近百種結(jié)構(gòu)的直角坐標(biāo)機(jī)器人，這些結(jié)構(gòu)也可以任意組合成新的結(jié)構(gòu)等。
2 超大行程：因?yàn)閱胃堥T式直線運(yùn)動(dòng)單元的長(zhǎng)度是6米，還可以多根方便地級(jí)連成超大行程，所以其工作空間幾乎沒有限制，小到手機(jī)點(diǎn)膠機(jī)，大到24米長(zhǎng)行程的切割機(jī)，8米長(zhǎng)行程鉆銑床，6米*6米*3米的檢測(cè)機(jī)器人等。超大行程時(shí)要采用直線導(dǎo)軌和齒條傳動(dòng)方式。
3負(fù)載能力強(qiáng)：?jiǎn)胃本€運(yùn)動(dòng)單元的負(fù)載通常小于200公斤。但當(dāng)采用雙滑塊或多滑塊剛性聯(lián)結(jié)時(shí)負(fù)載能力可以增加5到10倍。當(dāng)把兩根或四根直線運(yùn)動(dòng)單元并排接起來使用時(shí)，其負(fù)載可以增加2到4倍。當(dāng)采用多根多滑塊結(jié)構(gòu)時(shí)其負(fù)載能力可增加到數(shù)噸。
4高動(dòng)態(tài)特性：輕負(fù)載時(shí)其最大運(yùn)行速度可達(dá)到每秒8米，加速度可達(dá)到每秒20米。使其具有很高的動(dòng)態(tài)特性，工作效率非常高，通常在幾秒內(nèi)完成一個(gè)工作節(jié)拍。
5高精度：按傳動(dòng)方式及配置在整個(gè)行程內(nèi)其重復(fù)定位精度可達(dá)到0.05mm到0.01mm。
6擴(kuò)展能力強(qiáng)：可以方便改變結(jié)構(gòu)或通過編程來適合新的應(yīng)用。
7高度穩(wěn)定性：必需要長(zhǎng)期高速高效地工作，一次誤動(dòng)作，或不能保質(zhì)保量工作都會(huì)給用戶帶來很大的麻煩。
三、直角坐標(biāo)機(jī)器人的保養(yǎng)
在前面已經(jīng)介紹了直線運(yùn)動(dòng)單元內(nèi)部含有鋼柱導(dǎo)軌或直線導(dǎo)軌及其主要特點(diǎn)。通常機(jī)器人的每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸在經(jīng)過一定長(zhǎng)度的運(yùn)動(dòng)后要周期性的通過滑塊的注油孔給直線導(dǎo)軌加注潤(rùn)滑油。隨機(jī)器人使用環(huán)境的不同和工作速度不同，其注油的周期也不同。在食品和玻璃切割等行業(yè)要選用帶防塵帶的運(yùn)動(dòng)軸和縮短注油周期，在有噴水的場(chǎng)合也要縮短注油周期。下面是必須做的保養(yǎng)工作。
1 每周用油布擦導(dǎo)軸鋼柱
每周用油布擦直線運(yùn)動(dòng)單元內(nèi)部含有鋼柱導(dǎo)軌或直線導(dǎo)軌，使其表面沒有灰塵及有一層油膜。所用的油就是機(jī)床用運(yùn)滑油。推薦潤(rùn)滑油類型：要滿足 ISO VG 220, Molyduval, Biolub 220，采用20或40號(hào)機(jī)械油。
2每月給油氈的注滿油
為了確保導(dǎo)軸得到充足的潤(rùn)滑, 要每月一次給油氈墊拄滿油。它可以通過緊固在滑塊前端的潤(rùn)滑孔進(jìn)行再次注油。潤(rùn)滑時(shí)間間隔由周圍的環(huán)境決定，如灰塵多導(dǎo)軌上油少了就要注油。壓注式油杯被成對(duì)的固定在滑塊正面的尾端。為了能給導(dǎo)軸進(jìn)行完全的潤(rùn)滑，必須確保最小的行程超過滑塊的長(zhǎng)度。
3 調(diào)節(jié)齒形帶張力
通常境況下每3個(gè)月要調(diào)節(jié)齒形帶張力，如果負(fù)載很大，或運(yùn)動(dòng)速度很高及加速度較大就要2個(gè)月調(diào)節(jié)一此齒形帶張力。。高速及精度要求不高情況下，齒形帶張力可以小些，反之要大些，詳細(xì)數(shù)據(jù)及有關(guān)齒形帶張力的調(diào)節(jié)方法請(qǐng)與沈陽百格機(jī)器人公司聯(lián)系
4滑塊與鋼柱導(dǎo)軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)
通常情況下運(yùn)行大約100公里后滑塊與導(dǎo)軌間的配合壓力就小了，需要調(diào)節(jié)滑塊與導(dǎo)軌間的配合壓力。詳細(xì)壓力數(shù)據(jù)及有關(guān)的調(diào)節(jié)方法請(qǐng)與沈陽百格機(jī)器人公司聯(lián)系。
5 周期性檢查
