DANFOSS VLT5000 175Z0541 VLT5002 EB B20

4.1.1节能设计
共直流母线的ACOPOSmulti使得系统中的总体能量得到优化，在一个运动系统中，通常电机有两种运行状态，一种是电动机，另一种是发电机状态，尤其是在多轴系统中，通常会有一些轴处于电动而另一些处于制动，而通过直流母线的共享机制，那些发电状态的能量同样可以回馈到直流母线单元，从而使得整个系统内部的能量得到优化，使得整个运动系统的吸入电流得到有效降低，能够最大限度的发挥节能作用。
4.1.2.断电同步停车技术
对于ACOPOSmulti伺服驱动器而言，断电停车功能是其基于直流母线技术(Common DC-Bus Technology)而产生的先天性技术优势,我们都知道，对于电机而言它有两个主要的运行状态，在第一象限磁场空间里，电机作为电动机在运行，当电机处于制动状态时，则磁场空间产生反向工作，其在这个时候可以理解为运行在发电机状态，产生交流电流-对于ACOPOSmulti驱动器而言，其逆变单元不仅可以产生正向的AC-DC-AC转换，也可以逆向运行为AC-DC转换，由一个蓄能二极管将能量瞬间积累并通过逆变器的IGBT整流电路转化为DC电压，这个DC电压回馈到DC-Bus上，再流到其它轴DC-AC转换又可以供给其它需要同步停车的伺服轴，同时也能保障24VDC的供电-因为辅助电源也同时运行在这个DC-Bus上。
断电同步停车
DC-Bus
对于多线切割这样的系统而言，若出现停车状态将会使得被切割的棒材产生操作中断造成巨大的损失-同步停车可以确保系统的停车处于稳定的可控状态，而不会产生纱线断裂、晶硅片位置输出、导引轮、放卷收卷轴之间的偏差而造成系统问题。
4.2机器人技术
4.2.1 GMC下的机器人系统设计
对于不同的机器人，其齐次方程库不同，而B&R的GMC提供了路径规划的不同库支持能力，这包括以下机器人库：
全关节型机器人
Tripod
SCARA
伽利略机器人…
GMC所支持的机器人库提供了14种不同的机器人类型库的支持能力，基本上能满足各工业领域对于机器人的需要。
4..2.2机器人惯量前馈控制技术
4.2.2.1抖动问题
在机器人系统中，由于机器人的各个关节的机械特性随着运动过程的变化，其惯量产生了变化，例如，当机械臂处于X轴方向伸长时，则沿着Y轴方向的旋转在0～90度范围内惯量产生了变化，从最大惯量到最小惯量，当这个臂旋转超过90度～180度范围的话，则其惯量又开始变大，由于这种惯量所产生的变化，会对驱动器整个控制过程产生调节的振动，这也是目前机器人控制中普遍存在的问题。
4.2.2.2基于建模的惯量前馈算法设计
MATLAB/Simulink是目前最为流行的建模工具，由于与Mathworks公司的合作，贝加莱控制系统与MATLAB/Simulink建模建立接口连接，经过MATLAB/Simulink仿真工具建模生成的控制器模型可以通过代码自动生成技术产生控制器的C代码，而这一代码无需手工重写即可导入到B&R控制器中，从而实现在环测试。
其结构如下图：
惯量前馈算法
通过这种方式，贝加莱很好的解决了机器人运行过程中的抖动问题，其效果如下：
抖动效果
机器人运行过程中的抖动效果
4.3 贝加莱温度控制系统
4.3.1需求
对于单晶硅拉制、多晶硅铸锭、扩散、PECVD、烧结等各个晶硅电池生产过程而言，热场的控制是为关键，对于拉单晶和铸锭而言，其晶体生长需要通过有效的建立整个工作区间的温度梯度空间来实现，并且温度控制的精度和响应速度会影响到生产中的质量和效率-而对于扩散、烧结同样如此。
温度控制与运动控制的高速响应不同，它属于大滞后的对象，而这类控制过程的难点则在于其温度控制的算法设计，但是，仅仅是算法的强大还不足以说明问题。4.3.2.1软件工程考量
贝加莱注重自动化应用软件在系统开发中的作用，软件不仅仅包含其算法设计的合理与先进，而同时也包括了项目的工程应用的简便性：
4.3.2.2软件模块的独立性
软件模块的独立性在软件工程中代表着软件的“低耦合”特性，即该软件设计的模块化中各个独立的模块之间具有极低的耦合度，增加、删除一个模块不会对整个软件结构造成大的损失，而B&R的温控模块则具有显著的独立特点，其温区的增加、减少就像开关的开断一样方便，互相之间不存在较大的影响。
4.3.2.3报警输出
完整的报警输出是提供给使用者更为紧密的现场控制，温度控制模块可以提供自定义的日志记录，对各种中断、超温状态进行可定义的报警输出，并使得工艺操作人员能够对当时的工艺状态进行有效的分析。
4.3.2.4控制输入与输出对象
对于各种常规的温度控制方式提供了不同的对应输出模式，例如，通过PWM输出控制可控硅、通过加热电阻的方式等，而且温度输入的话考虑到各种温度传感器的输入方式及对其进行滤波、补偿的算法，确保测量的准确性。
4.3.2.5软件连接与其它软件模块的连接
确保了与温度相关的控制对象也被集成在内，系统更为面向全局而非局部，提高整体性能而非局部性能。
4.3.2.6可视化接口
提供了方便的趋势图、状态图的绘制接口，使用者可以非常方便的在Automation Studio里建立控件与TemConLib之间的数据接口，可以使得使用者在非常短的时间内实现趋势图的生成、柱状图的显示、温区的下拉列表式选择与控制、并可实现模式切换、PID参数设置、整定状态的显示。
可以自行定义显示的曲线颜色、曲线数量、温度显示精度、全屏操作等。
4.3.2.7温度控制的系统化管理
这包括了对于系统的配置、配方管理、统计、服务状态、报警的多个方面的应用。
对于单晶硅拉制、铸锭、扩散等均需要维护各种配方的管理，根据需要生产不同批次的产品，这里提供了配方的管理、数据统计分析、报警管理以便对整个系统工艺参数的优化，由工艺工程师对整个过程实现及时的监控，基于数据基础的分析达到对整个控制过程的参数优化，提高生产质量与效率。
因此，从软件开发的角度来看，并非是一个简单的软件算法与工艺本身的技术问题，文档的完整性，如此功能强大，而易于使用，是B&R温度控制模块的设计目标，经过多年在诸如挤出机、注塑机、流延膜、冶金、半导体等领域的应用，其已经达到非常成熟的状态，温度控制精度高、软件易于使用。
温度控制管理
温度控制的系统化管理
5、贝加莱系统应用领域
贝加莱系统已经在以下一些领域得到应用：
单晶硅拉制/带状硅拉制
切方/多线切割机
扩散炉
单腔室PECVD设备
丝网印刷设备的分布式I/O系统焊接是工业生产中非常重要的加工方式，同时由于焊接烟尘、弧光和金属飞溅的存在，焊接的工作环境非常恶劣，随着人工成本的逐步提升，以及人们对焊接质量的精益求精，焊接机器人得到了越来越广泛的应用。
机器人在焊装生产线中运用的特点
焊接机器人在高质、高效的焊接生产中发挥了极其重要的作用，其主要特点如下：
1.性能稳定、焊接质量稳定，保证其均一性
焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度及焊接干伸长度等对焊接结果起决定性作用。人工焊接时，焊接速度、干伸长等都是变化的，很难做到质量的均一性;采用机器人焊接，每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人为因素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，焊接质量非常稳定。
2.改善了工人的劳动条件
采用机器人焊接后，工人只需要装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等;点焊时，工人不再需要搬运笨重的手工焊钳，从大强度的体力劳动中解脱出来。
3.提高劳动生产率
机器人可一天24h连续生产，随着高速、高效焊接技术的应用，使用机器人焊接，效率提高地更加明显。
4.产品周期明确，容易控制产品产量
机器人的生产节拍是固定的，因此安排生产计划非常明确。
5.可缩短产品改型换代的周期，降低相应的设备投资
可实现小批量产品的焊接自动化。机器人与专机的最大区别就是它可以通过修改程序以适应不同工件的生产。
一、 FANUC控制系统概述
FANUC机器人主要应用在奇瑞公司乘用车一厂和乘用车三厂的焊装车间，是奇瑞最早引进的焊接机器人，也是奇瑞公司最先用到具有附加轴的焊接机器人。
其控制系统采用32位CPU控制，以提高机器人运动插补运算和坐标变换的运算速度。采用64位数字伺服驱动单元，同步控制6轴运动，运动精度大大提高，最多可控制到21轴，进一步改善了机器人动态特性。支持离线编程技术，技术人员可通过离线编程软件设置参数，优化机器人运动程序。控制器内部结构相对集成化，这种集成方式具有结构简单、整机价格便宜、易维护保养等特点。
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控制原理图
二、 FANUC控制系统内部结构分析
控制器是机器人的核心部分，实现对机器人的动作操作、信号通讯、状态监控等功能。下面以FANUC—F-200iB为例，对其控制系统内部结构和各部分的功能进行分析：
电源供给单元
变压器向电源分配单元输入230V交流电，通过该单元的系统电源分配功能对控制箱内部各工作板卡输出210V交流电及±15V、+24V直流电。
安全保护回路
由变压器直接向急停单元供电，并接入内部各控制板卡形成保护回路，对整个系统进行电路保护。
伺服放大器
不仅提供伺服电机驱动和抱闸电源，并且与绝对值编码器实现实时数据转换，与主控机间采用光纤传输数据，进行实时信号循环反馈。
输入/输出模块
标配为ModuleA/B，另外也可通过在扩展槽安装Profibus板、过程控制板与PLC及外围设备进行通讯。
主控单元
整个控制系统的中枢部分，包括主板、CPU、FROM/SRAM组件及伺服卡，负责控制器内部及外围设备的信号处理和交换。
急停电路板
用来对紧急停止系统、伺服放大器的电磁接触器以及预备充电进行控制。
示教器
包括机器人编程在内的所有操作都能由该设备完成，控制器状态和数据都显示在示教盒的显示器上。
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三、 故障案例分析
机器人控制器断电检修后，对控制器送电，机器人报伺服故障，故障代码为SERVO-062。对此故障进行复位：按MENUS→SYSTEM→F1,[TYPE]→找 master/cal→F3，RES_PCA →F4,YES 后，机器人仍然报伺服故障。
1、故障分析和检查：故障代码SERVO-062的解释为SERVO2 BZAL alarm(Group:%d Axis:%d)，故障可能原因分析如下：
1) 机器人编码器上数据存储的电池无电或者已经损坏：拆卸编码器脉冲数据存储的电池安装盒，电池盒内装有4节普通1.5V的1号干电池，对每节电池的电压进行测量，均在1.4V以下，电池电压明显偏低，于是更换新电池，再次对故障进行复位，机器人仍然报SERVO-062故障。
2) 控制器内伺服放大器控制板坏：检查伺服放大器LED“D7”上方的2个DC链路电压检测螺丝，确认DC链路电压。如果检测到的DC链路电压高于50V，就可判断伺服放大器控制板处于异常状态。实际检测发现DC链路电压低于50V，所以初步判断伺服放大器控制板处于正常状态。 进一步对伺服放大器控制板上P5V、P3.3V、SVEMG、OPEN的LED颜色进行观察，确认电源电压输出正常，没有外部紧急停止信号输入，与机器人主板通讯也正常，排除伺服放大器控制板损坏。
3) 线路损坏：对机器人控制器与机器人本体的外部电缆连线RM1、RP1进行检查，RM1为机器人伺服电机电源、抱闸控制线，RP1为机器人伺服电机编码器信号以及控制电源线路、末端执行器线路、编码器上数据存储的电池线路等线路。拔掉插头RP1，对端子5、6、18 用万用表测量+5V、+24V控制电源均正常。接下来对编码器上数据存储的电池线路进行检查。机器人每个轴的伺服电机脉冲编码器控制端由1-10个端子组成，端子8、9、10为+5V电源，端子4、7为数据保持电池电源，端子5、6为反馈信号，端子3为接地，端子1、2空。拔掉M1电机的脉冲控制插头M1P，万用表测量端子4、7，电压为0，同样的方法检查M2~M7电机全部为0，由此可以判断编码器上数据存储的电池线路损坏。顺着线路，发现正负电源双绞线的一端插头长期埋在积水中，线路已腐蚀严重。
2、故障处理：更换线路后复位，对机器人进行全轴零点复归“ZERO POSITION MASTER”，导入备份程序后恢复正常，故障排除。
四、 机器人在焊装生产线中运用的特点
焊接机器人在高质高效的焊接生产中，发挥了极其重要的作用，其主要特点：
1、性能稳定和焊接质量稳定,保证其均一性。焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度及焊接干伸长度等对焊接结果起决定作用。采用机器人焊接时对于每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人的因素影响较小,降低了对工人操作技术的要求，因此焊接质量是稳定的。而人工焊接时，焊接速度、干伸长等都是变化的，因此很难做到质量的均一性。
2、改善了工人的劳动条件。采用机器人焊接工人只是用来装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等，对于点焊来说工人不再搬运笨重的手工焊钳，使工人从大强度的体力劳动中解脱出来。
3、提高劳动生产率。机器人没有疲劳，一天可24小时连续生产，另外随着高速高效焊接技术的应用，使用机器人焊接，效率提高的更加明显。
4、产品周期明确，容易控制产品产量。机器人的生产节拍是固定的，因此安排生产计划非常明确。
5、可缩短产品改型换代的周期,减小相应的设备投资。可实现小批量产品的焊接自动化。机器人与专机的最大区别就是他可以通过修改程序以适应不同工件的生产。
结 论
做为日系机器人的主要品牌之一，其在控制原理上与其它品牌机器人大致相同，但其控制部分组成结构有着自己的风格，体现亚洲人的使用习惯，比较适合国内使用。我国焊接机器人技术的研究应用虽然较晚，但借鉴于国外的成熟技术，得到了迅速的发展。09年我公司与哈工大合作开发的奇哈机器人诞生，似乎看到了企业与科研合作的力量，觉得当企业进入的时候，特别是这种应用型企业开始参与设备的研究的时候，门就慢慢打开了。但焊接机器人是个机电一体化的高技术产品，单靠企业的自身能力是不够的，需要政府对机器人生产企业及使用国产机器人系统的企业给予一定的政策和资金支持，加速我国国产机器人的发展。近些年机器人自动化生产线已经不断涌现，机器人自动化生产线的市场也会越来越大，并且逐渐成为自动化生产线的主要方式。由于玻璃面积比较大而且易碎，如果使用人搬运不仅费时间还会造成产品的损坏。MOTEC旗下的专业工程技术队伍，很好的把motec(中国)的全系列产品应用在各个领域，突出motec(中国)展现了自动化行业产品全面的优势。本文主要介绍motec(中国)旗下 CNC系统 Control-mind 和 MOTEC机器人 在玻璃搬运中的使用。
1 系统结构
1.1技术要求
最大玻璃宽度：3300*2400mm;
最小玻璃规格：2000*1500mm;
玻璃厚度:2~12mm;
玻璃正常速度：20~60m/min;
辊道高度：925±50mm;
辊道宽度：4200mm;
循环时间：大中片 10~12秒，小片 8~10秒;
堆垛精度：±2mm;
最大抓取重量：单片240kg。
1.2 设备运行图片
 
