亨士樂編碼器在工業(yè)機器人中的應(yīng)用

速度、功率和耐久性是工業(yè)機器人的重要特性。工業(yè)機器人通常用于汽車裝配線上，用于焊接和搬運大型工件。盡管使用了先進的校準(zhǔn)方法，工業(yè)機器人的位置精度在某些任務(wù)中仍然不是最優(yōu)的。這種情況現(xiàn)在已經(jīng)改變了高精度輸出編碼器-亨士樂編碼器。


旋轉(zhuǎn)編碼器的開發(fā)主要是為了滿足航空航天工業(yè)的要求，在航空航天工業(yè)中，大型工件必須進行高精度加工。機床實現(xiàn)高精度并不困難，但靈活性不足，或者專用機床和專用車間的成本過高。然而，對于非常大的工件，比如飛機機身，機器人可以很容易地到達(dá)任何他們可以鉆孔或銑削的地方。

影響精度的因素

對于亨士樂編碼器此類應(yīng)用，必須以足夠的精度定位和對齊刀具中心點（即機械臂末端的刀具）。傳統(tǒng)的工業(yè)機器人在這里達(dá)到了極限。有幾個因素會導(dǎo)致失真：

·為了實現(xiàn)所需的機動性，需要一個具有串聯(lián)運動的機器人，如B。需要一個六軸鉸接機器人。

·每個軸由伺服齒輪電機驅(qū)動。誤差主要由零位誤差、齒隙和連接彈性引起。

·在加工過程中，力和動態(tài)力會影響機器人機構(gòu)的剛度，從而影響絕對位置精度。

通過先進的校準(zhǔn)方法，現(xiàn)在可以控制刀具中心點的可重復(fù)定點移動，精度為百分之幾毫米。一些制造商的鉸接式機器人的重復(fù)性已達(dá)到±0.1 mm或更高的ISO9283標(biāo)準(zhǔn)。

然而，它仍然比機器人坐標(biāo)系中可實現(xiàn)的可重復(fù)絕對位置精度低10倍。根據(jù)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計、最大伸展距離和最大有效載荷，鉸接式機器人的絕對位置精度現(xiàn)在為±1mm。這種精度無法滿足航空航天等行業(yè)的精度要求。因此，機器人制造商不得不面對這個問題。

步驟1：高動態(tài)的電機控制

傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)編碼器為機器人運動軸的伺服電機提供連續(xù)反饋。由于伺服電機需要高控制動態(tài)性，亨士樂生產(chǎn)的強大感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)編碼器（如ECI1100和1300系列或EQI1100和1300多圈系列）適用于此類應(yīng)用。這些編碼器具有很高的控制質(zhì)量和精度，能夠承受強烈的振動。由于這些旋轉(zhuǎn)編碼器配備了純串行EnDat接口，因此即使在存在強電磁干擾的環(huán)境中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量或安全性也不會受到影響。

步驟2：用于高精度位置測量的輔助編碼器

通過在機器人的每個軸上添加一組高精度角度編碼器或旋轉(zhuǎn)編碼器，機器人制造商可以極大地提高機器人的絕對位置精度。附加編碼器是安裝在每個齒輪后面的輔助編碼器，用于測量機器人每個關(guān)節(jié)的實際位置。在這種設(shè)計中，這些編碼器將解決零誤差和齒隙問題。它還可以測量加工過程中每個軸上的反作用力。所有這些因素都將刀具中心點的絕對位置精度提高了70%到80%。

模塊化角度亨士樂編碼器，適用于這些應(yīng)用。這些旋轉(zhuǎn)編碼器的模塊化設(shè)計，包括一個刻度鼓或卷尺以及一個單獨的掃描頭模塊，使其特別適用于具有大型空心軸和極其有限的安裝空間的應(yīng)用，例如機器人中的B。這些輔助編碼器的信號質(zhì)量明顯優(yōu)于伺服電機中的旋轉(zhuǎn)編碼器，這意味著即使在高度動態(tài)運動的情況下，它們也能提供更高的位置反饋精度。

步驟3：移動機器人的高精度位置測量

為了達(dá)到大型或較長工件的所有加工位置，例如制造飛機機身或大型纖維復(fù)合材料工件時，機器人沿著工件長度的線性軸移動。為了確保機器人的高精度定位，HEIDENHAIN提供了直線電機驅(qū)動器和長度高達(dá)30米的封裝式線性編碼器。使用線性亨士樂編碼器的定位測量可以補償熱位移和其他影響進給機構(gòu)誤差的因素。傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)編碼器無法檢測到這些影響滾珠位置的因素。

結(jié)論：高精度的位置測量提高了刀具中心點的位置精度

為機器人的每個軸配備額外的德國亨士樂編碼器，并使用線性編碼器測量機器人中相對于工件定位的位置值，將大大提高刀具中心點的位置精度，并確保正確配置的工業(yè)機器人能夠高精度定位和加工，并定位工件以執(zhí)行操作任務(wù)。角度編碼器和線性編碼器不僅滿足系統(tǒng)的高精度要求，還滿足在復(fù)雜緊湊的機器人機械中安裝編碼器所需的靈活性。這些旋轉(zhuǎn)編碼器適用于安全應(yīng)用，因此也適用于人-機器人協(xié)作系統(tǒng)。