碼垛機(jī)器人介紹

在很多產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，用機(jī)器人來完成一些生產(chǎn)工序，不僅能提高生產(chǎn)效率，降低成本，更能提高產(chǎn)品質(zhì)量。例如在ESTEE LAUDER公司的唇膏生產(chǎn)過程中，要把唇膏和外殼從拖盤中取出，再把唇膏整潔準(zhǔn)確地裝入殼內(nèi)，并蓋好蓋及擰緊，最后把成品唇膏放入另一拖盤中。還有在許多手機(jī)生產(chǎn)過程中，在一個(gè)托盤上整齊地放置一些裝有手機(jī)外殼、印刷電路板、用塑料袋包裝好的顯示部件。機(jī)器手爪把它們一個(gè)一個(gè)地抓取到傳送帶上，以便進(jìn)行下一步處理，并在最后把已經(jīng)空的托盤搬到空托盤摞上。這類碼垛機(jī)器人被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、包裝、儀表裝配、繼電器生產(chǎn)等眾多行業(yè)，因其結(jié)構(gòu)和工作原理非常類似，而且都以直角坐標(biāo)機(jī)器人為基礎(chǔ)，所以本文先簡介直角坐標(biāo)機(jī)器人，再介紹標(biāo)準(zhǔn)碼垛機(jī)器人及一應(yīng)用案例。

一，直角坐標(biāo)機(jī)器人

直角坐標(biāo)機(jī)器人主要由幾個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸組成，通常分別對(duì)應(yīng)直角坐標(biāo)系中的X軸，Y軸和Z軸。在絕大多數(shù)情況下直角坐標(biāo)機(jī)器人的各個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸間的夾角為直角，通常X軸和Y軸是水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)軸，Z軸是上下運(yùn)動(dòng)軸。直角坐標(biāo)機(jī)器人的核心部件是直線運(yùn)動(dòng)軸，它是由精制鋁型材、齒形帶、直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和伺服電機(jī)等組成。單根運(yùn)動(dòng)軸標(biāo)準(zhǔn)最大行程為5600mm，負(fù)載1～200公斤，定位精度0.05mm，最高運(yùn)動(dòng)速度8米/秒。按照具體應(yīng)用對(duì)定位精度，有效行程，運(yùn)行速度和負(fù)載大小，運(yùn)動(dòng)方式等來選擇相應(yīng)的導(dǎo)軌，并組合成相應(yīng)形式的多維機(jī)器人來完成特定的任務(wù)。按其結(jié)構(gòu)形式有30多種二維和三維機(jī)器人，還可以在Z軸上加上一個(gè)或兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，構(gòu)成四維和五維機(jī)器人。

多臺(tái)直角坐標(biāo)機(jī)器人按特定的組合構(gòu)成，同步完成特定的任務(wù)。碼垛機(jī)器人是最常見的組合，針對(duì)不同的應(yīng)用形成多種標(biāo)準(zhǔn)形式的碼垛機(jī)器人。

二 碼垛機(jī)器人結(jié)構(gòu)

德國百格拉公司在20年的應(yīng)用中形成了一些標(biāo)準(zhǔn)化系列碼垛機(jī)器人。

這類碼垛機(jī)器人主要用于在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中執(zhí)行大批量工件的搬運(yùn)，加工處理及轉(zhuǎn)移等任務(wù)。每個(gè)碼垛機(jī)器人有兩摞或三摞托盤，每摞托盤的數(shù)量和尺寸隨應(yīng)用而定。下面以WMS型機(jī)器人為例來加于分析和介紹。