设备运行图
 
2 控制及动作过程
2.1控制解析
主控是一组机器人的指挥中心，机器人工作组任务统筹分配，指挥机器人工作组的协同工作。
根据生产线订单等信息以及机器视觉检测的结果，按照设定的等级标准对玻璃进行分级，确定可以堆垛该等级与订单号玻璃的可选机器人与目标集装架范围，根据机器人目前状态、优先级要求，确定最终所堆放的集装上。根据以上信息及机器人位置信息计算需要抓取的距离、坐标位置。
分控对单个机械手的独立控制，包括手的抓取、二次检测、走位、玻璃释放，垛位转台控制等
显示器或触摸屏：
使用触摸屏和显示器作为人机操作界面，主要用于设备的启停，工艺参数、设备状态、报警等信息的设定/显示等等。具体内容如下：
1)生产设备的启停及单步运行操作。
2)工艺参数设定与显示
3)设备报警/状态显示
2.2动作过程
视觉系统检测到玻璃尺寸、位置、完整性、速度等信息
将信息传送到主控系统
主控系统判断分配到哪一台机器人执行
机器人移到等待位置
抓手传感器捕捉到玻璃
等待给定时间
沿玻璃传送方向直线同速移动
放下吸盘，打开真空吸取玻璃
机器人提升玻璃架，往转盘架方向移动
二次检测装置测量玻璃边缘位置信息
到达玻璃吸取位置
到达转台前放置位
缓慢往玻璃集装架移动
放置玻璃
返回等待位置
2.3轴的分配
此机器人目前暂使用一个机器人，共7各轴。5个运动轴(包括三个直线插补轴两个旋转/摆动轴),视觉检测部分有一个检测轴检测其长度，二次检测部分也有一个检测轴检测边缘位置。
3、Control-mind控制
3.1 主要功能
1). 在Windows下实时运行的控制软件，适用于铣、镗、雕铣、加工中心、关节机器人、工业多种自动化设备。
2). 识别国际标准DIN66025 G代码,不仅包含了常见的数控系统代码，还有样条曲线，螺旋线和渐开线插补等功能。
3). 控制轴数和通道数理论上没有限制，现系统为最多4通道32轴。
4). 采用脉冲或模拟量控制伺服，可以接收每路4M的编码器位置反馈信号，构成全闭环，进行纳米级控制。
5). 控制系统使用高级PID算法进行位置和速度控制，P、I、D可以独立设定，并可进行自动调整。
6). 控制系统可以进行反向间隙补偿，丝杠分段补偿，3D刀具补偿。
7). 控制系统具有RTCP功能，可实现最多5轴联动插补，最多6自由度机器人控制。并具备电子凸轮和通用软PLC等功能。
8). 能在Windows下以100μs的插补周期控制8个伺服轴的运动，能以微秒级捕捉到输入口信号。
9). 具有预读功能，实时预读段数为149段，运动指令间可平稳运行于过渡。每秒中可以执行10000个G代码或运动命令。还有离线程序间优化功能。
10). 有类似BASIC和C语言的MTASC高级运动控制语言，二次开发能力强，可适用各种专用自动化控制设备。
11). 自动测量旋转轴与直线轴之间的夹角，自动补偿，具有极坐标控制。
12). 可以读取AutoCAD生成的DXF文件。
13). 可以通过CANbus、Profibus、 USB、 EtherCAT等总线方式控制运动轴。
3.2工作模式
自动模式:自动模式下，机器人接受来自机器人指挥系统的命令及相关玻璃的信息执行玻璃堆垛过程。
单步模式: 单步模式下，机器人减速运行，每执行一步会停顿，等待人工确认再执行一步。本功能可用于调试、首片玻璃对准及故障恢复。
应急盲抓模式: 当视觉检测及指挥系统故障时，启用应急盲抓功能可以临时应急抓取玻璃。
吸盘自动清理模式: 根据设置的时间长度，自动反吹吸盘，防止真空系统阻塞，并执行自检过程。
维护位模式: 维护位模式下，机器人将抓手移动到维护位置，便于抓手组件的检查与更换。
4、结束语
此应用使用了一些独特功能：
1)柔性吸取与释放玻璃：通过柔性吸盘及弹性缓冲结构抓取与释放玻璃，减少了玻璃的破损与擦伤，特别适合薄玻璃的抓取。
2)分级堆垛：根据生产线订单等信息以及机器视觉检测的结果对玻璃进行分级并堆垛到相应的集装架上。在产品输送过程中，工业机器人的抓手动态跟踪、同步飞行抓取产品，并将产品堆垛到指定的集装架上。抓手通过柔性吸盘及弹性缓冲结构在相对静止的状态下抓取与释放玻璃，减少了玻璃的破损与擦伤。
3)不停顿更换集装架：每套设备有2个转台，每个转台各有2个集装架，更换其中一个转台的集装架时，不影响机器人对另一转台集装架的堆垛
4)每个机器人单元都设有触摸屏，便于本机状态监控及就地操作。打磨工艺的自动化只能通过六轴铰接臂机器人来实现，因为只有这种机器人才有能力按公司的要求将节拍时间缩短 23%。因此，STIHL 公司决定采用带库卡机器人 KR 30 HA 的整个机器人舱，该型号机器人可通过它的高重复精度使焊接处平滑非常且无过渡段。在工作前，对机器人已进行完全校准，因此它工作起来特别细致。
辊道将焊接好的锯条送到机器人舱内;在那里，一个自动传送设备将其安置在固定工位上。系统减轻了机器人的负担，由此可使机器人舱内本已快速节拍更为迅速。KR 30 HA 从固定工位上每次取下一个温度还在 140°C 左右的电锯条。为此，机器人将部件夹在气动平行夹持器的夹块之间，这样即使在空气压力减低的情况下，电锯条也不会落下。之后，在打磨机组的帮助下，机器人在电锯条的两面上打磨出连接到焊接处的光滑过渡段。接着，机器人将部件移动到图文显示系统处，该系统通过灰度图像测量部件质量。然后双刷机组将为已经打磨好的部位去除毛刺。最后，KR 30 HA 将电锯条堆放在定位夹具上两个欧洲标准货盘的其中一个上。更换货盘期间，机器人可继续工作，而不会对工作人员的安全有任何影响。那些不符合公司要求的电锯条，六轴机器人会将其清理出来并放入一个打开的抽屉内，之后由人工将其清空。
由于机器人舱需要打磨不同尺寸的电锯条，因此 KR 30 HA 必须知道所打磨的是哪种型号。所以，它的控制系统与焊接设备进行交流，后者可告知六轴机器人相应电锯条的分类号。通过该分类号，机器人可得到有关该种型号电锯条程序的信息。当前状况/任务：
Berthold Hermle AG 机器制造厂属于世界领先的铣床及加工中心生产商。在其加工中心自动化方面，Hermle 完全信赖来自奥格斯堡的库卡机器人有限责任公司的专业水平。该企业在新型制造系统 RS 4 中充分凭借 KR 1000 titan 的优势。titan 以其高达 1000kg 无以伦比的负载能力，为 Hermle 加工中心对诸如在工具及模具制造业中出现的重型部件进行全自动装料和卸料作业提供了理想的前提。
客户需要一个对诸如在工具及模具制造业中出现的重型部件进行全自动装料和卸料作业的解决方案。
实施措施/解决方案：
在 Hermle 加工中心 RS 4 中，库卡机器人 KR 1000 titan、货盘库和一或两个 5 轴加工中心 C 50 U 动态集成为一套高性能的生产系统。该机器人系统传送重量达 1000kg，用于全自动加工重型铸件及铝制部件的切削生产。利用由传感器监控的装配位置货盘装卸可在生产系统中平行进行。
系统部件/合同范围:
应用 KR 1000 titan。
结果/成效:
KR 1000 titan 的任务是装卸满载部件的货盘。借助其可自动更换的机械手，库卡机器人能毫无问题地直接传送差异极大的工件。货盘搬运和工件传送间的变换可在瞬间完成，无需操作人员手动干预。工作时，titan 位于加工中心之前，并由一套周密的门户安全系统进行保护。机器人系统和加工中心均可手动操作，并不影响另一单元的自动化进程。当前状况/任务：
客户需要的解决方案为在一台能处理五轴 CNC 程序的加工设备上加工大规格板件，以及在工程设计板件和工业部件的成型方面开发样机。这种设备应不但可以铣削宽度在 1524 cm (50 ft) 以内、高度在 366 cm (12 ft) 以内的大规格工件，而且还应可以完成细小零件的精细加工。由于工件材料通常不固定，从泡沫、木材、玻璃纤维、复合材料到其他材料等变化不一，所以就要求高精度的铣削工艺来适应不同的材料硬度。除完成加工任务以外，该工艺还须为泡沫成型件喷涂凝胶层，以及借助纤维喷枪喷涂玻璃纤维材料。
实施措施/解决方案：
Robotic CNC Solutions, Inc. 公司为此就其标准加工单元 RMC 100-RTSL 提供相应的配置版本。RMC 100-RTSL 系统具有创新功能特性，操作非常简便，可实现不同工件之间的灵活快捷更换。刀具的长度和尺寸可借助一台激光刀具设置器来检测，并可用 CAM 系统编程。基于这些特性，该加工设备不但拥有常用机床的功能，而且还具有库卡六轴机器人的灵巧性。Guy Martin Design 公司的该加工设备配备了一台库卡 KR 100 L80 HA 型机器人，而机器人又安装在一条行程长达 13 米的线性滑轨上。在执行非常精密的全三维加工项目时，加工设备可安置在一个转台上，该转台作为库卡控制系统的第八轴而运作。不过至于是否使用该转台，则视具体的加工项目规定而定。这套加工设备的功能，与装有 Delcam 牌 CAM 软件 PowerMill 的五轴 CNC 加工中心雷同。PowerMill 软件绘制的刀具轨迹，可使 RMC 单元顺利完成各种复合精密工件的加工任务，并且恪守业界最短的程序设置耗时。此外这套加工设备还配有一台十工位刀具更换器，它与机器人一起沿线性轴移动，由此，刀具始终触手可及。人造树脂配量系统/纤维喷枪系统安装在机器人机头内，以此可以节省更换工件类型时所需的空间和时间。
系统部件/合同范围：
KR 100 L80 HA 是装设在线性滑轨 KL 1500 上并运作。
结果/成效：
利用 Robotic CNC Solutions 公司的新型 CNC 铣削加工设备，Guy Martin Design 公司现在可快捷和高精密地开展不同材料和规格的工件加工工作，而且在今后的项目中，与其他解决方案相比具有明显的空间/时间节约优势。在被问及与库卡公司的合作事宜时，温泽尔(Wenzel)先生说：“库卡机器人公司的丰富专业知识和广泛服务品种，增强了我们的选购决策信心。在其他的机器人公司，我们无法找到可与之媲美的服务品种，尤其是针对如此非常规的应用项目。”一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂是中国第一汽车集团公司下属全资企业。工厂创建于 1943年，经过68年的发展，现已具备60万台柴油机和15,000辆改装车的年产能力。2012年2月23日，位于无锡惠山的一汽解放锡柴重型柴油机生产基地(下称：锡柴惠山)竣工投产!该基地的竣工，标志着一汽集团解放品牌逐鹿高端重卡有了高端动力，也标志着中国内燃机行业在国际上有了竞争王牌。
为了实现一汽集团在中、重型商用车领域做大、做强，成为行业标杆的目标，这个被称为锡柴第四次创业开山之作的一号工程在构想之初提出了绿色工厂设计理念，生产线围绕“制造水平领先、工艺装备领先及质量控制领先”的原则规划，高起点、高标准，机加工线、装配线集敏捷化、高效化、自动化、信息化于一身，柔性设备所占比重为67%，数控化率达到90%以上，制造水平处于世界领先地位。实现了6DM柴油机年产12.5万台能力。
锡柴惠山基地CA6DM总装线主要承担锡柴与一汽技术中心联合开发的奥威11L 6DM重型柴油机的批量总装生产，要求生产节拍110秒，年产12.5万台。为此，锡柴对该线提出了“高可靠性、高柔性、高效率及高性价比”装备设计的要求。
但是在6DM柴油机的内装线上，尤其是在主轴承瓦、油底壳安装及曲轴上线等工位，必须要翻转重达550公斤至700公斤缸体工件。按以往的设计思路至少要配置两台翻转机、一台升降机。由于受厂房高度的局限，升降机到不了合适的位置，为此还要再增加一个人工操作的平衡吊具放到升降机上。这样一来不仅占地面积大，而且增加了工人的劳动强度，影响工作效率。既要保证产能又要保证质量，“这非机器人不可。用一台缸体翻转机器人就可以取代翻转机和升降机等至少4台设备。”天永公司负责该项目的总设计师游学军先生介绍说。
天永机械电子(上海)有限公司是6DM柴油机总装线的总承包商，他们在反复分析和比较了各种方案，吸收了全球最先进的工艺设计经验，提出了采用集成能力强的高品质装备、全线PLC集成控制，尤其在几个关键工位采用机器人系统的解决方案。这个方案得到了锡柴方面的认可。
550至700公斤工件加上约200公斤的抓手，要承载近约1,000公斤的重量，全球目前只有德国库卡机器人能够担当此任。库卡机器人 KR 1000 titan是目前市场上最强大的六轴机器人，以其3,202毫米的作用范围及1,000公斤的负荷能力在全球工业机器人中独占鳌头;工作空间高达78m3，能够满足场地的要求。同时，KR 1000 titan采用西门子的伺服系统，重复精确度可达±0.1毫米。其内部集成了9个伺服电机，整个机器人的动力性能相当于一台中级车。一个机器人抵4个工人的工作效率绰绰有余。
鉴于德国库卡机器人可靠性和稳定性都很好，高柔性且又有大负载机型，最终在6DM柴油机的内装线上配置了5台德国库卡(KUKA)机器人：后端面涂胶机器人KR 16，钢板涂胶机器人KR 16，飞轮壳上线机器人KR 210，缸体翻转及曲轴上线机器人KR 500，缸体翻转机器人KR 1000 titan。

