工业自动化与智能制造解决方案
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技术方案

  2017/09/01  
  台达运动控制卡与非标型SCARA工业机器人解决方案提升包装机上下料机台效率
 
   
   
  项目背景

  在智能制造潮流的发展下,工业机器人近年来快速发展,广泛应用在各种工业场合。作为工业机器人非常重要的一个产品系列,SCARA机械手拥有良好的顺从性和刚度,因此备受用户青睐且广泛应用在各种作业环境。此外,SCARA工业机械手可以通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器的优点,尤其体现人的灵活性和适应性,更加凸显智能的特征,加速其应用的范围。

  包装是目前食品产业中应用工业机器人最为广泛的领域。早期包装生产线的物料搬运和上下料工作主要由人工完成,后来逐步采用常规电气自动化设备控制。随着SCARA工业机器人的成本逐步下降、优点渐渐显现,再加上人工成本上升,SCARA开始在包装生产线上取代人工进行物料的搬运和取放。

  国内某大型包装设备生产公司的主要产品为客户定制自动包装机、全自动包装码垛生产线以及阀口包装袋等系列产品,是国内高档全自动包装设备和阀口包装袋的主要生产厂家之一。其在与客户定制生产设备时,常常使用SCARA工业机器人完成物料的上下料搬运。近年来,该公司在进行客制化包装设备和生产线时,常会遇到的困难如客户工业现场需要更为多样、复杂的设备。但这使得SCARA留有的空间变小,常规的机械手解决方案无法满足其包装物料的上下料搬运工作,严重影响包装设备的生产效率。针对此特殊要求,台达以进阶型运动控制轴卡DMCNET及伺服驱动器ASDA-A2系列为核心,设计一套非标型5轴SCARA大功率机械手解决方案,满足客户包装设备上下料的需求,并大幅拓展SCARA机械手的应用范围。

  项目方案

  基于生产的需要,该公司的某客户生产车间需要一套负载40~60kg的机械手在活动空间很小的范围内,进行包装物料的上下料搬运。起初,该公司计划使用传统的码垛机器人,但这类机器人普遍体积较大,水平活动距离短,水平方向上负载/功率比小,不适合该项目现场;而如果选用常规的4轴标准SCARA机械手,负载能力也不够,扩展性小,无法实现该项目的要求。

  针对这样的需求,台达提供现有各种产品(包含运动控制卡、I/O、伺服驱动器、减速机以及触控型PC-Based 工业控制器MP1产品等),通过內建的SCARA算法,结合DMCNET总线,成功的把各个伺服和I/O有机组合起来,提供一个可复制的新方案,即非标型5轴SCARA机械手方案。

  方案中,台达进阶型DMCNET运动控制轴卡PCI-DMC-B01扮演非常重要的作用。其內建标准SCARA运动算法,可连接任意功率伺服,摆脱常规机器人的功率限制问题,是此次非标型5轴SCARA机械手解决方案的关键。PCI-DMC-B01 可直接应用在轴卡的硬件上,支持DMCNET™ 通讯总线,最多可控制 12 站,其中包含12 个运动轴。经由DLL 动态链接库,可灵活整合脉波比较功能,并且在等间距或不等间距的脉波位置对摄影机进行快门的触发、拍照。

  台达经典的伺服驱动器ASDA-A2系列也是实现该方案的亮点。作为高功能型伺服驱动器产品,ASDA-A2系列不仅提供精准定位及平顺控制,内置的运动控制模式,还支持多种轴控操作需求,可以完全取代中型可编程控制器PLC 的运动功能,而电子凸轮功能则便利于机械手的行程规划。

  另一个重要产品则是远程脉冲模块ASD-DMC-GE01PH,由于客户所使用的SCARA机械手没有标准的J3轴,但为了SCARA算法的完整性,故增加ASD-DMC-GE01PH作为一轴模拟J3功能。

  此外,方案中还包含台达远程扩展I/O模块ASD-DMC-RM32PT、远程主机模块ASD-DMC-GA01以及伺服电机ECMA系列等。

  该方案为PC-Based 运动控制解决方案控制中大功率伺服系统的典型案例。相较于传统PLC控制伺服定坐标系,定点位的运动,使用台达运动控制卡具备变坐标系,提供非线性插补的解决方法, 並体现运动控制卡和工业计算机IPC等产品在复杂路径演算和控制先进性。方案具体的优势表现为: 台达运动控制卡內建标准SCARA运动算法,解决机械手功率限制问题;支持任意额外轴数的扩展;可满足客户机械手夹爪水平和上下方向的定位运动;基于PC的使用软件,可做点位示教,故障存储,路径规划,模拟离线运行等优点;另外,Visual Studio的开发,方便后续远程升级维护。

  项目总结

  这种5轴SCARA机械手方案提供更高级的运动控制整合能力,提升台达IPC和总线型伺服驱动产品的影响力。该方案基于PC控制,方便实现机器手路径算法,有助扩展视觉、网络、存储、通讯等功能,同时扩大现有SCARA的应用范围。作为PC-Based 运动控制解决方案中优质的机器人案例,该方案也验证台达运动控制卡SCARA算法的稳定性和可行性,让机械手在食品、包装、电子行业等具有一定的借鉴意义。

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新闻來源: 中达电通股份有限公司
 
 
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