圖1中，A摞托盤中最上層的那個(gè)托盤被抬起并移動(dòng)到水平位置，此時(shí)托盤及部件的裝載或卸載位置可以通過自由編程來實(shí)現(xiàn)，一個(gè)托盤里的工件處理后被放回原處，當(dāng)然也可以放到另一位置。下面描述其原理性工作過程，首先用傳送帶或手推車把一摞托盤送到A位置，A摞托盤存放要處理的工件。通過工裝使A摞托盤精確定位，手爪（Gripper）在導(dǎo)軌Y軸的帶動(dòng)下下降到最上面拖盤位置，手爪合抓緊拖盤，然后升高到固定高度后停止。此時(shí)由另外一臺(tái)2維XZ軸機(jī)器人對(duì)托盤里的工件進(jìn)行處理。 通常是取出工件到另一個(gè)工作位置上進(jìn)一步處理，處理完畢后再放回拖盤里原來的位置。 待整個(gè)拖盤里的工件全處理完后，這時(shí)導(dǎo)軌X軸移動(dòng)，將處理完的托盤送到B摞托盤位置，下降后放開B摞托盤最上面，然后原路返回，去抓取A摞托盤下一個(gè)待處理的托盤。從第一個(gè)托盤被處理完畢，然后送到B處，返回，再到A處抓取第二個(gè)待處理的托盤，上升到對(duì)其可以進(jìn)行處理的位置，這個(gè)過程就是拖盤交換過程，用時(shí)要小于10秒。整個(gè)過程可以對(duì)導(dǎo)軌X軸、Y軸的運(yùn)行速度、加速度進(jìn)行設(shè)置，降低導(dǎo)軌X軸、Y軸的運(yùn)行時(shí)間，以提高效率，同時(shí)還可沿導(dǎo)軌X方向安裝傳輸帶，組成流水線模式，從而大大提高生產(chǎn)效率。為圖1配套的二維機(jī)器人由一個(gè)X軸和一個(gè)Z軸組成，簡稱XZ機(jī)器人。在XZ機(jī)器人工作中，碼垛機(jī)器人的X軸要配合其工作。XZ機(jī)器人僅可以抓取一排或幾排工件，每抓完一排或幾排工件，碼垛機(jī)器人的X軸就要移動(dòng)，使XZ機(jī)器人僅可以抓取另一排或另幾排工件。如此重復(fù)到抓取完整個(gè)拖盤的工件。

技術(shù)規(guī)格：

技術(shù)規(guī)格/型號(hào) WMS 400 WMS 600 WMS 800
托盤交換時(shí)間 s 10 10 10
托盤負(fù)載總重量 Kg Max.5 Max.20 20-30可選擇
托盤最大尺寸 mm 300×400 400×600 600×800
定位精度 mm ±0.1 ±0.1 ±0.1
總重量 Kg 大約250 大約300 大約350
尺寸（W×D×H）mm 1120×900×1700 1320×1000×1700 1720×1200×1700
電控箱尺寸 mm 600×500×1600 600×500×1600 600×500×1600
提供電壓 V 400V/50Hz/3ph 400V/50Hz/3ph 400V/50Hz/3ph
供應(yīng)氣壓 bar 5-6 5-6 5-6
控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 工控機(jī)/伺服電機(jī) 工控機(jī)/伺服電機(jī) 工控機(jī)/伺服電機(jī)

這是WMS標(biāo)準(zhǔn)碼垛機(jī)器人的結(jié)構(gòu)技術(shù)數(shù)據(jù)，也可以按需定做不同形狀和尺寸的托盤，托盤也可以被旋轉(zhuǎn)。可以擴(kuò)展成多種碼垛機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝載和卸載功能。托盤可以通過傳送帶運(yùn)送也可以是通過推車來送入碼垛機(jī)器人內(nèi)和從中取出。X軸行程，Y軸行程和手爪尺寸及抓取能力都可以按需來設(shè)計(jì)。由于控制系統(tǒng)是IPC，可以方便來改動(dòng)控制程序，來改變運(yùn)行速度和行程等來適用新產(chǎn)品。

結(jié)束語

通過以上對(duì)碼垛機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和工作過程的介紹使大家能夠初步了解這類機(jī)器人的應(yīng)用。由直角坐標(biāo)機(jī)器人組成的碼垛機(jī)器人非常適合這類應(yīng)用，它不僅比其它的機(jī)器人成本低很多，而且效率更高，必將被在更多的行業(yè)被更廣泛的應(yīng)用。