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缸体翻转及曲轴上线机器人库卡 KR 500
如今在6DM的内装线上，人们可以看到如此震撼场景：飞轮壳上线机器人KR 210 六轴机器人拥有210公斤的负载能力和50公斤的附加负载，最大作用范围达2,700毫米，能完全模拟人工装配的环境和姿势，采用人手晃动模式将飞轮壳迅速准确、定位到机体上，避免了工件表面产生划痕。
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库卡 KR 210机器人实现飞轮壳上线
具有高轨迹精度的两台涂胶机器人则像两位行为艺术家在进行缸体钢板后端面和缸体后端面的涂胶线描绘，留下的胶线均匀完整。
最具特色的是在缸体翻转机器人工作岛站，重达500公斤的缸体在线外完成缸孔自动喷油后被送入岛站内，通过传感器感应，站内的库卡KR 1000 titan机器人先将缸体抓取、搬运到梭台上，通过“X”传输结构的中央转台，先后被送出线外安装活塞连杆组件，取下主轴承盖安装主轴承瓦，再安装油底壳等。在这个过程中，翻转机器人共要完成缸体的一个90°翻转;之后，内装好的缸体通过梭机再次被送回岛站，感应后的KR 1000 titan机器人举起达700公斤的缸体，一个180°翻转，将其精准地递送到上端梭台，再通过桁架机械手被送入外装线。
 
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瑞特也
库卡 KR 1000 titan机器人实现缸体翻转
机器人的所有动作如行云流水般顺畅且精确。“在这条线上，德国库卡机器人的高柔性和高可靠性的优势得到了充分的体现。”游学军先生评价说，“发动机曲轴、飞轮壳等关键零部件装配精度要求很高、装配劳动强度大。库卡机器人的精准运动杜绝了这些主要零部件装配时易出现的磕碰伤，既确保配合间隙，又避免产生二次伤害，在提高装配质量的前提下,保证了整线的装配水平。现在锡柴惠山的6DM内装线已经做到了零故障率。”
库卡机器人岛站结合“双叉型”的工艺布局，缩短了整线的距离，减少了托盘数量，大大提升了整线的装配水平，同时降低了投资成本，是目前国内重型机领域自动化程度最高的一条装配线。
“在这条内装线上使用的5台库卡机器人都是经过欧洲CE认证和ISO9001认证，具有高品质基础。由于使用库卡的通用标准接口，库卡机器人控制器 KR C2 集入更高一级的控制系统，机器人的每个轴、每个关节都是模块化的，在作业工序中不产生附加价值的人的动作或机械设备的动作，并且可将所有需要装配的部件在装配位置准确定位，这对于生产稳定性的提升是非常有帮助的，而且也大大提升了整条线的自动化程度，有助于批次批量生产。” 库卡机器人(上海)首席运营官邹涛介绍说。
据介绍，CA6DM重型柴油机这条生产线本来是一期目标10万台产能，经过节拍调整之后一次就达到了12.5万台，成为目前全球重型柴油机制造企业中产能最大，节拍最快的生产线。静电喷涂技术已成为当今汽车工业的主流喷涂技术，而静电自动喷涂设备的应用更使汽车中、面涂涂装进入了自动化时代。下面就喷涂机器人主要喷涂单参数进行简述。
1.喷涂流量
静电喷涂机器人的流量是单位时间输给旋杯的涂料量，又称为吐出量。流量的大小影响漆膜的厚度。不同的颜色的涂料遮盖能力不同，施工膜厚也不同。喷涂过程中，每台机器人担当的喷涂区域不同，设置的流量也不同。同时流量也和被喷涂物的形状有关，对于汽车而言，规则的五门一盖型面一般流量较大，而立柱、棱线、转角流量较小。
2.成型空气
气体从旋杯后侧均匀分布的小孔中喷出，用于限制漆雾的幅度（扇幅），并把雾化的漆雾推向被涂物，放置漆雾扩散和反弹污染旋杯和雾化器。对于金属漆而言，喷幅影响最终的颜色效果，喷幅不合适很容易出现斑马纹或者发花。喷幅的设置和两枪的间距有关，油漆的叠加次数为3次。如两枪间距100mm，喷幅最好控制为300mm，这样同一点油漆可以叠加3次。
3.旋杯转速
旋杯转速是油漆雾化的关键参数，旋杯高速旋转时产生的离心力使油漆雾化的很细（50-100μm）。漆滴直径越小，漆膜的平滑度越好，桔皮效应越小，光泽也越高。转速的设定也和油漆的类别有关，色漆的转速相对小些，中涂、清漆的转速相对高些。转速和流量也是相关的，流量大，转速也要增加，以达到较好的雾化效果，但是转速过高，喷涂到被涂物上油漆就较干，会导致桔皮问题。
4.高压
静电喷涂中，被涂物为正极，旋杯为负极，在两极之间施加高电压后产生强电吸引力，使雾化后的漆雾颗粒传输到被涂物表面。高电压的大小影响静电喷涂的静电效应、上漆率、漆膜的均匀性。
电压值与上漆率的关系
流量、转速、成型空气和高压直接影响成膜质量，同时也会影响油漆的利用率。在生产中要结合油漆的特性和雾化器参数，进行调整，四合参数要综合考虑，不断优化，才能到达理想的喷涂效果。前言：
机器人技术代表着先进的制造技术，随着各行各业对机器人的需求不断加大，机器人化智能装备正在不断被研发出来。目前，工业机器人已在汽车零部件、包装物流、工程机械等众多领域得到广泛应用，特别在汽车领域上，有着广泛的应用。
汽车生产的四大工艺以及汽车关键零部件的生产上，由于生产环境的危险性和工序的复杂性，决定了由工业机器人的参与可大大提高生产安全和工作效率。例如在汽车车身生产中，有大量冲压、焊接、检测等工序，目前都是由工业机器人参与完成。特别是焊接方面，一条焊接线就要有大量的工业机器人参与。本文以发那科公司的多功能智能型机器人在汽车零部件焊接例子展示现代机器人系统的柔性化制造技术应用。
柔性化制造技术：
目前中国生产的桑塔纳、大众，别克、赛欧等后桥、副车架、摇臂、悬架、减振器等轿车底盘零件大都是以MIG焊接工艺为主的受力安全零件，主要构件采用冲压焊接, 板厚平均为1.5～4mm，焊接主要以搭接、角接接头形式为主，焊接质量要求相当高，其质量的好坏直接影响到轿车的安全性能，因此要求焊接机器人系统必须高度柔性化。即：适应于不同零件的焊接夹具；能短时间内快速调换气、电信号、配管、配线快速改换；控制程序必须能预置和快速转换，最大程度地发挥机器人特点以使一套机器人系统能根据需要焊接多种零件和适应产品多样化和改进的要求。
发那科智能机器人柔性化应用：
 

