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:
每个循环机器人的移动距离?
需要多频繁切换点位?
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:
搭载哪款机器人?
需要覆盖哪些机床或工位?
需要多大行程?
机器人、工装、工件总重量是多少?
点位切换需要多快速度?
轨道是定点移动,还是与机器人协同联动?
现有控制器或 PLC 型号?
哪些线缆、气管需要随动?
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。