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EP3E伺服驱动器在6轴机器人与机床上下料的应用

2018-09-12 武汉迈信电气技术有限公司

摘要:本文主要介绍EP3E伺服驱动器在6关节工业机器人在机床上下料的应用方案及电气解决方案,通过测试验证,本伺服可很好的达到6轴机器人的应用指标。

1、概述

现今在很多零件的数控机床加工过程中,要把第一工序加工完的零件先取下,然后以刚加工完面作为定位基准在同一工作台的另一工装上或另一上完成第二工序加工。通常要把零件翻转和旋转一定角度后,再平移装到另一工装上加工,如此依序完成整个零件的全部加工。有时多个加工中心是在一字摆放,有时为省空间而面对面摆放或二种摆放的任意组合。有的加工用同一种机床,也有用不同类型机床完成整个零件的加工。这时零件从一个工装到另一个工装上装卡时,必须被翻转和旋转。在被翻转和旋转的同时,其位置也要变化。这时应用的方式是把一个6轴关节机器人安装在大型直线运动轨道上,就很好解决上述工艺动作,在人力成本日益增加的时代,这项技术广泛应用于机床上下料及搬运等各行业,随着先进制造技术的发展,6轴机器人将有非常好的发展前景,但当前市场上6轴机器人往往采购国外高端伺服系统,导致其价格高居不下,利用迈信的EP3E伺服驱动器及电气部分可以很好控制价格,并可稳定高效运行,达到高性价比的工业机器人行业解决方案,在降低了生产成本同时提高了生产效率,增加竞争优势。

2、工业6轴机器人与机床

本项目中6轴机器人机械本体是用川崎成熟的机械本体,如图1所示,可实现三维空间内高精度拾放作业,具有精度高、可靠性好、易用性强的特点,可用于装配、搬运、焊接、喷涂、装箱等作业领域。在面对国内还在发展阶段的工业机器人用户来说,一个工业机器人的使用首先考虑到的是成本,如果所需成本高于目前用人力的成本太多的话,就会造成6轴工业机器人在市场上难以推广的境地,但使用迈信推出的高性能总线式伺服驱动EP3E配上贝加莱的X20控制器通过EthernetPowerLink总线就很好解决6轴机器人性能及价格问题。

机床是HEADMANT55,数控系统为SIEMENSSINUMERIK828D,目前其主要工艺是铣削伺服电机盒的端面。数控机床与控制器之间的配合通讯为IO信号来触发,这样可以快捷方面完成机器人与机床之间上下料的配合动作,如图2所示。


图1 6轴机器人本体


图2 6轴机器人控制系统组成图


图3 6轴机器人控制柜与示教器


3、控制系统

6轴工业机器人由贝加莱X20控制器作为上位控制器,PowerLink总线式EP3E伺服驱动器,示教器之间通过EthernetPowerLink总线连接起来高速、稳定地运行,如上图3所示。

3。1 高性能的上位控制系统

贝加莱X20控制器将PLC、运动控制、测量技术和机器人正反解算法集成在同一个控制平台上,可以实现在通用的机器人上的应用,达到换工业机器人本体不换控制系统的灵活配置,在多功能应用、收回利用等方面具备有一定的优势。同时贝加莱的EthernetPowerLink总线技术低抖动性并很好地优化PLC与运动控制之间的同步,从而提高系统的精度和速度。

3.2 高性价比的伺服驱动器

EP3E伺服驱动器是武汉迈信电气技术有限公司推出的国内首家支持EthernetPowerLink总线型的伺服驱动器之一,可以实现与贝加莱上位的PowerLink总线完美兼容,能够发挥PowerLink的最佳性能。EthernetPowerLink是一项开源技术,是自动化领域的工业实时以太网之一。EP3E内部集成一个双口Hub用于伺服驱动器的级联,支持任意网络拓扑的组合。

EP3E系列伺服驱动器,可以达到100Mbps的通信速率,节点传输距离为100m,伺服驱动器刷新速度最快为100us循环周期,使伺服驱动器具备高速的实时响应能力;EP3E伺服驱动器配套17bit单圈或者多圈编码器(也可以选配20bit单圈或多圈编码器),可以从容应对高速高精度定位,无轴同步传动,电子齿轮,电子凸轮等应用。

3.3 EP3E通讯特性:

1、通讯协议:CANopenover,POWERLINK,DS301
2、通信循环时间:100μs周期倍数
3、过程数据通道:2RxPDO,2TxPDO,32bytes/PDO
4、服务数据通道:1SDO
5、同步抖动:<1μs
6、位置控制:100μs
7、操作模式:Profileposition Mode;Homing Mode;Cyclic Synchronous Velocity Mode;Cyclic Synchronous Position Mode

4、机器人性能评价

此款6轴机器人的性能要求指标主要是指机器人在抓取标准工件时,机器人本体运行稳定性,定位误差在一定范围内时的最大作业频率。在实际机器人调试过程中,EP3E默认值时6轴机器人的电机有一些异响及使能制动延迟等问题,通过对EP3E的参数调整达到完美消除上述问题达到平稳运行,达到采用国外高端伺服系统的性能指标,这样的结果完全可以证明EP3E有能力代替国外高端伺服系统。

5、结语

通过本次与机床的测试,迈信伺服驱动器EP3E与贝加莱控制器之间通过PowerLink总线实现数据通讯,完成六轴联动、圆弧插补、多轴插补。充分验证了EP3E高性能伺服系统的各项性能指标完全能够满足6轴机器人多伺服系统的严格要求,从而替代国外高端伺服系统,同时也实现机器人关键零部件的国产化,降低国内机器人整机厂商的生产成本,提供其产品在市场上的竞争力。


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