图一、FANUC R-2000iB机器人螺柱焊接
图一是某汽车零部件厂在生产底盘零部件、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接件时，采用了FANUC R-2000iB型智能机器人进行螺柱焊接工序。FANUC R-2000iB系列负重能力与可达范围组合丰富，可满足车身车间绝大多数的应用需求，配合功能强大的R-30iA控制器，是车身车间机器人的首选机型。FANUC R-2000iB型智能机器人采用了目前最先进的TCP（tool center point工具中心点）自动校零技术，TCP自动校零是用在机器人焊接中的一项新技术，它的硬件设施是由一梯形固定支座和一组激光传感器组成。当焊枪以不同姿态经过TCP支座时，激光传感器都将记录下的数据传递到CPU与最初设定值进行比较与计算。当TCP发生偏离时，机器人会自动运行校零程序，自动对每根轴的角度进行调整，并在最少的时间内恢复TCP零位。采用该技术在实际生产中避免会发生焊枪与夹具之间的碰撞等不可预见性因素导致TCP位置偏离的问题。
 
 
图二、搬运机器人 + 焊接机器人协同工作
图二是由FANUC R-2000iB型机器进行搬动工序，FANUC R-2000iB型智能机器人进行点焊工序，两部机器人进行同步协调和配合工序。两部机器人之间的配合所体现的主要优点是能适应各种不规则焊缝的焊接，但缺点是由于两部机器人配合的不协调所导致的故障率较高。本场合采用了FANUC R-30iA最先进的新一代机器人控制器，其具有性能高，响应快，安全性强等特点，并且作为唯一集成了视觉功能的机器人控制器，克服了多台机器并行工作可能带来的配合问题，FANUC R-30iA控制器在一个单机系统或多机系统上实现简单和柔性控制，集成传感器的硬件，简化系统的集成，提高机器人的运动性能，最大程度的提高了汽车零部件加工的生产效率。
 
 
图三、汽车零部件焊接自动线
图三是该汽车零部件生产中焊接自动线，也是今后汽车底盘焊接等工序的主要发展方向。该自动化生产线采用了多台发那科机器人的焊接系统、冲压系统、涂胶系统、测量系统、搬运系统和悬挂输送链组成，由多台机器人之间的同步配合来完成一个汽车零部件产品的焊接加工冲压涂胶等工序，由于发那科机器人具有业内唯一一家自主研发的视觉传感技术，避免了采用第三方视觉传感器系统带来的不兼容性，因此在部件加工过程中能够自动识别焊缝位置，在空间中寻找和跟踪焊缝、寻找焊缝起、终点，实现焊枪跟随焊缝位置自适应控制。
小结：
机器人焊接技术在汽车工业中的应用代表了焊接工艺的一个新发展方向，而中国汽车工业使用机器人焊接系统时间不长，应用面还不广，还有待于在实践中结累更多经验。区别于其他主要机器人供应商多采用OEM的方式组装机器人，发那科自主设计和制造机器人的所有主要部件，从而在产品的兼容性及质量的可回溯性方面有着无可比拟的优势，先进的技术和完善售后服务使得发那科机器人全球累计销售超过25万台以上，心无旁骛，专注于机器人和智能机器的研发，这种专注能确保发那科在技术、研发和产品等方面均处于领先地位，做到专业而深入的“机器人专家”，为不同的用户提供快捷周到的服务，灵活响应客户的定制需求。机器人技术代表着先进的制造技术，随着各行各业对机器人的需求不断加大，机器人化智能装备正在不断被研发出来。目前，工业机器人已在汽车零部件、包装物流、工程机械等众多领域得到广泛应用，特别在汽车领域上，有着广泛的应用。
汽车生产的四大工艺以及汽车关键零部件的生产上，由于生产环境的危险性和工序的复杂性，决定了由工业机器人的参与可大大提高生产安全和工作效率。例如在汽车车身生产中，有大量冲压、焊接、检测等工序，目前都是由工业机器人参与完成。特别是焊接方面，一条焊接线就要有大量的工业机器人参与。本文以发那科公司的多功能智能型机器人在汽车零部件焊接例子展示现代机器人系统的柔性化制造技术应用。
柔性化制造技术：
目前中国生产的桑塔纳、大众，别克、赛欧等后桥、副车架、摇臂、悬架、减振器等轿车底盘零件大都是以MIG焊接工艺为主的受力安全零件，主要构件采用冲压焊接, 板厚平均为1.5～4mm，焊接主要以搭接、角接接头形式为主，焊接质量要求相当高，其质量的好坏直接影响到轿车的安全性能，因此要求焊接机器人系统必须高度柔性化。即：适应于不同零件的焊接夹具；能短时间内快速调换气、电信号、配管、配线快速改换；控制程序必须能预置和快速转换，最大程度地发挥机器人特点以使一套机器人系统能根据需要焊接多种零件和适应产品多样化和改进的要求。
发那科智能机器人柔性化应用：
 

图一、FANUC R-2000iB机器人螺柱焊接
图一是某汽车零部件厂在生产底盘零部件、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接件时，采用了FANUC R-2000iB型智能机器人进行螺柱焊接工序。FANUC R-2000iB系列负重能力与可达范围组合丰富，可满足车身车间绝大多数的应用需求，配合功能强大的R-30iA控制器，是车身车间机器人的首选机型。FANUC R-2000iB型智能机器人采用了目前最先进的TCP（tool center point工具中心点）自动校零技术，TCP自动校零是用在机器人焊接中的一项新技术，它的硬件设施是由一梯形固定支座和一组激光传感器组成。当焊枪以不同姿态经过TCP支座时，激光传感器都将记录下的数据传递到CPU与最初设定值进行比较与计算。当TCP发生偏离时，机器人会自动运行校零程序，自动对每根轴的角度进行调整，并在最少的时间内恢复TCP零位。采用该技术在实际生产中避免会发生焊枪与夹具之间的碰撞等不可预见性因素导致TCP位置偏离的问题。
 
 
图二、搬运机器人 + 焊接机器人协同工作
图二是由FANUC R-2000iB型机器进行搬动工序，FANUC R-2000iB型智能机器人进行点焊工序，两部机器人进行同步协调和配合工序。两部机器人之间的配合所体现的主要优点是能适应各种不规则焊缝的焊接，但缺点是由于两部机器人配合的不协调所导致的故障率较高。本场合采用了FANUC R-30iA最先进的新一代机器人控制器，其具有性能高，响应快，安全性强等特点，并且作为唯一集成了视觉功能的机器人控制器，克服了多台机器并行工作可能带来的配合问题，FANUC R-30iA控制器在一个单机系统或多机系统上实现简单和柔性控制，集成传感器的硬件，简化系统的集成，提高机器人的运动性能，最大程度的提高了汽车零部件加工的生产效率。
 
 
图三、汽车零部件焊接自动线
图三是该汽车零部件生产中焊接自动线，也是今后汽车底盘焊接等工序的主要发展方向。该自动化生产线采用了多台发那科机器人的焊接系统、冲压系统、涂胶系统、测量系统、搬运系统和悬挂输送链组成，由多台机器人之间的同步配合来完成一个汽车零部件产品的焊接加工冲压涂胶等工序，由于发那科机器人具有业内唯一一家自主研发的视觉传感技术，避免了采用第三方视觉传感器系统带来的不兼容性，因此在部件加工过程中能够自动识别焊缝位置，在空间中寻找和跟踪焊缝、寻找焊缝起、终点，实现焊枪跟随焊缝位置自适应控制。
小结：
机器人焊接技术在汽车工业中的应用代表了焊接工艺的一个新发展方向，而中国汽车工业使用机器人焊接系统时间不长，应用面还不广，还有待于在实践中结累更多经验。区别于其他主要机器人供应商多采用OEM的方式组装机器人，发那科自主设计和制造机器人的所有主要部件，从而在产品的兼容性及质量的可回溯性方面有着无可比拟的优势，先进的技术和完善售后服务使得发那科机器人全球累计销售超过25万台以上，心无旁骛，专注于机器人和智能机器的研发，这种专注能确保发那科在技术、研发和产品等方面均处于领先地位，做到专业而深入的“机器人专家”，为不同的用户提供快捷周到的服务，灵活响应客户的定制需求。谈起汽车生产线上的机器人，相信大家都不陌生。但是，如果告诉你机器人还可以在饼干生产线上大显身手，快速、准确、轻柔地完成酥软饼干的包装任务，可能不少人会怀疑——那么大的家伙能干得了这种精工细活么？ABB机器人可以！
安装在瑞士Roland Murten公司饼干生产线上的是6台 ABB FlexPicker IRB 340型视觉引导机器人。这种机器人有超强的“视觉”、“触觉”功能。在视觉导引方面，机器人拥有先进的摄像系统和PickMaster软件。工作时，摄像系统首先监控传送带上的成品饼干，而PickMaster软件则根据相机拍摄的图像指导机器人的手臂精确抓取距离它最近的饼干；抓取结构方面，机器人装备了精巧的可膨胀“橡胶手指”。在抓取流水线上的饼干时，机器人像细心的姑娘一样轻轻地将自己的“橡胶手指”准确地伸入饼干圈，然后张开“橡胶手指”，同时不断测量受力情况，直到“橡胶手指”用力恰到好处，然后将饼干迅速提起。虽然这是一项非常精细的工作，但是机器人并不因此而降低自己的工作效率，它每分钟可以抓取80块饼干。不仅如此，相对以往的生产系统，ABB机器人还把抓取过程中饼干的破碎率由15%降低至2.3%，同时大幅降低能耗和监控维护成本。这些改善每年可为Roland Murten公司节省近19,000瑞士法郎（约17,000美元）。Roland Murten公司生产经理Walter Fuchs对ABB这套机器人设备称赞有加，他表示，ABB的机器人大大降低了人员、能耗等运营成本以及废品率，他们感到非常满意。
利用废弃物发电，ABB助力有机燃料电厂“物尽其用”
英国塞特福德地区养鸡业发达，如何处理大量养鸡场废弃物成为一个令人头疼的问题。幸好，当地建起了由ABB 800xA控制系统“武装”起来的有机燃料电厂，电厂将废弃物转化为电能，实现“物尽其用”，让这一问题迎刃而解。
这座38.5兆瓦电厂是欧洲最大的有机燃料发电厂。该厂对由鸡排泄物和木刨花等鸡窠材料组成的养鸡场废弃物进行无害化处理，同时获得大量可燃气体，随后燃烧这些气体驱动发电机发电。ABB革命性的集安全和过程控制应用程序于一体的800xA控制系统为这一生产流程提供了可靠保障。该系统能高效记录和传输数据，让操作人员通过一个大屏幕就能全面监控工厂运行状况，并在需要时利用中央控制台对设备进行远距离操控，极大提高了电厂生产率。
这个项目是ABB“演进”生命周期支持战略的一部分。该战略通过一系列小规模、经济有效的措施，帮助预算有限的企业在不中断生产的前提下不断升级现有设备，以满足持续变化的商业需求。
更少能耗，更好生活众所周知，ABB是电力和自动化技术的全球著名领导厂商。不过，可能还有许多人不了解ABB在诸如智能建筑控制系统等领域同样有行业最先进的技术和应用解决方案。近日，ABB在德国的下属企业Busch-Jaeger的两款智能建筑控制系统
- Busch-priON和Busch ComfortTouch获得世界著名的2008红点最佳设计奖（Red Dot prize for the “Best
of the Best” international product designs in
2008），再次确认了ABB在智能建筑控制系统方面的领先地位。这些产品可以帮助人们在大幅减少建筑物能耗的同时，显著提高生活品质。
ABB这次获奖的两款产品与传统智能建筑控制系统相比，具有一些非常突出的特点：第一，节能效果明显。通过精确控制耗能设备，ABB智能建筑控制系统可以为建筑物降低60%的能耗；第二，功能多样。这两款产品除了能完成对光照和温度等一般环境参数的控制外，还拥有安保、网页访问、电子邮件收发以及影音播放等功能，是业界第一款集这些功能于一身的产品。第三，操作极为简便。由于ABB对产品的系统控制的优化设计和处理，用户只要在简洁美观的壁挂式控制面板上通过点击按钮就可以完成各项操作。这些优势最终打动评委，让这两款ABB智能建筑控制系统从竞争对手中脱颖而出，拿下红点最佳设计大奖。
ABB智能建筑控制系统应用广泛，从家庭，到办公室，到会议室，直到整座大厦，都可以通过这些系统实现增效节能和创造舒适生活的双赢目标。
拥有50多年历史的红点最佳设计奖是世界公认的全球顶级工业设计奖之一，奔驰S系列轿车、IBM的X和T系列笔记本电脑和Adidas的2008欧洲杯专用足球等多种世界著名产品都曾参赛并获得大奖。
ABB电机和传动系统帮助医院每年节省40万美元
位于瑞典中部的Ryhov医院是瑞典首都斯德哥尔摩以外最大的医院之一。该医院拥有员工3,500人，为周边14万居民提供医疗服务。最近，该医院换装了30台由ABB
EFF1高能效电机驱动并由ABB先进的ACH550标准传动系统控制的新型风扇系统。相对以往产品，这套风扇系统发热量大为降低，工作非常稳定可靠，能够在更低的温度下满负荷运行，并节能30%。仅此一项，医院每年可节省电费40万美元。除此以外，维护这套系统所需的工作量只有原来的十分之一，从而进一步减少开支，使得医院两年内就能收回投资成本。
这套风扇系统使用的ABB EFF1电机是欧洲市场上能效级别最高的电机之一，而ACH550传统系统则是当前市场上唯一符合最新欧洲电磁兼容和限制谐波标准的传动系统。这些产品与ABB其它产品一起，能够帮助包括小到家庭、大到整座工厂甚至整个电网在内的各类用户实现大幅增效节能的目标。
ABB是位居全球500强之列的电力和自动化技术领域的领导厂商。ABB的技术可以帮助电力、公共事业和工业客户提高业绩，同时降低对环境的不良影响。ABB集团业务遍布全球100多个国家，拥有120,000名员工。ABB在中国拥有包括研发、制造、销售和服务等全方位的业务活动。在中国的15,000名员工，在60个不同城市服务于26家本地企业和38个销售与服务分公司。
　在全自动档案存期系统，全自动售药机，全自动保管箱存取系统和其它一些小型立体仓库应用中都采用直角坐标机器人作为取出，存放和搬运机构。其中小型立体仓库主要是存储小体积的物品，这些物品通常放置在朔料箱里或外形统一的纸箱里等规范统一的容器里。但很多小型立体库还用来存放相同的产品，半成品和部件，如太阳能板，汽车配件等。机器人可以对每个箱或每个部件进行自动取出及放置到出货口，也可以把出货口的箱子托取住和放置到货架对应的位置上。与常见的，安装在车间的大型立体仓库不同，小型立体仓库主要安放在办公楼内，要求体积小，存储密度大，占地少和工作噪声低等。有很多用户为了保证噪声低，还严禁使用气动原件。本文就以沈阳莱茵机器人的小型立体仓库项目为例来简单介绍。
二、     小型立体仓库的主要组成部分
档案管理存储类立体仓库主要被装在办公楼内，教学类立体仓库也主要放在教室内，而模具存储类，标准件存储类立体仓库主要放置在车间内。随应用场合不用，其结构有小的区别。下面就以存储朔料箱的立体库为例进行介绍。这类立体库主要由货架，朔料箱，放货出货处和取放搬运机器人组成。
Lahr公司的多货架和单货架两种小型立体库。我们为用户所设计的立体库也是借鉴百格拉的成功案例及得到他们的帮助，特别是抓取部分。图2是沈阳莱茵机器人为一用户设计制造的1000箱银行保管箱自动存取系统和为一客户设计的太阳能板自动存储系统。尽管各家的小型立体库有区别，但主要部分都类似，下面就对各个主要部分进行简单的介绍。
 
