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      1. 工業自動化與智能制造解決方案
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        技術方案

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          2017/09/01  
          臺達運動控制卡與非標型SCARA工業機器人解決方案提升包裝機上下料機臺效率
         
           
           
          項目背景

          在智能制造潮流的發展下,工業機器人近年來快速發展,廣泛應用在各種工業場合。作為工業機器人非常重要的一個產品系列,SCARA機械手擁有良好的順從性和剛度,因此備受用戶青睞且廣泛應用在各種作業環境。此外,SCARA工業機械手可以通過編程來完成各種預期的作業任務,在構造和性能上兼有人和機器的優點,尤其體現人的靈活性和適應性,更加凸顯智能的特征,加速其應用的范圍。

          包裝是目前食品產業中應用工業機器人最為廣泛的領域。早期包裝生產線的物料搬運和上下料工作主要由人工完成,后來逐步采用常規電氣自動化設備控制。隨著SCARA工業機器人的成本逐步下降、優點漸漸顯現,再加上人工成本上升,SCARA開始在包裝生產線上取代人工進行物料的搬運和取放。

          國內某大型包裝設備生產公司的主要產品為客戶定制自動包裝機、全自動包裝碼垛生產線以及閥口包裝袋等系列產品,是國內高檔全自動包裝設備和閥口包裝袋的主要生產廠家之一。其在與客戶定制生產設備時,常常使用SCARA工業機器人完成物料的上下料搬運。近年來,該公司在進行客制化包裝設備和生產線時,常會遇到的困難如客戶工業現場需要更為多樣、復雜的設備。但這使得SCARA留有的空間變小,常規的機械手解決方案無法滿足其包裝物料的上下料搬運工作,嚴重影響包裝設備的生產效率。針對此特殊要求,臺達以進階型運動控制軸卡DMCNET及伺服驅動器ASDA-A2系列為核心,設計一套非標型5軸SCARA大功率機械手解決方案,滿足客戶包裝設備上下料的需求,并大幅拓展SCARA機械手的應用范圍。

          項目方案

          基于生產的需要,該公司的某客戶生產車間需要一套負載40~60kg的機械手在活動空間很小的范圍內,進行包裝物料的上下料搬運。起初,該公司計劃使用傳統的碼垛機器人,但這類機器人普遍體積較大,水平活動距離短,水平方向上負載/功率比小,不適合該項目現場;而如果選用常規的4軸標準SCARA機械手,負載能力也不夠,擴展性小,無法實現該項目的要求。

          針對這樣的需求,臺達提供現有各種產品(包含運動控制卡、I/O、伺服驅動器、減速機以及觸控型PC-Based 工業控制器MP1產品等),通過內建的SCARA算法,結合DMCNET總線,成功的把各個伺服和I/O有機組合起來,提供一個可復制的新方案,即非標型5軸SCARA機械手方案。

          方案中,臺達進階型DMCNET運動控制軸卡PCI-DMC-B01扮演非常重要的作用。其內建標準SCARA運動算法,可連接任意功率伺服,擺脫常規機器人的功率限制問題,是此次非標型5軸SCARA機械手解決方案的關鍵。PCI-DMC-B01 可直接應用在軸卡的硬件上,支持DMCNET? 通訊總線,最多可控制 12 站,其中包含12 個運動軸。經由DLL 動態鏈接庫,可靈活整合脈波比較功能,并且在等間距或不等間距的脈波位置對攝影機進行快門的觸發、拍照。

          臺達經典的伺服驅動器ASDA-A2系列也是實現該方案的亮點。作為高功能型伺服驅動器產品,ASDA-A2系列不僅提供精準定位及平順控制,內置的運動控制模式,還支持多種軸控操作需求,可以完全取代中型可編程控制器PLC 的運動功能,而電子凸輪功能則便利于機械手的行程規劃。

          另一個重要產品則是遠程脈沖模塊ASD-DMC-GE01PH,由于客戶所使用的SCARA機械手沒有標準的J3軸,但為了SCARA算法的完整性,故增加ASD-DMC-GE01PH作為一軸模擬J3功能。

          此外,方案中還包含臺達遠程擴展I/O模塊ASD-DMC-RM32PT、遠程主機模塊ASD-DMC-GA01以及伺服電機ECMA系列等。

          該方案為PC-Based 運動控制解決方案控制中大功率伺服系統的典型案例。相較于傳統PLC控制伺服定坐標系,定點位的運動,使用臺達運動控制卡具備變坐標系,提供非線性插補的解決方法, 並體現運動控制卡和工業計算機IPC等產品在復雜路徑演算和控制先進性。方案具體的優勢表現為: 臺達運動控制卡內建標準SCARA運動算法,解決機械手功率限制問題;支持任意額外軸數的擴展;可滿足客戶機械手夾爪水平和上下方向的定位運動;基于PC的使用軟件,可做點位示教,故障存儲,路徑規劃,模擬離線運行等優點;另外,Visual Studio的開發,方便后續遠程升級維護。

          項目總結

          這種5軸SCARA機械手方案提供更高級的運動控制整合能力,提升臺達IPC和總線型伺服驅動產品的影響力。該方案基于PC控制,方便實現機器手路徑算法,有助擴展視覺、網絡、存儲、通訊等功能,同時擴大現有SCARA的應用范圍。作為PC-Based 運動控制解決方案中優質的機器人案例,該方案也驗證臺達運動控制卡SCARA算法的穩定性和可行性,讓機械手在食品、包裝、電子行業等具有一定的借鑒意義。

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        新聞來源: 中達電通股份有限公司
         
         
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