德国BERGER LAHR机器人在汽车生产中的应用
摘要：本文首先介绍德国百格拉公司生产的直角坐标机器人及主要特性，然后介绍其在大众等汽车生产上的应用。 一、直角坐标机器人介绍 德国百格拉公司是世界上最著名的机器人供应商之一，生产多种规格的直线运动单元/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给产品喷上生产日期的信息。 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。 每个直线运动单元的主要部分是特制高强度高直线度铝型材，横截面积可实现40×40mm2到120×120mm2，也可以由多根组合成为一个大截面的导轨。型材内部配有特殊的钢轨来保证机械强度和长期保持平行度，同时也是运动滑块的载体。配滚珠丝杠和密封轴承导轨的直线运动单元的特点是定位精度高，带负载能力强，速度最大到1米/秒；滑动方式分为光杠滚轮轴承导轨和密封轴承导轨；优点是钢性好、磨擦系数小、阻力低、精度高；传动方式主要有齿型带、齿条和滚珠丝杠传动；驱动电机主要分为步进电机和伺服电机两种，有时驱动电机配NEUGART精密行星减速机来增大出力和减少负载的转动惯量。 根据机器人所要完成的工作，首先确定机器人的结构组成。可以是龙门式，挂壁安装式等。再按工作要求所给出各轴的运动行程、负载、运动速度、加速度，动作周期来选每个运动轴直线运动单元的型号，所配驱动电机及所配NEUGART精密行星减速机的型号。图1是三个典型三维直角坐标机器人。 二、汽车生产中的涂胶 很多产品要非常均匀地涂胶，或特定部位要非常均匀地涂胶和滴胶。如许多种发动机的结合处要滴胶，汽车天窗的四周要涂胶，车灯的四周要涂胶，汽车上许多部位也要涂胶。 图1：三个典型直角坐标机器人 在汽车生产过程中涂胶要求用一个二维或三维机器人来带动涂胶头运动。涂胶头运动范围通常可达1＊1＊0.2米，要快速平稳运动。在有些场合涂胶头所要走过的轨迹是可以简单地用圆，椭圆和直线的各种组合来精确描述，而在有些场合就无法用圆，椭圆和直线来描述。在从直线到圆弧的运动时，或走一直角轨迹经过直角时涂胶头运动速度要尽可能不变或变化很小，变化时间很短，否则在转弯处有多余的胶。这些要求和特征就就要求机器人可以快速运动，有很高的动态特性，能快速起停和加减速，而且要这一过程中要运动平稳及噪音要低。控制系统也要能方便地产生上面所要求的运动轨迹，要有很高的速度环和位置环响应速度来快速加减速，要有很好的命令预读功能来保证各命令间的运动速度尽可能连续变化，保证运行平稳。 图2：铝铸外壳盖要涂胶来密封 三、注液和装配应用 在VW-Passat生产中，刹车系统，冷却水，玻璃清洁液等都要自动定量注入。3轴机器人要与吊挂的传送线同步协调工作。这里第一个Y轴Y1是LM-P/S608，第二个Y轴Y2是Y2=LM-T812，有效行程800mm。Z轴是LP-P/S608。三个轴要与吊挂传送线在速度上严格同步，每天连续作24小时稳定可靠工作。 图3：Passat车的液体自动定量注入机器人图4：变速箱的装配和定量注的齿轮油 在VW一款轿车变速箱的装配线上中用12个单轴机器人，它们彼此严格按一定时序，速度和行程运动来完成变速箱的装配。在装配完的变速箱里要注入一定量的齿轮油（润滑脂），这一工作也是由机器人来完成的。这里所用的机器人全部作为Y轴和Z轴，LPA型二维机器人。 四、结论 上面介绍的3个应用仅是德国百格拉公司的直角坐标机器人在汽车生产中的小部分。在很多工序，如车轮的装配线上等也大量使用德国百格拉公司生产的直角坐标机器人及专用生产线。不仅在德国大众，还在奔驰的汽车生产线等大量采用百格拉公司的直角坐标机器人。多年来这些机器人运行非常平稳和可靠。随着大批量全自动化生产的迅猛发展，百格拉公司的直角坐标机器人将具有更加广范的应用前景和发展潜力！
