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海德汉感应式旋转编码器高精度地定位机器人抓手

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-10-30  作者:机器人  浏览次数:12
     操作人员在操作中,凭自己的触觉可以轻松地将零件准确地插入到一定形状的配合件中。磨床制造商Strausak和机器人制造商Stäubli以及编码器供应商海德汉协同合作,让机械手将圆柱形的刀具插到刀座中,这项高难度的操作需要量身定制的解决方案
    Strausak公司总经理AlexandreCondrau现在仍感慨地说:“该产品出现前,我无法想象工业机器人能如此成功地完成如此精细的连续动作”。起初认为将一个零件从A处移到B处,再回到A处并非难事。如果不考虑刀座的配合精度和刀具托盘的密集排列,或许确实如此。
    机械手将磨床加工自动化
    瑞士Strausak公司是著名的刀具磨床和磨刀机制造商。该公司的U-Grind系列磨床设计用于磨削和修磨特殊刀具,例如小批量生产的复杂几何形状的刀具。这类应用超出了机器人自动化解决方案的典型应用范围。不难发现,机器人解决方案确实受到Strausak客户的广泛欢迎。
    Strausak的U-Grind系列磨床的复杂磨削操作通常需要进行相当长的时间。硬质合金的刀具材质和复杂的几何形状,磨削5把小批量的特殊刀具需要数小时的时间。为磨床搭配取放机器人的自动化解决方案可以在无人值守的班次进行生产。
    不轻松:找到恰当机器人
    磨床机械手的操作任务包括取出要修磨的刀具或从托盘中取出刀具毛坯并将其送入磨床夹具的刀座中。磨削加工后,需要用相反的顺序—机械手将磨后的刀具从刀座中取出并将其送回到托盘的目标孔位中。
    在Strausak公司选择合适的机器人时,该公司的工程师决定采用Stäubli公司的解决方案。主要有两个原因:一方面是机械手能达到的高精度,另一方面是Stäubli在安装机器人解决方案中提供客户友好的服务。AlexandreCondrau回忆道:“Stäubli信赖海德汉编码器的事实让我们对达到要求的精度充满信心”。“在Strausak磨床摆动磨头定位中,我们也采用海德汉公司的产品,对于敏感的砂轮定位—我们采用海德汉ERA4000角度编码器。”
    但是,难在细节。传统夹头对于自动化系统尚有一定的宽裕度,但常用的液压涨紧夹头则难以使用机器人,因为直径公差只有几百分之一毫米。机器人从托盘上密集排列的刀具中取出刀具送入刀座的运动相当复杂,也需要极高的精度。全部六个轴只有进行插补才能进行直线插入操作和退离运动。其中,每个轴允许的偏差非常小,只有这样才能可靠地控制机械手的操作。
    海德汉感应式旋转编码器满足高精度要求
    Stäubli机器人的轴驱动电机采用海德汉EQI1100型绝对式感应旋转编码器,分辨率高达18-bit,Strausak磨床搭载该机器人。每个轴配一个旋转编码器。旋转编码器提供足够高精度的位置数据,确保位于机械手端头的抓手可靠地抓取托盘上密集排列的刀具,并将刀具准确地插入到刀座中,并在加工后将刀具送回到托盘中。为此,机器人抓手的指尖的定位精度需要达到50µm。
    绝对式位置数据是成功的关键。机床数控系统不仅控制磨削操作,也控制机器人,数控系统需要精确地知道机器人在加工区内的位置。机器人的回零操作变得完全多余,有效避免因未知位置而导致的碰撞。
    小巧编码器组成的紧凑型解决方案
    海德汉感应式旋转编码器采用感应测量原理,尺寸小巧,是机械手内空间有限应用的理想选择。机械手占用最少的加工区空间是Strausak公司选择供应商的一项重要条件。“毫无疑问,我们希望将机械手用在现有和较满的加工区内。因此,机器人的运动机构必须能在狭小的加工区内完成完整的运动。另一个因素是机械手在自由位置时不能对加工区的接近性能产生任何影响,”AlexandreCondrau介绍机器人的复杂要求时说。
    Strausak与Stäubli合作用海德汉的感应式旋转编码器近乎完美地满足了该项要求。机械手的自由位置位于机床加工区的一角,难以被察觉。“设置机床时,操作人员可以使用整个加工区。加工时,完全不影响查看磨削情况,”AlexandreCondrau介绍成功集成机器人系统时高兴地说。“此外,机械手还能轻松接近托盘和刀座位置。”
    前瞻的技术,巨大的潜力
    “我们的客户大部分是小型企业,甚至是个体企业。这些企业需要实用的技术,易于操作,还需要为他们的工作提供尽可能多的帮助。这款机器人达到我们的目标,”AlexandreCondrau介绍当前状况时说。Strausak还将继续开发其它功能,为客户提供更多帮助。“我们正在研究让机器人执行后续操作以及在较长的刀具插入到刀座后再重新抓取刀具的操作。客户也很关注机器人的更多功能,希望不仅可以更换刀具,还可以更换刀座,”AlexandreCondrau介绍近期考虑的功能时说。如果可行,这意味着可操作不同刀柄直径的刀具,且无需中间进行刀柄的人工配置。
    Stäubli机械手在Strausak磨床上自动装入刀座。
    机械手的每一个轴都采用海德汉EQI1100型感应式旋转编码器测量当前位置。
    机械手从密集排列的150把直径10mm—刀具中抓取一把刀具,机械手必须准确地运动。
    Strausak公司总经理AlexandreCondrau:“机械手指尖位置的高精度定位是高难度的挑战,Stäubli依靠海德汉旋转编码器使机械手成功地满足设计要求。”
 
关键词: 机器人
 
 
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