 
图1：Berger Lahr多货架立体库和单货架立体库。
图2：左图是莱茵机器人设计制造的1000箱全自动保管箱系统，右图是为用户设计的太阳能板自动存储库。
 
1、          搬运机器人
对两个货架面对面放置的立体库其搬运机器人是典型的二维XZ机器人，而超过两个货架就要采用图1中左图所示的三维机器人。本文仅介绍双货架的立体库所配的二维机器人。其二维XZ机器人与图2中左图所采用的机器人结构形式几乎完成一样。但要根据搬运物体重量，立体库的大小，工作节拍来选择对应的直角坐标机器人。比如搬运100~120公斤负载（框+零件最大重量）的机器人其上下两根X轴就要采用RSL170型直线运动单元，两根并列Z轴采用RSL90D直线运动单元。比如搬运30~80公斤负载（框+零件最大重量）的机器人其上下两根X轴就要采用RSL90D型直线运动单元，两根并列Z轴采用RSL90直线运动单元。
 
图3中左图是带转动功能的手爪和Z轴照片，右图是手爪和Z轴照片。
图4: XZ直角坐标机器人，Z轴滑块带动3个上药料道，药架里每个格的宽度和高度可以不同。
货架
图3中药架的各个放药处是均匀的，其宽度和高度是固定的。实际的药架里每个格的宽度和高度可以不同。药架放置药的位置数量也是按医院大小来设计的。药架可以是倾斜15度角的，也可以类似书架水平的。药架要与机器人结构相对应。
3、          机器人手爪
在小型立体仓库项目中莱茵机器人根据用户要求设计了四种手爪，手爪工作的稳定性，可靠性非常重要，详细资料请联系沈阳莱茵机器人。下面对三种手爪分别简单介绍。
1）          托起式
这类三层伸缩式手爪是用来抓取朔料箱产品类产品。工作时手爪伸入到箱子底下，然后升高使箱子离开货架。然后手爪回收把箱子运送到手爪托架中心。该类手爪又分两种。一种是靠整个手爪任意转动来完成箱子在不同方向货架上的任意存取。令一类是靠可以向前后两个方向伸缩来完成箱子在不同方向货架上的任意存取。
2）          钩拉式
在银行保管箱自动存取设备中，莱茵机器人为用户设计了可以双向钩拉式手爪。其工作原理就是手爪伸到箱子底部，然后钩子上升把箱子钩住，然后拉到手爪中间。该类手爪可以从前后两个方向实现抓取和存放操作。
3）          夹拉式
这类手爪在汽车电池快速更换系统中被广泛使用。它主要是通过两侧的夹板把箱子夹住，同时通过夹板上转动链条带动把箱子转送出来。要求箱子强度好，体积完全相同。
4）          吸夹式
这类手爪主要为自动售药机设计的，工作时小型吸盘对准药盒后运动到药盒表面。然后通过吸盘吸住药盒及拉回到手爪托盘中间。两边的夹板自动夹紧药盒，以防运动过程中药盒发生位移。
4、          放货口
随要存储物体用处不同，放货口也不同。对朔料箱类的立体库就采用与传统立体库相同的出货口。而自动售药机的出药口和银行保管箱的出货口也不完全一样，这里不进行详细介绍，要了解详细资料请联系沈阳莱茵机器人。
5、          控制系统
最高端控制系统是工控机，主要用来进行管理和统计工作。而运动控制系统是触摸屏和西门子PLC。一些简单的运动莱茵机器人采用德国BergerLahr公司的智能步进电机系统。这类智能步进电机系统通过编程和IO口可以完成特定的动作，对简化设备结构，减少布线，简化PLC程序非常有意义。
6、          安全防护措施
安全防护措施是所有机器人系统最重要部分，我们采取机械限位，传感器信号和位置信息互锁，软限位，安全门锁等措施及它们的有机组合。
三、     结论
借助德国Berger Lahr公司的一些成果案例，莱茵机器人为国内用户成功设计制造了档案存储系统，全自动售药机，银行全自动保管箱系统，太能能板存储系统，模具存储库等。与不同用户及行业的接触，我们深深感受到用户对机器人渴望和担忧。用户非常担心机器人的稳定性，担心机器人能否长期可靠地工作。比如全自动保管箱和全自动售药机能否10年内无故障工作。用户有过不越快的经历，特别是两家合作项目配合不起来，电控根本就不会做。有些企业的文章就是抄袭莱茵机器人的，具体设计制造，交钥匙功能等综合能力就不行了。莱茵机器人也有过失败的经历，所以今天莱茵机器人走精品战略，要达到德国产品的质量，使产品走向世界。为此莱茵机器人设计制造的各种机器人系统都必须是精品，是工艺品，必须全部采用高质量，高品质的配件。比如减速机仅采用德国Neugart公司的精密行星减速机，驱动伺服产品通常采用德国Berger
Lahr公司或Lust公司的高端产品。另外光电传感器和低压电器采用施耐德或德国产品，控制系统采用西门子PLC，气动元件采用德国FESTO产品。机器人的安全措施非常重要，莱茵机器人采取机械限位，光电传感器信号互锁，软件限位，多急停按钮和安全锁等多级安全措施，确保所生产制造的机器人系统长期，稳定，可靠，低噪声，高速地工作。机器人是我们的事业，毕生的追求！直到由两台库卡机器人 KR 500 互相协助工作这一组合出现，并可以承担压弯机的传送工作后，BSC 才最终得以应用该设备。其决定性的因素在于，机器人具有可以共同工作的能力，且可将机器人控制系统集成到整个设备系统程序内。
辊道将在激光切割设备中按尺寸切割好的金属板输送到两台六轴 KR 500 处。在那里，金属板被气动缸推到规定的位置。如果金属板的切割尺寸改变，则 BSC 可在计算机内输入新的值。一般来说，机器人抓住金属板的中间部分。然而，当金属板非常宽时，操作人员也可以重新编制一个非中心的抓取位置。两台 KR 500 沿着线性滑轨移动，并用它的真空吸持器抓取金属板。大型的金属板需要两台机器人进行传送。否则，金属板会下垂。除此之外，大型金属板对于一台机器人来说也太重。
KR 500 以完全相的运动转动金属板，以便将其压在压弯机后止挡块的一个规定位置上。金属板的四边均被以 90 度的角度弯折两次。该过程由 KR 500 操纵。 它们的运动与压弯机弯曲冲头的向下运动一致。当弯曲冲头到达最低位置时，机器人也到达其运动轨道的最低位置。每次弯折之后，机器人将金属板置于转台之上，转台可将金属板转动 90 或 180 度。转台上的放置及抓取位置是预先编程好的。弯折过程一旦结束，机器人就会将钢梁置于一个支架上。
 SHL 自动化技术股份公司的设备由四个机器人舱构成。第一个机器人舱由用于传送的机器人、摄像设备及用于锅盖内表面精加工的打磨组件组成。在另外三个机器人舱内，每隔舱内均有用于传送的机器人、打磨组件及两台双轴抛光机用于锅盖外表面抛光。每台库卡机器人均装备有外部轴，以便用更大的转动速度对锅盖内表面进行精加工处理。每台机器人均能在每块由单个锅盖的特殊形状衍生出来的擦光及抛光板上准确完成规定的动作，由此可以在尽可能短的时间内达到最优的表面精加工。所有的设定均储存在程序里，所以能够保证其可重复性。锅盖由输送带输送到设备内。每个锅盖的位置由一个集成的摄像设备进行测定并转交给机器人，机器人从输送带上用它的真空吸持器抓取到锅盖并将其放入所谓的“苏格兰皮带（Scotch belt）”中进行精加工。一旦锅盖被交付到所谓的“太阳能精加工（solar finish）”，就意味着锅盖被交给另外三台机器人中的一台。该机器人负责在外表面进行抛光工作。抛光所使用的软膏直接由一个中央储存罐提供给每个组件，然后通过喷枪将其按照准确的剂量涂抹到抛光板及产品上。然后，KR 60 将刚经过抛光的锅盖置于翻工位，这可以保证盖以抛光面向上的方式被置于输送器上；输送器将其送出设备与相应的锅联结起来。
库卡机器人抓取工件并将其带到刀具处。这样就可以省略更换刀具的步骤从而节省时间。在两台线性滑轨的帮助下，模板元件从压铸机处移开并被传送到一个工作台处进行称重。KR 60 将过轻的元件分开存放。最后，机器人将合格的部件送到磨床处，在那里对模板元件的四边进行去除毛刺处理。接着，在另外一个工位上为元件底部喷上灭菌剂。机器人将已完成的模板元件堆垛在货盘上。每个设备生产两种不同的模板类型。KR 60 可通过元件在台上的位置将两种元件区分开来，并将其分类摆放在两个不同的货盘上。锻件的传送工作由库卡公司十台六轴铰接臂机器人 KR 210 负责。其中，九台机器人适于在锻造厂内应用，这是库卡公司为在铸造厂及锻工车间的恶劣工作环境中应用而开发研制的。第十台六轴机器人则完成在主要锻压机处喷涂的工作。该机器人装备有保护套以防止过量的污染以及与生产产品相配套的喷涂程序。
在两台电锯的下游，机器人传送所谓的钢坯；机器人将坯件从螺旋输送机从取出，并将其置于用于为预锻精整压力机送料及卸料的熔炉输送器之上，通过一个中间存放台将预成型的毛坯先置于主要锻造机的粗压模、之后置于整形冲模、最后放入一个切边机内。压铸机的卸料工作由一台倒转过来安装的机器人进行，该机器人将完成的锻件置于冷却线上。
由于 Buderus 精炼钢锻造技术有限公司该设备用于轴、冠状齿轮、轴颈及齿轮的生产，因此必须更换锻造工具。在此过程中，机器人将从一个部件系列转换到另一个，或转换为同一系列中的不同产品。在第一种情况下，需要对五至六台机器人进行夹钳改装及更换夹持器。同一系列内的更换时，只需更换夹持器的夹块。
经过严格培训的操作人员为机器人编程并对整个设备进行监控。机器人控制系统通过现场总线与上级中央控制系统进行交流。可以单独更换系统参数，如压力及温度而无需停止生产。安装库卡机器人 KR 350 后， Sch?neweiss 公司的生产率及过程可靠性均得到了提高。由于车轴相当沉重、夹持器重达 100kg，且长杠杆力臂上出现的力矩非常大，所以这种六轴机器人是独一无二的选择。在决定投资的时候，KR 350 是当时唯一可以承担如此沉重的负载，并同时具有所需的作用范围的机器人。在这期间，库卡机器人又推出了具有更大负载能力的 KR 500；该型号负载能力为 500kg，然而这样的力量对于完成该项工作却是大材小用了。
