负载图不是 “姿态校验图”,它校验【法兰上 TOOL 的质量 + 重心位置 (L,Z)】;姿态(臂伸展远近、高低)是另外一套轴力矩校核,由 RobotLoad / 控制器内部力矩模型评估,很多集成商在这里混淆。
坐标系基准:J6 法兰面中心,Z 轴向外(朝向夹具),XY 是法兰径向
\(L=\sqrt{X_c^2+Y_c^2}\):重心径向偏心(XY 平面离法兰中心距离,m)
Z:重心沿法兰 Z 向外伸出距离(m)ABB
一、看懂负载图坐标轴
负载图是包络曲线,同一张图默认带一个基准惯量 J0;
横轴:Z(重心外伸)
纵轴:L(径向偏心)
曲线内部包围区域:允许区;落在曲线外面:不允许
图上会有多条曲线,区分 Wrist Up(腕上翻) / Wrist Down(腕下翻) 两组负载边界,IRB4600 这类机型腕向下的负载能力更强一点
重要前提: 负载图只约束法兰末端工具(tooldata);上臂附加负载 Arm Load、机架底座附加 base Load(你的升降转接板)是独立限值,不在负载图里面!分开核对
二、手工查表判定步骤
算出 TOOL 总质量 m(夹具 + 工件,kg)
三维模型 / 称重算出重心相对于 J6 法兰:\(X_c,Y_c,Z_c\),计算:
\(L=\sqrt{X_c^2+Y_c^2}\) 3. 在负载图上找到坐标点 \((Z,\ L)\)
点落在曲线内侧:该 m 下,重心位置满足负载图;
点落在曲线外面:直接判定不允许,不能用;
再核对 J5、J6 惯量公式(IRB4600‑40/2.55):
\(\begin{align*} Ja5 &= m\cdot((Z+0.135)^2 + L^2) + \max(J_{ox},J_{oy}) \le 20\ \mathrm{kg\cdot m^2}\\ Ja6 &= m\cdot L^2 + J_{oz} \le 15\ \mathrm{kg\cdot m^2} \end{align*}\)
\(J_{ox},J_{oy},J_{oz}\) = 夹具 + 工件绕自身重心的惯量ABB
即使点在负载图里面,惯量超上限依然属于过载,不允许!负载图 + 惯量两个条件同时满足才算合格。
负载图的隐藏坑:手册上这张图,本身是在基准惯量 J0 条件下画出来的;如果你夹具惯量远大于手册基准 J0,同一点 (Z,L) 也会超标,不能只看图,必须算 Ja5/Ja6
三、负载图 和 “机器人姿态” 的关系
负载图不看 J1/J2/J3 伸得多远、侧向姿态,它只管【工具本身重心在哪里】; 姿态影响的是 J1~J3 的关节力矩、整机倾覆,不在 Load Diagram 里体现!
举个例子(IRB4600):
同一套夹具(m=30kg,L=0.05m,Z=0.1m,在负载图内、惯量合格) ① J1=0°,J2/J3 收拢靠近本体:J2/J3 力矩很小,完全安全 ② J1 转到侧向 ±180°、J2/J3 全伸到最大半径:负载图依然是合格的,但是 J2、J3 轴力矩会被拉满,甚至力矩超限, 结论:负载图 ≠ 姿态力矩校验;负载图是手腕静态偏心包络,姿态带来的大臂力矩、动态冲击、倾覆,要交给 RobotLoad 插件做全姿态力矩评估.
四、RobotLoad 插件标准校核流程
RobotLoad = 负载图校验 + 全轴力矩(含姿态)+ 惯量一体化评估,是 ABB 官方认可用于质保的工具
RobotStudio 建好 IRB4600-40/2.55,导入夹具 STEP
RobotLoad 新建 Load Case,录入:
Tool(法兰夹具工件)
Arm Load(阀岛、管线包固定在上臂)
base Load(升降台转接法兰,J1 转盘上附加件)
导入关键姿态点位(你最危险的极限姿态:J1 侧向极限、臂全伸满载、低位下压姿态)
计算,输出三项结论:
Load Diagram check:OK / Not OK
J5、J6 惯量百分比
各轴(J1~J6)在该姿态下持续力矩、急停峰值力矩占额定比例
只有:负载图 OK + 惯量 OK + 所有姿态下各轴力矩不超持续 / 峰值限值,整套工况才合规
五、示教器 LoadIdentify 能干什么、不能干什么
LoadIdentify 可以跑标定运动,自动识别 tool 的 m /cog/ 惯量,写入 tooldata; 它不会自动对照负载图、不会评估 J1-J3 姿态力矩,识别出来参数照样可能落在负载图外面,或者极限姿态轴力矩超标,很多现场踩这个坑,以为识别完就万事大吉。
六、分两层校验清单
第一层:手腕负载包络(负载图 + J5/J6 惯量)
只和夹具、工件重心有关,和臂伸开多大无关
Tool 质量、L、Z 落在负载曲线内
Ja5、Ja6 ≤手册上限
Arm Load、base Load 不超独立重量限值(IRB4600 机架 base Load 最大 35kg)
第二层:姿态相关校核
极限姿态(J1 侧向极限、全伸展)J1~J6 持续力矩、急停冲击力矩
整机倾覆力矩(底座 + 升降台地脚校核,机械结构)
动态加速度、减速冲击放大系数.


