德国百格拉公司20多年来开发生产了一系列标准化的大批量小零件的自动供料系统、自动码垛系统、自动供料和下料系统等。沈阳莱茵机电有限公司有20多家具体的应用案例和图纸，详情请与李刚经理联系（25817009@163.com）。

我公司根据一机床用户加工活塞的要求设计了全自动供料及全自动给机床上料和下料直角坐标机器人系统。这个系统虽然是针对活塞设计的，但它是一通用系统，可以用到很多相关产品的上料，下料和码垛工作。我们参照德国百格拉公司的图纸来设计，利用百格拉公司的直线运动单元为主要运动单元实现了整套系统，目前系统运行正常平稳，用户比较满意。

1 基本方案

进料和出料用人工推车，

每个车上放置12个拖盘，

每个拖盘放置15个铝活塞，

每个活塞重350克，

如果仅仅码垛要每8秒搬运完一个活塞，

拖盘交换时间不长于7秒，

可以完成车床的上料和下 料工作。

我们设计了图1所示方案。整个 系统主要由一个拖盘上下运动部分、水平运动轴和二维XZ搬运机器人组成，上面分别加以简介：

带动拖盘上下运动部分采用两根PAS44BB直线运动单元，两根PAS44BB直线运动单元各带两个滑块，由伺服电机配减速机驱动，可以任意升降及精确停止。

水平推动轴由两根PAS42BB直线运动单元组成，由伺服电机会随时控制其位置，以保证在最高速度90米/分钟时运行平稳，不产生过大的振动或噪声。

XZ二维搬运机构采用双X轴机构能保证高速移动同时保持高精度，其有效行程分别为1800mm（X轴）400mm（Z轴），可快速准确地取放装配件。

2 驱动电机与控制

首先根据实际需求确定整个机械臂及其各部件需要达到的最快速度，以及最大加速度值以及最高减速度值等参数。在选择驱动电机时，我们考虑负载转矩与驱动电机会话转矩比，这通常会低于10；而使用伺服电机会话转矩比则低于8。如果转矩比超过这些经验值，我们就需要通过行星齿轮箱或者其他减速装置来降低转矩比，以保证高效率、高精度操作。此外，还需考虑伺服电池最大输出功率应大于或等于所需功率，并且在3000rpm以上才能提供足够强大的力道支持各种复杂操作。

选用的手爪是日本SMC气动手爪，每次可以承受一定数目的零件，同时具有良好的抓握能力。而作为控制核心的是德国Engelhardt F44四轴通用数控控制平台，它具备64路I/O口，可独立执行限位控制任务，并且能够实时监测并响应来自主设备信号，如开门信号、启动信号、主轴停止信号等，从而协调好所有环节进行顺畅、高效地工作流程管理。

3 工作流程

人工把装满待加工活塞的手推车推至升降平台处。

升降平台将整摞拖板升至水平运动轴同一水平面。

水平运动轴取走一托盘及其中的一个活塞，然后将另一个空托盘送入处理区。

XZ二维搬运机构每次取走一个已加工完毕的一托盘中的激光打孔后的铝制圆柱体，将其送往检验台；同时从另一托盘中取出未经激光打孔的一托盘中的铝制圆柱体，将其送回原有的拾起位置继续旋转，使之准备接收新的激光打孔过程。

当全部六十九只圆柱体都被一次性按序编排后，该步骤结束并发出提示音告知司务员该班次任务已经完成并准备更换新班次材料进入再循环生命周期内开始新的编排过程。

经过改造调整，这种自适应式智能机械臂可以用于非立方形物品分类存储，比如药品分级库存管理，或是在日常生活中帮助人们快速准确地分类包装商品。此外，它还能代替人类进行某些危险或繁琐工作，如清洁污染环境中的化学废弃物或处理生物样本，对提高劳動效率有着重要意义。