机器人控制系统一接收到压弯机控制系统发出的、可以取下材料的信息，它就将令传达给 KR 350。总的来说，机器人可以通过它的夹持器传送 42 种不同的车轴。在机器人控制系统中储存有相应的程序。机器人的大部分被保护套遮住，这样可保护其不受外部不利环境的影响。机器人一抓取到烧红的钢，就会通过线性滑轨驶到锻锤处，并将钢放在下模的凹板内。
锻锤击打的次数由车轴的形状及重量决定。机床完成工作后，另一个机械手就会将车轴运送到修边机处。从这里开始，车轴将被自动传送到用于校准的压床处。在那里，另一台机器人夹起车轴并将其放在一个车架上；然后一个吊车抓斗将该车轴从车架上取下，并将其放在用于冷却的架子上。这项紧张的体力劳动现在由两台库卡码垛机器人 KR 180 PA 来完成。每台机器人可以堆垛置于三个辊道上的货盘。为保证最佳的稳定性，KR 180 PA 还可放上纸板作为中间层。它们可将货盘堆放到 2.2 米的高度，这大约相当于五至六层。一旦货盘“装满”了，机器人控制系统就生成一个完成信号。接着，货盘就会向前滚动到一个接货站，在那里由一个横向往返车将其领走，并送至相邻的高架仓库。
纸箱尺寸有 70 种，且堆垛也有大约 15 种不同的方式；所以，为减轻工作负担，库卡控制面板上设计了一个扩展操作区。为此在机器人编程界面上设计了一个客户专有的应用界面，该界面可以简化设备操作以及在出现故障时为相应的工作人员提供支持。操作者无需太多的编程知识就可以创建所需的堆垛模式，并且根据不同要求调出相应的模式。同时应用软件 PalletTech 也为减少编程工作做出了极大贡献，该软件能够计算出最佳的堆垛方式。使用库卡机器人 KR 180 PA 就能达到这个目标。虽然该机器人需要堆垛十三个货盘位，但它还是能够保证较短的循环时间，而且它那可调节的真空吸持器非常灵活，可以用于各种可能出现的门框尺寸。
机器人在线性滑轨上来回行驶，并从接货站抓取到包装在纸箱里的门框。在线性滑轨的一侧安排有七个堆放位置，在另一侧安排有六个位置以及一个为 2500 x 800 mm 大小的特殊货盘准备的备用位置。
机器人首先会在每个堆放位置上放上一个特殊货盘。然后它开始堆垛纸箱，在此过程中它会充分利用每个位置的宽度。如果由于纸箱尺寸不同而造成堆放层之间出现空隙时，KR 180 PA 就会用泡沫聚苯乙烯来填满空隙。此外，为了增强每层的稳定性，机器人还可以放入最多三层纸板条作为中间层。
库卡机器人装备有一个 1600 mm 长的真空吸持器，该吸持器的宽度可以通过电动机在 200 至 600 mm 范围内进行调节。可根据货物的不同打开或关闭夹持器上排成三排的真空吸盘。外面的两排吸盘专门用于抓取货盘及纸箱，而内侧的一排用于泡沫聚苯乙烯。如果达到了有效堆垛高度的最大值 1200 mm，则货盘将被放在一个横向往返车上，从那里被交给另外的输送设备并被送到发货处。测试成功以后，WESTFLEISCH 公司在其生产线中集成了库卡六轴机器人 KR 30 及 KR 60 各两台。机器人都用卫生护罩来防止潮湿、不洁及清洁剂的侵害。机器人、Banss 公司提供的三维激光测量系统以及一个 PC 评估软件和一个由库卡提供的输送器软件共同构成了自动化解决方案的核心。 
一台悬挂式输送器将屠宰后除脏的畜体以每秒钟 170 mm 的速度持续不断地驶过屠宰生产线。由于机器人必须能跟上此速度，所以通过输送器软件将机器人与输送器的运行同步起来。与此同时，三维激光测量系统精确测得有关整个畜体表面的数据。由于每个畜体的大小及重量不同，并且有其他的解剖学上的特征，所以进行测量是非常必要的。由此而得出的坐标将通过 PC 评估软件传送到机器人控制系统，该软件可为每个畜体确定各自的切割数据。机器人控制系统在此基础上计算出相应的机器人轨道。然后，生产线上的第一台、装备有一个双钩环的机器人 KR 30 在固定的位置切下畜体的前蹄。另一台 KR 30 悬挂安装在天花板上，它将用直肠切除器将直肠剔除。在重新进行三维激光测量之后，一台悬挂安装并装备有切肉刀的 KR 60 将每个畜体的盆腔骨切断并对其腹部进行预切。另一台 KR 60 则用一个圆盘刀打开畜体的腹腔和胸腔。并将胸骨从中间完整精确地截断。产品通过输送带到达预堆垛机处。在此之前，产品会经过一个自动化光栅，在那里先对产品的宽度及高度进行测量。预堆垛机用吸持器将游戏包装盒吸起，每次通常吸起四或者五个，然后堆放到需要的高度。在每堆产品之间，它都会留下一定的空隙，以便库卡机器人能更好的抓取。一台 KR 180 PA 用适用于该产品形状及大小的夹持器举起该堆产品，并将其分层堆垛到货盘上；货盘已位于堆垛位置上待装。
由机器人堆垛好的货盘被送到横向往返车上，然后被送去包装或捆扎。从那里，输送带又将货盘送往贴标签机，然后被提升机送往高架仓库。KR 100 PA 负责空货盘的补给。机器人抓取到由横向往返车送来的货盘，先通过集成在夹持器中的激光对其进行测量，然后驶过“清洁工位”，在那里对货盘进行吸尘及刷洗。货车将折叠箱运送到物流中心。由叉车将这些未经分类且折叠在一起的箱子用货盘送往分类清洗设备的第一个工位。在将折叠箱分开后，须对其进行分类。一共有五条输送带，每条都装配有一个电子识别装置。该装置可通过激光及摄像头识别送来的货物类型。这样就可以按照不同的目的将折叠箱堆放成一小堆，由库卡机器人进行抓取。
两台机器人 KR 140 L 100 comp. 均立在 900 毫米高的、安装在线性滑轨之上的底座上。通过这种方式，机器人就可以够及所有 12 条生产线。机器人有目标的从待分类的货物中抓取折叠箱，并将其置于一个已准备好的欧洲标准货盘上。叠放好四乘以三堆折叠箱则表示货盘堆满；之后货盘将被一台全自动横向往返车送走。这是目前唯一一种集成了机器人解决方案、且适用于该类型可回收塑料包装箱的设备。
为能顺利将货物堆放到一定高度，库卡机器人装备有一条 400 毫米的延伸臂；此外还装配有一个由 Moveline 股份公司专门为该自动化解决方案而开发的智能型夹持器。在分设备的末端，由一台叉车将货盘整理好。分类设备到此为止。现在，货盘将被运送到清洗设备处。为达到上述目标，福特 260 采用库卡公司 KR 150 型和 KR 250 型机器人。这两种机器人应用范围广阔，如用于联机（In-Line）测量设备，该设备中共有 11 个装有激光测量系统的机器人对全部底盘进行无遗漏检测。由此可按照设备方案保证完全的灵活性。除百分百无遗漏检测以外，该工艺在测量精度方面还有明显优势，这是因为测量机器人的光电传感器的公差不到十分之一微米。另外，测量机器人可自行识别其所检测的型号，并判断何处应使用传感器。
压装生产线也要求机器人具有灵活性。为能极为快速精确地从一个压装部切换到下一个，该生产线上预设了夹持器自动更换器。库卡机器人每天完成超过二百三十万的焊点、十万个焊接螺钉及涂装超过 7500 米的粘合缝。它们能迅速完成所有工作，且具有很高的可重复精确性。
除安装和操作工作以外，机器人还使用一种密封材料锁闭尚未完成安装车门的凸缘法兰。该步骤的自动化使得为此目的特别开发的粘接剂的涂装工作变得更精确、更均匀。货车将折叠箱运送到物流中心。由叉车将这些未经分类且折叠在一起的箱子用货盘送往分类清洗设备的第一个工位。在将折叠箱分开后，须对其进行分类。一共有五条输送带，每条都装配有一个电子识别装置。该装置可通过激光及摄像头识别送来的货物类型。这样就可以按照不同的目的将折叠箱堆放成一小堆，由库卡机器人进行抓取。
两台机器人 KR 140 L 100 comp. 均立在 900 毫米高的、安装在线性滑轨之上的底座上。通过这种方式，机器人就可以够及所有 12 条生产线。机器人有目标的从待分类的货物中抓取折叠箱，并将其置于一个已准备好的欧洲标准货盘上。叠放好四乘以三堆折叠箱则表示货盘堆满；之后货盘将被一台全自动横向往返车送走。这是目前唯一一种集成了机器人解决方案、且适用于该类型可回收塑料包装箱的设备。
为能顺利将货物堆放到一定高度，库卡机器人装备有一条 400 毫米的延伸臂；此外还装配有一个由 Moveline 股份公司专门为该自动化解决方案而开发的智能型夹持器。在分设备的末端，由一台叉车将货盘整理好。分类设备到此为止。现在，货盘将被运送到清洗设备处。为达到上述目标，福特 260 采用库卡公司 KR 150 型和 KR 250 型机器人。这两种机器人应用范围广阔，如用于联机（In-Line）测量设备，该设备中共有 11 个装有激光测量系统的机器人对全部底盘进行无遗漏检测。由此可按照设备方案保证完全的灵活性。除百分百无遗漏检测以外，该工艺在测量精度方面还有明显优势，这是因为测量机器人的光电传感器的公差不到十分之一微米。另外，测量机器人可自行识别其所检测的型号，并判断何处应使用传感器。
压装生产线也要求机器人具有灵活性。为能极为快速精确地从一个压装部切换到下一个，该生产线上预设了夹持器自动更换器。库卡机器人每天完成超过二百三十万的焊点、十万个焊接螺钉及涂装超过 7500 米的粘合缝。它们能迅速完成所有工作，且具有很高的可重复精确性。
除安装和操作工作以外，机器人还使用一种密封材料锁闭尚未完成安装车门的凸缘法兰。该步骤的自动化使得为此目的特别开发的粘接剂的涂装工作变得更精确、更均匀。技术要求
1 X轴行程2980mm， Y轴行程2257mm，精度：0.01mm
2         环境对产品要求：1）抗腐蚀2）抗氧化3）防紫外线 4）通风良好
3         工业机器人完成动作：在有效行程内，在60S内检测350个点的位置，检测紫外线的强度
动作简述：
该产品系上海众拓机器人技术有限公司与美国公司合作的太阳能硅片板检测装置，用于无锡尚德的紫外线检测实验室，主要检测太阳能硅片在紫外线照射下的性能。由于紫外线辐射强烈，要求工业机器人要在该环境中防紫外线，抗氧化。
整体设计：
该产品由三部分组成
1）    运动直角坐标机器人
2）    负荷托盘
3）    机器人运动控制单元
选型：
1)德国BAHR直线导轨
运动方式是二维运动，所以在环境要求下，选择品质优异的德国BAHR直线轨
  
