碼垛機器人在儀表生產中的應用方案

在手機、儀表等的一些零件及粉末冶金行業的絕大部分零件都需要大批量的生產。在這些零件的生產過程中和裝配過程中，要從沖床、壓床、注塑機和磨床等取下，要把零部件從一個工序運輸到另一個工序，整個生產過程中還要保護零件表面，為此很多生產廠家就采用德國百格拉公司生產的碼垛機器人來完成這些工作，大量提高了工作效率和產量，還提高了產品質量和經濟效益。例如西門子在手機的生產過程中，法國和德國WIKA公司在壓力表，溫度表和千分表的生產過程中都采用很多臺德國百格拉公司的標準碼垛機器人WMS600，本文就以WIKA公司所有的WMS600為例來介紹，更詳細的資料請與沈陽萊茵機電有限公司李剛聯系。

一 WMS600的組成

WMS600主要由一個供料機構，一個下料機構，托盤搬運機構和一個二維搬運機器人組成。WMS600碼垛機器人每8秒完成一次零件裝到機床上及從機床上取消，10秒以內就完成一次托盤交換，它的工作效率非常高，下面介紹其主要部分。

1 供料機構和下料機構

供料機構是12個托盤落在一起組成的托盤摞，可以由一個人用手推車推入送料軌道內，或由傳送帶傳送到送料軌道內。每個托盤長×寬為400×600mm, 最多可以放置30公斤的零件。當供料托盤里的活塞全部處理完后，其上面的活塞和12個拖盤都被運送到下料機構上了，由人工把空車推出再把一車零件推入，或通過傳送帶自動把下一摞裝滿零件的托盤運動供料軌道內。下料機構和上料機構完全一樣，這里就不再詳細介了。

圖1：WMS碼垛機器人的工作原理圖

2托盤搬運機構

托盤搬運機構由托盤手爪，托盤升降軸和托盤水平搬運軸組成。托盤手爪采用電動手爪，由一臺雙輸出軸步進電機驅動兩個螺紋方向相反的絲杠來控制手指的張開或閉合。托盤升降軸就是由兩根PAS44BB并聯組成的上下運動軸，帶動12個拖盤升降運動。而托盤水平搬運軸則由兩根PAS44BB并聯組成的水平運動軸。

3 二維搬運機器人

由于WIKA公司采用立式數控車所以百格拉公司就采用了一個二維XZ機器人。X軸是PAS42BB，Z軸是LM-A101。對于不同零件采用不同的手爪。該XZ機器人的X軸行程為1.7m, Z軸為0.6m, X軸的最高運行速度為2.2m/s, Z軸的最高運行速度為1m/s。

二 WMS600的工作過程

供料機構和下料機構無論是人工推入軌道內指定位置，還是通過傳送帶運送到軌道內指定位置，都要被定位卡住。在圖1中手爪的寬度是可控的，張開時寬度大于托盤的寬度，而閉合時能夾住托盤的兩邊。而水平運動軸和垂直運動軸可以在整個行程內任意運動。工作時手爪張開，垂直運動軸運動到最高出，然后水平運動軸把手爪運動到供料機構的上方。接著垂直運動軸下降到供料機構最上面拖盤的下部底面，然后手爪閉合把托盤卡住。這時垂直運動軸先升到最高處，然后再通過水平運動軸把托盤的第一列零件運動到與XZ二維搬運機器人的工作平面相重疊處。等待XZ二維搬運機器人逐個把托盤里第一列的零件抓取送到機床上（或其它的設備上），待處理完再把它放回原處。處理完托盤里第一列的零件后再把托盤里第二列的零件運動到與XZ二維搬運機器人的工作平面相重疊處及處理第二列零件。如此處理完托盤里的全部零件后，水平運動軸把托盤先送到下料位置，然后垂直運動軸把托盤下移放到托盤摞的最上面。這時手爪張開后垂直運動軸升高，然后去上料處去抓取另一個托盤，完成托盤交換的時間通常小于8秒。完成托盤交換后處理下一個托盤的零件，如此以此進行下去，直到處理完最后一個托盤上的全部零件。

整個機器人控制系統采用百格拉公司TLCC CAN總線控制系統，通過CANBus控制各個軸的運動。各個軸的驅動采用帶CANBus總線控制功能的伺服電機驅動系統TLC534。TLCC作為主站通過 CAN總線可以控制幾十個從站（TLC534），每10ms一個控制周期。每個軸所配的行星減速機都是德國Neugart公司的PLE系列精密行星減速機。整個系統采用4個PLE系列精密行星減速機和4個可編程，帶運動控制功能的智能伺服驅動器系統TLC534。

三 WMS600碼垛機器人的優點

1 如圖2所示，可以很方便擴展為三摞或四摞系統。

2 可以用于上料，或下料，或中間存儲機器，

3 可以使用零件旋轉單元，便于上料，下料

4 可以按不同零件，訂制形狀和材質合適的托盤，

5 采用CANBus控制方式，更零件，更可靠，

6 托盤升降軸和水平運動軸每次運動的距離可以任意編程，

圖2：擴展成三摞托盤的碼垛機器人原理圖

四 展望