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机器人第七轴系统 —— 扩大作业范围的直线轨道

第七轴机器人系统可带动整台机器人沿直线轨道移动,单台机器人即可覆盖多台机床、工位、托盘或大型工件。在 RBTX,您可以对比不同厂商预制款与可定制机器人直线轨道,适配协作机器人、SCARA 机器人及工业机器人。

什么时候机器人需要配置第七轴?

当固定安装的机器人作业半径不足时,就可以选用第七轴。 无需在每个工位单独部署一台机器人,一台机器人可在多个点位之间移动。该方案能提升机器人利用率,打造更灵活的自动化布局。

典型应用场景:

  • 两台及以上机床的上下料

  • 工位之间物料转运

  • 长距离取放转移

  • 码垛与拆垛

  • 多工位装配

  • 大型工件检测

  • 长工件涂胶、焊接或加工

  • 机器人点位可调整的柔性工作站

机器人直线轴尤其适合工序依次执行的场景。如果两项作业需要同步运行,则选用两台独立机器人会更合适。

如何选择适配机器人的第七轴?

选型第一步,确认机器人厂商与具体型号。 机器人安装底座、承载能力、电机、控制器以及软件通讯接口,都必须与机器人匹配。轻载协作机器人专用直线导轨,和大型工业机器人配套轨道规格完全不同。

RBTX 提供适配以下机器人系列的预制方案:

  • 易格斯 robolink DP

  • 易格斯 ReBeL

  • 爱普生 SCARA 机器人

  • 爱普生 VT6

  • 不同规格的优傲协作机器人

同时也可提供适配 ABB 等其他品牌机器人的方案,具体配置取决于机器人型号与应用工况。

选型问题

选型意义

搭载哪款机器人?

安装板与控制接口必须匹配机型

机器人自重多少?

轨道承载整台机器人

搭载何种末端工具?

夹爪、相机等工装会增加移动负载

工件重量是多少?

工件重量需计入总移动负载

机器人需要移动多长行程?

决定轨道有效行程

点位切换需要多快速度?

移动时间会影响节拍

轨道采用何种控制方式?

机器人控制器、PLC、电机控制器需要协同工作

轨道需要承载多大重量?

机器人第七轴不只是搬运工件,而是承载整套机器人装置。 移动负载包含:

  • 机器人本体

  • 机器人安装底板

  • 夹爪或工艺工装

  • 工件

  • 相机与传感器

  • 线缆与气管

  • 其他安装在机器人上的附属设备

负载简易计算公式: 移动负载 = 机器人本体 + 工装 + 工件 + 移动附件

不能仅依靠机器人额定负载来选型轨道。 重心位置同样关键:长工装相比同等重量的紧凑型工装,会给轨道带来更大应力。 选购机器人移动单元前,需要收集整套移动装置的重量与基础外形尺寸。

机器人需要多大行程?

行程指机器人沿轨道可移动的总距离。 测量时不要只统计两台机床之间的距离,还需要考虑机器人作业半径、每个取料 / 放料 / 上料 / 加工点位的精确位置。

需要重点测量项目:

  • 工位之间距离

  • 滑台上机器人底座安装位置

  • 机器人作业半径

  • 取料与下料点位

  • 轨道两端预留空间

  • 与墙体及周边设备的间距

  • 拖链与线缆布置所需空间

  • 未来新增工位预留空间

应用场景

行程考量要点

两台机床上下料

两台机床上料点位之间距离

多托盘作业

整套托盘区域总宽度

长工件加工

工艺覆盖区域总长

多装配工位对接

首工位至末工位距离

预留后期改造

所需距离增加合理余量

轨道并非越长越好。长轨道占用更大场地,在支撑结构、对中调试、线缆管理和安装方面工作量更大。 按照工艺实际需求选择行程,并预留合理调整余量。

第七轴运行速度如何选型?

所需速度取决于机器人切换点位的频次。 机床上下料场景中,工位之间移动时间会直接影响产能;检测、装配这类慢速工艺,轨道最高速度则没有那么关键。

需要确认三点:

  1. 每个循环机器人的移动距离?