型号
行程mm
总长
精度
速度
X轴
QLZ60
2980
3250
0.01mm
1m/s
Y轴
DLZ60
2257
2500
0.01mm
1m/s
皮带
德国BAHR
防紫外线照射
 
 
 
2）电气控制部分
  
名称
型号
品牌
产地
控制部分
PLC
6路输出，16点I/O口
西门子
德国
运动部分
伺服电机
0.75kw
Lust
德国
显示部分
触摸屏
5.7寸
西门子
德国
电控箱
电控箱
标准
施耐德
法国
整个机器人控制系统采用西门子CAN总线控制系统，通过CANBus控制各个轴的运动。各个轴的驱动采用带CANBus总线控制功能的伺服电机驱动系统。每个轴所配的行星减速机为德国Neugart公司的PLE系列精密行星减速机。整个系统采用2个PLE系列精密行星减速机和2台德国LUST伺服电机，主控电箱内部产品采用法国施耐德产品，性能稳定可靠。
验收： 该系统在使用两年的时间里，运行稳定，质量可靠，在强烈的紫外线照射下，德国BAHR产品经受住了考验，赢得了客户的高度赞扬和充分信赖。随着机器人技术的发展，直角坐标机器人技术在码垛机上的使用越来越多。直角坐标机器人作为执行机构，具用控制方便，执行动作灵活，可以实现复杂的空间轨迹控制。上海众拓机器人技术有限公司在多年机器人技术应用、数控技术和产品研发基础上，依托德国BAHR公司直线定位系统性及机械手臂开发出了价比优良的系列数控搬运、码垛、装配机器人，广泛应用在金属冶金、汽车制造、食品加工、电子等行业上，是航空、汽车等行业重要的装备。
搬运机器人一
  
在金属浇注领域，搬运机器人有着广泛的应用和需求。下面就是我们依据客户要求开发的一台在铝锭浇注生产线上工作的直角坐标机器人，其特点是负载范围大，小到几公斤，大到几吨；运行速度快，且速度可调整；动作灵活，可以完成复杂的码垛任务；可靠性高，维护简单。
典型四坐标机器人二
  
一、任务要求：按层码垛：
运动空间为三维，四自由度运动。
行程：X方向2200mm, Y方向1500mm, Z方向1200mm, 水平旋转：+-900
能够和生产线融为一体，有良好的通讯功能。
 最大负载重量为150Kg,额定负载125Kg。层与层间成90度角交叉排放。
每垛共九层，垛高1000mm。
最快码垛速度为1000mm/s，平均速度为500mm/s。
码垛精度：1mm
 码垛机器人的铝锭图三
  
根据以上要求，我们设计了一台三坐标机器人。
二、机器人组成：
该机器人由安装架、机器人定位系统、伺服驱动系统、供胶系统及涂胶枪、控制系统及电控配电系统、安全防护装置等组成。
1、机器人安装架
因为该机器人码垛机的运动速度很快，起停状态对安装架有很大的冲击。安装架必须有非常好的刚性才能保证机器人运行的稳定。我们为此设计了焊接钢架结构作为支撑架。
2、机器人定位系统
机器人定位系统是整台设备的核心，为德国bahr公司产品，因运动速度快，而重复精度并不高， X,Y,Z三坐标均选择为同步齿形带传动，单坐标重复定位精度为0.1mm，最快直线运动速度：1000mm/s。其中X坐标轴为两根长度为3000mm，跨度为2200mm的定位系统ELZ100，由同步传输器保证两根定位系统运动的同步，由一台3000W伺服电机驱动。出于驱动扭矩及惯量的匹配，需要配一台行星减速机。
Y轴选用ELZ100和ELR100双定位系统，之所以选者如此大截面的定位单元，主要是因为Y轴为双端支撑，中间悬空结构，如果选择的截面不够，将不能保证机器人运动的平稳性，机器人在高速运动时将发生振颤。ELZ100为主驱动结构，ELR100位辅助结构。两根定位单元并排使用，将Z轴夹在中间，能够很好的平衡负载，这种安装方式具有非常好的稳定性。两根定位系统由一台2500W伺服电机驱动，出于驱动扭矩及惯量的匹配，需要配一台行星减速机。
Z轴选用ELSD100双滑快全包围定位系统，牢固稳定。该产品是专为同时完成物体提升和旋转两个运动而设计的。该产品一般滑块固定而定位体作伸缩式运动，驱动定位体的伺服电机驱动和滑块安装在一起。该伺服电机因需要将物体快速提升，需要克服很大的重力和加速力，需要较大的功率才可以。
实际应用中我们选择了一台4000W带抱闸的伺服电机，匹配了一台一台行星减速机。
旋转轴与Z轴是集成在一起的，通过在Z轴定位体中心添加一根贯穿的长轴实现的。长轴的最上端作为驱动端，与伺服电机安装在一起。长轴的最下端作为负载端，用于安装物体。因物体较重，转动惯量较大，不能直接安装在驱动轴，必须加一台盘式减速机才能匹配。伺服电机的动力先由长轴传输到减速机再传输到负载，就实现了旋转负载的功能。
码垛机器人结构图四
  
3、伺服驱动系统
该码垛机器人的选用具有Profibus 功能的伺服电机。每个运动轴配有一台伺服电机及一台减速机，四个运动轴，共四套伺服电机和四台减速机，其中垂直运动轴为带抱闸伺服电机。
4、机器抓手
该机械手选用德国菲施托气动机械手，压力可调，配备压力缓冲阀，使夹持动作平稳
抓手上装有感应机构，能够自动感知物体，并通知控制中心进行物体抓放。
5、控制系统
控制系统由大型PLC、触摸屏组成。该系统拥有强大的Profibus通讯功能。能够将数据实时传输给以太网，能够将控制指令以总线的方式发送给伺服系统，使整个的运动相当流畅。该系统可预置多种工件的程序，更换品种时可在触摸屏上调用相应程序。
6、安全防护装置
该机具有故障提示及报警功能，并且每次出现故障时都能准确的反映出故障具体位置，便于迅速排除故障，主要包括：机器人碰撞保护功能；工件安装到位检测；光幕安全保护。在现代化生产线中，机器人的使用已经越加的广泛，比如国内某大型企业，在生产现场有进万个不同种类的箱子用来装载不同种类的产品，然而各个箱子重量大有不同，最重的将近30KG，依然依靠人力搬运的时代显然已经成为过去，随着自动化程度的逐步提升，机器人的应用已经纳入了现代化生产流程之中，故此这家大型企业设想用机器人来代替这些辛苦的劳动工人，同时，我们沈阳莱茵机电有限公司代理的德国百格拉直角坐标机器人通过百格拉机器人多年总结的经验为这家企业解决了此问题，这就是百格拉的码垛机器人。
所谓码垛机器人主要由几个直线运动轴组成，通常分别对应直角坐标系中的X轴，Y轴和Z轴。在绝大多数情况下直角坐标机器人的各个直线运动轴间的夹角为直角，通常X轴和Y轴是水平面内运动轴，Z轴是上下运动轴。直角坐标机器人的核心部件是直线运动轴，它是由精制铝型材、齿形带、直线运动导轨和伺服电机等组成。单根运动轴标准最大行程为5600mm，负载1~200公斤，定位精度0.05mm，最高运动速度8米/秒。按照具体应用对定位精度，有效行程，运行速度和负载大小，运动方式等来选择相应的导轨，并组合成相应形式的多维机器人来完成特定的任务。按其结构形式有30多种二维和三维机器人，还可以在Z轴上加上一个或两个旋转轴，构成四维和五维机器人。
多台直角坐标机器人按特定的组合构成，同步完成特定的任务。码垛机器人是最常见的组合，针对不同的应用形成多种标准形式的码垛机器人。下面我们按照以上所述以这家大型国企的的箱体码垛为例进行简要说明。
一：项目简介
1）搬运机器人自由度：龙门式，包括X轴、Y轴、Z轴3自由度，其中X轴带有1个无传动件的随动轴；
2）搬运机器人运动行程：X轴：2400mm以内，Y轴：1300mm以内，Z轴：1300mm以内，3轴连动；
3）搬运机器人末端最大负载：30KG（不含夹爪）；
4）搬运机器人重复定位精度：3轴运动重复定位精度不大于0.1mm用百分表验收；
5）驱动与定位方式：AC伺服驱动，伺服定位；
6）以每分钟12米的速度运行时平稳，加速和减速平稳，没有明显的震动；
7）手爪开合平稳，有足够的抓取力，能抓牢箱体，保证在搬运过程中不会产生滑落现象；
8）搬运机器人能满足生产节拍，即每单位时间（1分钟以内）从传送带上抓取一个满箱，搬运到指定拍子上；连续搬运满箱并规则地码垛摆放到拍子上；二：项目过程描述
我们将三种不同类别的箱子编排成合理的顺序，放在传送带上传送到百格拉三维机器人手爪正下方，三维机器人则按照预先编订好的程序通过在三维空间内的运动将箱子摆放到指定的拍子上，通过此机器人使生产工人从繁重的劳动中解放出来，以从事更多的工作，也就大大提升了生产效率。下面我们将机器人具体的工过程做以细致描述：
1）  传送带定位：不同种类的箱子放在传送带上以后，会通过伺服电机带动的传送带以很快的速度移动到机器人工作区域内，并且通过初步定位装置对箱子进行定位；
2）  机械手抓取：机械手内部由一个6NM步进电机带动，加持力可达到1000N,远远超出箱体所需力量，机械手两端夹爪设置三种箱子公用沟槽，可以同时满足现场需求，不需更换手爪；
3）  机器人运动过程：机械手抓取箱体之后，给出信号到机器人运动控制系统，机器人按事先编辑好的程序进行三维运动，具体运动过程可依照现场情况而定，三种不同重量的箱子分别按照三种程序轨迹来运动，最后都会合理有序的摆放到指定的拍子上；
4）  拍子搬运：机器人将箱子按照指定程序摆放到拍子上之后，通过运输车将拍子移动到成品摆放区域。
德国百格拉公司是世界上最著名的机器人供应商之一，生产各种规格的齿形带传动和丝杠传动的直线运动单元、精密运动平台、步进电机、交流伺服电机、直线电机和多轴数控系统。20多年来所生产的数万台直线运动单元、二维、三维标准机器人及用户专用机器人运行在世界各地的生产线上。执行焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、涂胶和切割等一系列工作。机器人系统所有部件、驱动电机和控制系统等全部由百格拉公司自己生产，使得机器人整体性能更加优异。通过更换和调整部分直线运动单元及组合，改换CNC软件等方式来适应更新更高的要求。深受包装机械、印刷机械、汽车工业、食品生产工业、药品生产工业、电子工业、机器制造业和化妆品生产等行业的好评。
百格拉机器人系统集合了头架、尾架、导轨、齿型带或丝杠、电机、减速机于一体。采用内置导轨和选配防护钢带使防尘效果好、体积小重量轻、而且外形非常美观，从整体上减轻了顾客产品的质量，但保证高的抗冲击能力和运行平稳性。数百种二维到五维结构机器人，基本上满足了各种三维空间的运动要求，给客户更多的选择空间。
沈阳百格在1996年将百格拉机器人引入中国市场并成功服务于各行业。我们在与百格拉的友好合作中培养出了自己的机器人专家；沈阳百格机器人正在积极努力用最合适的产品、最精湛的技术和最周到的服务来提升中国企业的竞争实力！目前在中国塑料制品行业机械手的使用已经越来越普及。通常塑料制品厂的操作工都需要经过一段时间的培训才可以上岗，而员工更换工作、农民工不定期返乡会让雇主十分头疼，他们必须培训新的员工，而且还会影响产品的生产效率。机械手很好的解决了这个问题。首先，机械手可以确保设备运转周期的一贯性；其次，机械手可以提高产品的品质；第三，机械手取代普通工人从模具中取零件更加稳定，更加安全。
不断发展的模具技术也为机械手提供了更多的市场机会。根据深圳塑料橡胶协会调查目前行业机械手普及率大约5％左右，可以看到行业的发展前景非常乐观。机械手在塑料机械行业使用广泛，本文章主要介绍台达PLC、人机界面、伺服等产品在塑料机械手行业的应用实例。
台达控制系统机械手介绍
1、       台达控制系统机械手的功能优势
1)    采用EH2系列的PLC以脉冲方式控制伺服，脉冲发送频率达到200K，在高效率前提下保证了控制精度。
2)    采用AE57CSTD人机界面于台达B系列的交流伺服具有非常高的性价比。
3)    控制程序采用开放式结构区别于其他厂家PLC开发的程序单一的控制功能，用户可以任意定义机械手的动作顺序，更换模具或更改控制功能时无需修改PLC程序在人机界面上即可完成程序修改。
2、      硬件组成
3、设备工艺简介
台达控制系统机械手用于塑料盆（桶）取送料，盆（桶）底部图案标签的制作、传送，以及塑料产品成型后修边处理。
工艺流程是：第一步，机械手将标签贴在模具上；第二步，将成型设备加工好的盆（桶）从设备模腔中取出，放在修边位置进行多于部分的修边处理。第三步，等修边处理完毕，将产品放在成品堆放处；第四步，在切标机上，机械手取出下一个标签返回等待下一个模具。四个步骤循环执行。
1、      具体功能
1)      与塑料成型机配合进行全自动的取料、贴标、切标、修边和送料动作。
2)      手动操作，控制伺服及其设备上相关的气动、真空和直流调速电机。
3)      人机界面上可以编写用户工艺程序，达到可以任意定义输出点动作顺序、伺服位置和速度，可以在用户程序中加入输入点的逻辑判断。
4)      用户所编写的工艺程序可以读取显示，并可以修改。
5)      可以存储10组用户定义的工艺程序，并对其进行自由调用。
6)      在自动运行过程中可以监控程序执行步骤。
7)      自动运行具备暂停和继续执行功能。
8)      具备两种原点定义方式：手动清零方式，与接近开关定义机械原点过程定义工件原点。
台达控制系统机械手的应用规划及效果
1、      自定义程序实现原理
1）  PLC程序记录用户按键顺序，来确定执行功能顺序。
2）按键功能可以重复使用，若程序输入错误可以按顺序清除后重新输入，或者撤销一步清除一个功能。
3）提供输入点判断功能（取物成功）用户程序具有存储功能目前最多可以存储10组工艺程序。
M11对应人机界面上按键取物气动，当按下按键后将按键对应的数值存储在PLC，D500开始的区间内，使用E1做地址修饰。然后将E1自增1，复位M11，表示一个动作已经存储完毕。用户只需要按安照工艺顺序依次按下按键即可将动作顺序存入PLC，根据PLC中存储的顺序调用子程序。
当自动运行开始M1标志有效，E2是自动程序顺序指针初始值是1代表程序执行用户所输入的第一个动作，每执行一个动作E2自增一也就是D500E2地址偏移一个位置。M100为调用子程序标志。每一个动作就是一个子程序。
2、程序修改方法
当按下清除一步M2636标志位有效，将指针计数E1自减1（即将D500E1地址倒退一步）并且将当前步的按键数值清除，并且复位M2636。程序也提供程序全部清除功能，如果需要也可以增加插入或修改某一条功能。
3、提供用户所编写工艺程序显示画面，在编写程序时候用户可以随时检查输入是否正确。
使用一般型信息显示组件，将新增删除状态总数设置成256如下图，数值单位WORD读取地址D500通过更改组件编即对应D500数据区数值来显示用户所编写的工艺程序。
4、 程序具有实时监控功能
  
