碼垛機(jī)器人在工業(yè)搬運(yùn)上的應(yīng)用設(shè)計(jì)

前言：

在很多產(chǎn)品的包裝生產(chǎn)線上，要把這些產(chǎn)品定量裝入紙盒箱內(nèi)，然后要人工從傳送帶上把封好的紙盒箱搬運(yùn)到拖盤上，從很多工業(yè)品到眾多日用品的包裝箱，其體積差異較大，每個箱子也從幾公斤到幾十公斤重不等。為了適應(yīng)這些重復(fù)性高，高強(qiáng)度、高速度、高效率的搬運(yùn)碼垛工作，沈陽萊茵機(jī)電有限公司為一些用戶設(shè)計(jì)制造了不同規(guī)劃和工作節(jié)拍的紙盒箱搬運(yùn)碼垛機(jī)器人，下面就以為大型上市企業(yè)設(shè)計(jì)制造的一種搬運(yùn)碼垛機(jī)器人為例來介紹。

一、項(xiàng)目要求

1、技術(shù)參數(shù)

搬運(yùn)單體負(fù)載≤5KG，一次搬運(yùn)五箱，一次總搬運(yùn)重量≤25KG箱體尺寸有五種規(guī)格

托盤尺寸1700*1700，1500*1500

2、工作節(jié)拍

紙箱從傳送帶上輸送出來，以每約2秒鐘一箱的速度堆碼到托盤上，每分鐘至少完成25箱碼垛

3、碼垛要求

搬運(yùn)紙箱的尺寸不同，在托盤每一層的碼放方式也不相同，碼放方式的要求是在托盤尺寸內(nèi)每層盡可能多的擺放紙箱，整個托盤碼垛完的總高度大約1900mm，托盤四周的紙箱僅可能平穩(wěn)，要保證運(yùn)輸過程中平穩(wěn)不倒。

二、 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)用戶要求，采用了圖2所示的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的三維搬運(yùn)碼垛機(jī)器人和帶水平任意轉(zhuǎn)動的吸盤手爪，每次抓取4-5個紙箱，由于手爪可以任意水平轉(zhuǎn)動，這樣就可以按要求把紙箱轉(zhuǎn)動90度或不轉(zhuǎn)動碼放到托盤上。還有上層紙箱與下層紙箱相互壓住，這樣整個托盤上的紙箱在后續(xù)的運(yùn)輸中很平穩(wěn)。

1、機(jī)器人結(jié)構(gòu)

水平運(yùn)動X軸：采用兩根有效行程為2500mm的PAS43BB，

水平運(yùn)動Y軸：采用兩根有效行程為1800mm的PAS43BB，

上下運(yùn)動Z軸：采用壹根有效行程為1900mm的LM-A43BB，

2、吸盤系統(tǒng)

根據(jù)紙箱的透氣性，重量和搬運(yùn)速度要求，選擇4個吸盤為一組來吸取1個紙箱，共需要5組吸盤來實(shí)現(xiàn)一次最多吸住5個紙箱，5組吸盤可獨(dú)立控制，實(shí)現(xiàn)分抓分放 。有關(guān)吸盤類的詳細(xì)資料請沈陽萊茵機(jī)電的陳紹博先生聯(lián)系。

3、控制系統(tǒng)

碼垛機(jī)器人采用PLC和觸摸屏的上位機(jī)控制系統(tǒng)，驅(qū)動伺服電機(jī)來控制機(jī)器人快速準(zhǔn)確的定位，控制以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分功能簡介：

觸摸屏—PLC—伺服電機(jī)—減速機(jī)—執(zhí)行機(jī)構(gòu)

信號檢測—每個軸的兩端安裝限位開關(guān)，對機(jī)器人有一定的保護(hù)作用；

4、抓取方式和擺放方案

根據(jù)不同尺寸的箱子，設(shè)計(jì)不同的擺放方案和次序，下圖為其中一例：

一次抓取5個紙箱，然后放置到托盤上。圖中托盤上標(biāo)記有1，2，3和4的紙箱分別是一次抓取到。抓5，6，7和8的紙箱時，可以一次抓4個紙箱，先放下2個紙箱，然后手爪升高一點(diǎn)后轉(zhuǎn)動90度再放到相鄰的位置上，托盤上標(biāo)記有5，6，7和8的紙箱就是兩次抓取放置的。

5成功應(yīng)用

根據(jù)不同箱子，實(shí)際設(shè)計(jì)擺放次序

優(yōu)化運(yùn)動節(jié)拍

最終實(shí)現(xiàn)10.4秒擺放5個箱子

三、總結(jié)

1、紙箱的搬運(yùn)過程中各個環(huán)節(jié)的匹配是非常重要的

要根據(jù)搬運(yùn)紙箱的重量，體積，搬運(yùn)方式，搬運(yùn)速度，加速度和減速度值考慮來選擇吸盤的吸力，手爪要根據(jù)具體使用要求來設(shè)計(jì)其尺寸，吸盤數(shù)量和吸盤位置。特別是搬運(yùn)碼垛過程中有旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)時要給出足夠的吸力安全系數(shù)， 確保在搬運(yùn)過程中紙箱不能產(chǎn)生微小的位移，絕不允許搬運(yùn)過程中紙箱吸不牢掉下來的或與吸盤間產(chǎn)生位移。

2、應(yīng)用結(jié)果及展望

從1996年以來，萊茵機(jī)電采用百格拉公司標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的產(chǎn)品，已安裝調(diào)式過數(shù)百臺類似的三維機(jī)器人交鑰匙工程。標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)器人可以采用不同的手爪和夾具，廣泛推廣到很多小工業(yè)零件，化妝品，工藝品，藥品，食品，家電等產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，檢測，裝配等過程中完成碼垛，裝箱，供料，下料，檢測，裝配，擰螺絲，壓入，打標(biāo)等任務(wù)。