  2. 需要多频繁切换点位?

  3. 单次移动允许的时间?

最高速度只是其中一项指标,加速、减速与定位同样会占用时间。 如果机器人大部分周期都在等待机床、输送线或人工操作,单纯提升外部轴速度,无法改善整体工艺节拍。 评估时看完整循环节拍,不要只关注轨道最大速度。

轨道定位精度要求是多少?

定位精度由工艺决定。 基础物料搬运,机器人只需抵达对应工位大致区域;装配、检测、小件搬运场景,则要求更高的定位重复性。

应用场景

轨道定位重要程度

基础物料搬运

要求一般

机床上下料

停止位置的重复性很关键

精密装配

整套系统精度要求高

视觉引导取放

相机可补偿工件最终位置偏差

涂胶或焊接

平稳协同运动性能很重要

不能单独评估直线轨道。机器人、轨道支撑、工装、夹具以及工件摆放位置,都会影响最终加工效果。

机器人第七轴如何控制?

轨道配备电机与配套控制系统。 根据方案不同,可通过以下方式接入:

  • 机器人控制器

  • DI/O

  • PLC

  • 独立电机控制器

  • 厂商专用软件

  • 预制编程模块

轨道有两种常用工作模式。

在固定点位间移动

轨道运行至预设位置,例如 1 号机床、2 号机床、托盘位或原点。到达目标位置后,机器人再执行作业。 适合场景:

  • 机床上下料

  • 多个固定工位

  • 托盘更换

  • 简单取放转移应用

机器人与轨道协同运动

高级应用场景下,机器人与轨道作为一套系统同步联动。 适合场景:

  • 长焊缝焊接

  • 大型工件涂胶

  • 长工件检测

  • 需要连续运动的工艺

协同运动相比点位移动,需要更多前期规划与编程。例如 ABB 将轨道运动定义为外部轴,可与机器人本体轴做联动控制。

选型前确定需求:轨道仅在工位之间点位移动,还是需要在机器人作业过程中同步运动。

一套完整机器人直线轨道包含哪些部件?

单根导轨不等于完整第七轴方案。 根据产品配置,以下部件可能随套供货,或需单独采购:

  • 直线轨道

  • 移动滑台

  • 电机

  • 电机控制器

  • 机器人安装板

  • 线缆与接头

  • 拖链

  • 原点 / 限位传感器

  • 安装紧固件

  • 软件或编程模块

部件

核查要点

机器人转接板

是否匹配对应机器人型号?

电机

是否满足负载与速度要求?

控制器

是否包含,通讯方式?

拖链

随套供货还是单独购买?

线缆

长度、接头规格是否适配?

轨道支撑

是否需要机架、底座或地面安装支架?

软件

是否需要额外编程或 license 授权?

外观相近的两款产品,配套部件可能差异很大,请对比整套供货范围,不要只看导轨本身。

线缆管理为何重要?

机器人移动时,配套线缆与气管会随机器人一起运动。 包含:

  • 机器人动力线缆

  • 控制与数据通讯线缆

  • 夹爪线缆

  • 相机线缆

  • 气动软管

  • 其他工艺管路

拖链用于在机器人直线轨道上收纳管路,防止线缆松垮、过度弯折或破损。

采购前确认:

  • 哪些线缆、气管需要随动?

  • 所需线缆长度?

  • 使用哪种接头?

  • 是否需要气动供气?

  • 是否配套拖链?

  • 是否预留新增线缆空间?

线缆管理会显著影响安装工作量与项目总成本。

ABB 及其他品牌机器人配套第七轴

ABB 第七轴可带动 ABB 机器人在机床、托盘、工位或大型工件点位之间移动。 机器人具体型号至关重要,紧凑型机器人配套轨道和大型工业机器人的需求完全不同。

其他品牌同理。兼容方案选型需要以下信息:

  • 机器人品牌与型号

  • 机器人自重

  • 工装 + 工件重量

  • 所需行程

  • 移动速度要求

  • 现有控制器

  • 安装姿态

  • 线缆、气管配置

  • 可用安装空间

ABB 将这类设备称为轨道运动系统,用来扩大机器人工作范围,实现单台机器人服务多台机床。 即使没有现成预制款,在评估工况与机器人型号后,依然可以定制适配的机器人外部轴。

第七轴、更大规格机器人,还是两台机器人?