如上图，“夹物启”位置就是显示目前程序所执行的步骤，本界面也可以通过读取程序按键来选取工艺程序。目前该程序在设备上运行稳定，用户满意。已经将原有PLC编写的程序完全替换掉。一、直角坐标机器人介绍
德国公司是世界上最著名的机器人供应商之一，生产多种规格的直线导轨、步进电机、交流伺服电机、直线电机和多轴数控系统。以此为基础，在短时间内可提供各种规格的线性导轨、二维、三维标准机器人及用户专用机器人和生产线。这些机器人可以装备焊枪、通用手爪或专用工具，完成焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、打码、（软仿型）喷涂等一系列工作。由于百格拉的导轨、驱动电机,、减速机和控制系统等所有部件全部自己生产，使得机器人整体性能更加优异。十多年来出厂的机器人和生产线全部在正常工作，深受包装机械、印刷机械、机械电子、汽车、食品、药品和化妆品生产等行业新老用户的厚爱。
百格拉公司的120多名专家及工程技术人员成功开发生产了各种规格的线性导轨，并在此基础上与用户密切合作开发通用及专用机器人，已为许多厂家提供了数千台各种专用机器人及生产线。其中一个应用领域是工件无损探伤。
在直角坐标机器人中各个轴主要是做直线运动，而且运动方向通常是相互垂直的，所以叫直角坐标机器人。直角坐标机器人可分为一维到多维很多种，每一维是一个运动轴，由一个直线运动单元组成。一台喷涂用三维直角坐标机器人由三个直线运动单元组成，而一台码垛机器人根据应用要求通常由几个一维，二维和三维直角坐标机器人组合而成。百格拉公司直角坐标机器人的主要技术数据是运动行程0到18米；负载1~180公斤；重复定位精度0.05mm；每个轴运动速度最高可达5米/秒。
二、应用举例
1、BERGER LAHR机器人在工件定位中应用方案
  
1） 机器人型号及设备
X轴行程；4000mm；Y轴行程：2500mm；Z轴行程：2mm
在Z轴上安装CCD相机，对位置进行测量。
2）电气结构
 
⑴在机器人的运动过程中，PC机可实时显示X、Y、Z轴的当前坐标值，可对三个轴的当前位置实时监视；
⑵PC机通过图象处理卡把CCD相机摄下的照片进行处理，得到位置参数，对X、Y轴误差进行补偿，从而达到精确定位的目的。
3 ）CCD相机的参数：
视场范围：10mm×10mm

分辨率：256×256像素；

像素点尺寸：10/256≈0.039mm

中心坐标：（128，128）
4）工作过程：
如有n×m个工件（X轴方向有n个，y方向上有m个），每个工件的尺寸为L×H（单位：mm）
⑴ 位置计算
当定位（i，j）个工件时，机器人定位到坐标［L（i－1）+L/2 ，H（j－1）+H/2］
同时CCD相机摄取图象，把记录下的位置图象传送到计算机进行数据处理，经过二值化，求出工件实际原点
得到当前工件中心位置的像素点坐标（X0，Y0） 

注： 0<X0<256   0<Y0<256
⑵计算误差，准确定位
因为定位系统存在误差，在行程范围内X、Y轴的最大误差接近±1mm，所以要对误差进行计算，并对其补偿，从而达到准确定位的目的。
则X、Y轴的误差&Delta;X、ΔY
    ΔX = (X0－128) ×0.039     
ΔY = (Y0－128) ×0.039 
注：0.039为像素点尺寸
PC机驱动电机再走ΔX、ΔY，即完成准确定位。
⑶然后即可对工件进行测量工作。
2、  BERGER LAHR机器人在超声波扫描仪中应用
1）任务：航天飞船的仪表板无损扫描1） 机器人型号及设备
◆  PR 6/3 , 5400mmx5400mmx400mm

◆  在Z轴上装配扫描头，对仪表板进行扫描

◆  使用百格拉高级伺服控制系统TLC612，TLC411实现定位控制
（2） 任务要求：整个过程需要机器人的动作保持
高重复性，低振动，并且在Z轴导轨上，安装可旋转轴，从而增加了扫描的范围，可以完成多方位的扫描任务。
 
2）任务：航天飞船引擎成分扫描
（1） 机器人型号及设备

◆  选用二维直角坐标机器人LP-4/2，完成水平和竖直方向上的动作

◆  旋转轴采用BERGER LAHR步进电机VRDM31117驱动
（2） 任务要求：整个过程需要机器人的动作保持高重复性，并且要求定位极其精确，通过我们编写的程序，可简便地完成自动和手动操作等功能的转换。
3）任务：大型钢材无损探伤扫描
（1）  机器人型号及设备
◆  选用二维直角坐标机器人LP-4/2，完成X轴和Y轴方向上的动作

◆  旋转轴采用BERGER LAHR伺服电机SER31117驱动
（2）  任务要求：旋转轴带动长约5m的钢件每旋转1°时，要求Y轴方向即完成一次往复10m的扫描动作，所以整个过程需要机器人的动作保持高重复性，平稳性，并且要求定位极其精确。
三、结束语：
本文讲述了德国百格拉公司的直角坐标机器人配套超声波扫描仪，在工件探伤中的三例应用。此外，德国百格拉公司的直角坐标机器人还被打量用于X射线探伤扫描。类似的应用还有配备CCD摄像机来检验和识别一些印刷品的质量。配备激光高度测量仪来对超大物体的三维形状进行测量和检验，如大型铸件和飞机上许多三维铝板等。在许多测量工作中，德国百格拉公司的直角坐标机器人多年来运行非常稳定可靠。用德国百格拉公司的直角坐标机器人和直线运动单元可以很快组装成几乎所需的各种样式尺寸的测试专用机器人，节省时间，人力和费用。北京两家用户用德国百格拉公司的直角坐标机器人和CCD摄像机来检验物体，两年来机器人运行非常平稳。随着大批量全自动化生产的迅猛发展及很多产品要在许多生产环节100%被检测，这类直角坐标机器人将具有更加广范的市场前景和发展潜力！一．应用背景介绍
在SMT工艺的后段制程后，当基板经过SMT贴片、回焊炉加温焊接后，仍有些零件还需要以人工插件后再进行焊接。我们以连接器为例，随着产品要求越来越高，连接器的间距越来越细，原有人工焊锡存在环境较差，工况不稳定，导致不良率也越来越高──毕竟肉眼能够分辨的最细致程度仅达0.1mm，而且越来越多的细小零件并不适合修复后再重复加工。传统的解决方案大都采用直角坐标机器人+焊锡头的模式来自动焊锡。
这种方案在实际的工业现场使用中，存在着加工速度慢，占地面积大，柔性不强，精度不高等问题，并且当焊锡工艺要求越来越向高速、高精、柔性强发展时，传统方式的自动焊锡机已无法达到市场的要求。
二．应用方案介绍
深圳众为兴技术股份有限公司紧顺应时代发展，采用SCARA机器人+自动焊枪的模式（见附图）取代传统的自动焊锡机及人工操作，其生产效率远远高于人工，并且焊锡质量相当稳定，自动焊锡机器人每个焊点都能控制在厂商的规格要求之内（具体可根据各厂商需求调节）。
SCARA机器人采用的是众为兴公司自主研发的SCARA机器人，该款机器人具有性能稳定，高速、高精的特点，在国内多个客户现场得到验证。
三．方案组成图
  
四．众为兴SCARA焊锡机器人
 
五．方案说明
1.系统由ADT-600X4G300-5四轴机器人+自动焊锡枪+台架组成。

2.台架外形尺寸（不含脚轮）：900（长）*800（宽）*760（高）mm。

3.结构说明：

a.主体框架采用50*30*3mm方管焊接而成，台面用10mm钢板；

b.内部隔成两部分：下部分安放机器人控制柜，上部分安装清洁器控制盒，变压器，空气三联阀等；

c.设计左右两组活动门板，方便安装调试和维护；前后面板用螺丝固定，前面板上面安装启动，回原点，停
止和急停按钮，手持盒挂在前面板上；

d.焊接控制器本体安装于机器人本体一侧（见下图）。
  
焊接控制器本体安装位置