操作人員在操作中，憑自己的觸覺可以輕松地將零件準(zhǔn)確地插入到一定形狀的配合件中。磨床制造商Strausak和機(jī)器人制造商Stäubli以及編碼器供應(yīng)商海德漢協(xié)同合作，讓機(jī)械手將圓柱形的刀具插到刀座中，這項高難度的操作需要量身定制的解決方案

Strausak公司總經(jīng)理Alexandre Condrau現(xiàn)在仍感慨地說：“該產(chǎn)品出現(xiàn)前，我無法想象工業(yè)機(jī)器人能如此成功地完成如此精細(xì)的連續(xù)動作”。起初認(rèn)為將一個零件從A處移到B處，再回到A處并非難事。如果不考慮刀座的配合精度和刀具托盤的密集排列，或許確實如此。

機(jī)械手將磨床加工自動化

瑞士Strausak公司是著名的刀具磨床和磨刀機(jī)制造商。該公司的U-Grind系列磨床設(shè)計用于磨削和修磨特殊刀具，例如小批量生產(chǎn)的復(fù)雜幾何形狀的刀具。這類應(yīng)用超出了機(jī)器人自動化解決方案的典型應(yīng)用范圍。不難發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人解決方案確實受到Strausak客戶的廣泛歡迎。

Strausak的U-Grind系列磨床的復(fù)雜磨削操作通常需要進(jìn)行相當(dāng)長的時間。硬質(zhì)合金的刀具材質(zhì)和復(fù)雜的幾何形狀，磨削5把小批量的特殊刀具需要數(shù)小時的時間。為磨床搭配取放機(jī)器人的自動化解決方案可以在無人值守的班次進(jìn)行生產(chǎn)。

不輕松：找到恰當(dāng)機(jī)器人

磨床機(jī)械手的操作任務(wù)包括取出要修磨的刀具或從托盤中取出刀具毛坯并將其送入磨床夾具的刀座中。磨削加工后，需要用相反的順序—機(jī)械手將磨后的刀具從刀座中取出并將其送回到托盤的目標(biāo)孔位中。

在Strausak公司選擇合適的機(jī)器人時，該公司的工程師決定采用Stäubli公司的解決方案。主要有兩個原因：一方面是機(jī)械手能達(dá)到的高精度，另一方面是Stäubli在安裝機(jī)器人解決方案中提供客戶友好的服務(wù)。Alexandre Condrau回憶道：“Stäubli信賴海德漢編碼器的事實讓我們對達(dá)到要求的精度充滿信心”?！霸赟trausak磨床擺動磨頭定位中，我們也采用海德漢公司的產(chǎn)品，對于敏感的砂輪定位—我們采用海德漢ERA 4000角度編碼器?！?/p>

但是，難在細(xì)節(jié)。傳統(tǒng)夾頭對于自動化系統(tǒng)尚有一定的寬裕度，但常用的液壓漲緊夾頭則難以使用機(jī)器人，因為直徑公差只有幾百分之一毫米。機(jī)器人從托盤上密集排列的刀具中取出刀具送入刀座的運(yùn)動相當(dāng)復(fù)雜，也需要極高的精度。全部六個軸只有進(jìn)行插補(bǔ)才能進(jìn)行直線插入操作和退離運(yùn)動。其中，每個軸允許的偏差非常小，只有這樣才能可靠地控制機(jī)械手的操作。

海德漢感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)編碼器滿足高精度要求

Stäubli機(jī)器人的軸驅(qū)動電機(jī)采用海德漢EQI 1100型絕對式感應(yīng)旋轉(zhuǎn)編碼器，分辨率高達(dá)18-bit，Strausak磨床搭載該機(jī)器人。每個軸配一個旋轉(zhuǎn)編碼器。旋轉(zhuǎn)編碼器提供足夠高精度的位置數(shù)據(jù)，確保位于機(jī)械手端頭的抓手可靠地抓取托盤上密集排列的刀具，并將刀具準(zhǔn)確地插入到刀座中，并在加工后將刀具送回到托盤中。為此，機(jī)器人抓手的指尖的定位精度需要達(dá)到50 μm。

絕對式位置數(shù)據(jù)是成功的關(guān)鍵。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)不僅控制磨削操作，也控制機(jī)器人，數(shù)控系統(tǒng)需要精確地知道機(jī)器人在加工區(qū)內(nèi)的位置。機(jī)器人的回零操作變得完全多余，有效避免因未知位置而導(dǎo)致的碰撞。

小巧編碼器組成的緊湊型解決方案

海德漢感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)編碼器采用感應(yīng)測量原理，尺寸小巧，是機(jī)械手內(nèi)空間有限應(yīng)用的理想選擇。機(jī)械手占用最少的加工區(qū)空間是Strausak公司選擇供應(yīng)商的一項重要條件?！昂翢o疑問，我們希望將機(jī)械手用在現(xiàn)有和較滿的加工區(qū)內(nèi)。因此，機(jī)器人的運(yùn)動機(jī)構(gòu)必須能在狹小的加工區(qū)內(nèi)完成完整的運(yùn)動。另一個因素是機(jī)械手在自由位置時不能對加工區(qū)的接近性能產(chǎn)生任何影響，”Alexandre Condrau介紹機(jī)器人的復(fù)雜要求時說。

Strausak與Stäubli合作用海德漢的感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)編碼器近乎完美地滿足了該項要求。機(jī)械手的自由位置位于機(jī)床加工區(qū)的一角，難以被察覺?！霸O(shè)置機(jī)床時，操作人員可以使用整個加工區(qū)。加工時，完全不影響查看磨削情況，”Alexandre Condrau介紹成功集成機(jī)器人系統(tǒng)時高興地說?！按送?，機(jī)械手還能輕松接近托盤和刀座位置?！?/p>

前瞻的技術(shù)，巨大的潛力

“我們的客戶大部分是小型企業(yè)，甚至是個體企業(yè)。這些企業(yè)需要實用的技術(shù)，易于操作，還需要為他們的工作提供盡可能多的幫助。這款機(jī)器人達(dá)到我們的目標(biāo)，”Alexandre Condrau介紹當(dāng)前狀況時說。Strausak還將繼續(xù)開發(fā)其它功能，為客戶提供更多幫助。“我們正在研究讓機(jī)器人執(zhí)行后續(xù)操作以及在較長的刀具插入到刀座后再重新抓取刀具的操作?？蛻粢埠荜P(guān)注機(jī)器人的更多功能，希望不僅可以更換刀具，還可以更換刀座，”Alexandre Condrau介紹近期考慮的功能時說。如果可行，這意味著可操作不同刀柄直徑的刀具，且無需中間進(jìn)行刀柄的人工配置。

Stäubli機(jī)械手在Strausak磨床上自動裝入刀座。

機(jī)械手的每一個軸都采用海德漢EQI 1100型感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)編碼器測量當(dāng)前位置。

機(jī)械手從密集排列的150把直徑10 mm—刀具中抓取一把刀具，機(jī)械手必須準(zhǔn)確地運(yùn)動。

Strausak公司總經(jīng)理Alexandre Condrau：“機(jī)械手指尖位置的高精度定位是高難度的挑戰(zhàn)，Stäubli依靠海德漢旋轉(zhuǎn)編碼器使機(jī)械手成功地滿足設(shè)計要求。”