第七轴不是扩大作业范围的唯一方案。

方案

适用场景

大作业半径机器人

固定点位,需要覆盖大范围区域

搭载第七轴的机器人

需要依次服务多个工位

两台机器人

多项任务必须同步执行

变更机器人安装位置

调整布局即可补足作业半径不足

第七轴可以让一台机器人完成多项任务,但机器人在工位间移动会占用时间。 两台机床需要同时上料时,双机器人方案更合适;若机床之间存在等待时间,则一台搭载直线轨道的机器人就可兼顾两台设备。

不同应用对应的配置方案

应用场景

核心选型要点

两台机床上下料

行程、移动时间、机床信号交互

多托盘作业

作业范围、总移动负载

长工件加工

轨道长度、运动控制方式

沿线取放转移

速度、停止点位数量

多工位装配

定位重复性、快速换产能力

相机检测

定位稳定性、线缆走线

柔性工作站

可扩展性、方便重新组态

第七轴机器人系统成本构成

总成本取决于机器人型号、行程、移动负载、速度、控制器以及配套组件。

成本分类

包含部件

机械轨道

导轨、导向件、滑台

驱动单元

电机、减速机、电机控制器

机器人连接

转接法兰、安装底板

线缆管理

拖链、线缆、气管

控制部分

DI/O、软件、附加模块

安装

支撑机架、地面固定、对中调试

系统集成

编程、自动化系统对接

低价导轨如果不含电机、控制器、转接板或拖链,后续还会产生额外采购费用。 预制成套产品采购单价更高,但工程调试与装配工作量更少。请对比完整供货范围。

机器人第七轴选型步骤

按顺序回答以下问题,完成选型:

  1. 搭载哪款机器人?

  2. 需要覆盖哪些机床或工位?

  3. 需要多大行程?

  4. 机器人、工装、工件总重量是多少?

  5. 点位切换需要多快速度?

  6. 轨道是定点移动,还是与机器人协同联动?

  7. 现有控制器或 PLC 型号?

  8. 哪些线缆、气管需要随动?

  9. 轨道配套包含哪些部件?

基于以上信息,即可缩小范围,筛选少量适配系统。


常见问题

什么是机器人第七轴?

第七轴是一套附加直线运动系统,带动整台机器人移动,沿轨道拓展机器人作业范围。

第七轴等同于机器人直线轨道吗?

两个术语常用来指代同一类产品。完整机器人直线轨道包含导轨,还可能附带滑台、电机、控制器、转接板与线缆管理组件。

任何机器人都可以安装在第七轴上吗?

不能直接通用。轨道承载能力、机器人转接板、外形尺寸、电机和控制系统,必须匹配机器人具体型号。

有适配 ABB 机器人的第七轴吗?

有,可以配置 ABB 机器人第七轴系统。选型需要确认机器人型号、总移动负载、行程与控制接口。

其他品牌机器人是否有直线轨道?

有。除预制成品外,很多协作机器人、工业机器人都可定制配套方案。

负载容量如何计算?

需要计入机器人本体、安装底板、夹爪、工件、传感器以及其他随动设备,不能只参考机器人额定负载。

需要多大行程?

行程依据机器人需要到达的作业点位确定,同时还要考虑机器人作业半径、安装位置、轨道两端空间和线缆布置。

第七轴是否需要独立控制器?

取决于产品。部分轨道通过机器人控制器或数字信号对接,还有部分需要独立电机控制器。

机器人和轨道可以同步运动吗?

可以,控制系统支持协同运动时即可实现。简单工况下,轨道先移动至固定点位,机器人再执行作业。

拖链一定包含在供货范围内吗?

不一定。选型时确认系统是否包含拖链、线缆、气管与接头。

什么场景选用两台机器人,优于单台轨道机器人?

多项作业需要同步执行时适合双机器人;轨道机器人适合单台机器人依次服务多个工位的场景。