機(jī)器人在加速和減速時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，而且通常每天要工作24小時(shí)，所以機(jī)器人必須被牢固地安裝在支架上，以保證在長(zhǎng)期高速高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)沖擊下，沒有任何晃動(dòng)。但大負(fù)載長(zhǎng)期高速高動(dòng)態(tài)工作可能會(huì)使有的部位的螺絲松動(dòng)，這時(shí)要請(qǐng)對(duì)機(jī)械設(shè)備有經(jīng)驗(yàn)的工程師來找處原因，緊好松動(dòng)的螺絲（有的部位必須帶膠）。還要經(jīng)常檢察每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的兩個(gè)限位開關(guān)，保證其正確工作。
四 在用戶處可能出現(xiàn)的問題
1 噪音大了：看看是否要加潤(rùn)滑油，其次再檢查有無螺絲松動(dòng)。要從地腳，機(jī)器人支架，連接板到每根軌的齒型帶壓板等。還可能是齒形帶張力小了。根據(jù)出現(xiàn)的問題采取對(duì)應(yīng)解決措施。
2震動(dòng)大了：一定是那兒松動(dòng)了，要細(xì)細(xì)排查。如果沒有發(fā)現(xiàn)機(jī)械方面的問題，就可能是有人改變了伺服電機(jī)的參數(shù)，或控制系統(tǒng)里面的參數(shù)。通常要由有經(jīng)驗(yàn)的操作員來操作和管理機(jī)器人。
3 某個(gè)軸不動(dòng)了
控制系統(tǒng)出問題了，控制信號(hào)線斷了，伺服電機(jī)壞了，連軸節(jié)壞了或連接松動(dòng)了，而Neugart減速機(jī)從沒壞過。
4速度慢了：沒有潤(rùn)滑油了，粉塵多了要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)出力更大。解決辦法一是定期加注潤(rùn)滑油，經(jīng)常用油布擦導(dǎo)軸鋼柱去掉粉塵及保證導(dǎo)軌一直均勻有潤(rùn)滑油。如果速度還是上不去，就是驅(qū)動(dòng)電機(jī)選小了點(diǎn)，解決辦法是減低加速度和減速度值。
5發(fā)生碰撞：檢查限位開關(guān)，確保其可靠工作。檢查和調(diào)節(jié)齒形帶張力。檢查那兒螺絲松動(dòng)了，要細(xì)細(xì)排查，特別是齒形帶張力機(jī)構(gòu)和所有連軸節(jié)，緊好松動(dòng)的螺絲（有的部位必須帶膠）。很多螺絲要用扭矩搬手，嚴(yán)格按德國(guó)百格拉公司定義的扭矩扭緊。具體扭矩?cái)?shù)據(jù)及可能涉及的部位請(qǐng)與沈陽百格機(jī)器人公司聯(lián)系。
6定位位置不準(zhǔn)了：齒形帶張力小了和連軸節(jié)松動(dòng)了都會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)位置不準(zhǔn)。
7換齒形帶：齒形帶是消耗品，通常一年更換一次。但更換的時(shí)機(jī)與負(fù)載大小，運(yùn)動(dòng)速度，加減速度值大小及工作方式和精度要求有關(guān)。如果精度要求有關(guān)可能五年更換一次。但按前面的方法無法滿足定位精度和降低噪音就該更換齒形帶。齒形帶雖然是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，但建議大家請(qǐng)與沈陽百格機(jī)器人公司聯(lián)系，購買他們推薦的產(chǎn)品。
五，結(jié)論和展望
到目前為止真正出現(xiàn)的問題還是用戶機(jī)器人操作人員技術(shù)水平和責(zé)任心問題。有的南方小公司安排連小學(xué)都沒畢業(yè)的小伙子來操縱機(jī)器人。公司內(nèi)部沒有更高的電器人員，對(duì)數(shù)據(jù)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)幾乎一點(diǎn)也不懂，沒法培訓(xùn)好。在大型汽車配件廠，大學(xué)和有規(guī)模的企業(yè)其機(jī)器人運(yùn)行非常好。隨著自動(dòng)化程度、環(huán)保要求、衛(wèi)生規(guī)定、生產(chǎn)效率和人工費(fèi)用的提高，技術(shù)人員數(shù)量和質(zhì)量的提高，直角坐標(biāo)機(jī)器人在中國(guó)也必將被更多行業(yè)成功廣泛地采用。
