碼垛機器人在工業(yè)搬運上的應(yīng)用設(shè)計
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,高強度、高速度、高效率的搬運碼垛工作,沈陽萊茵機電有限公司為一些用戶設(shè)計制造了不同規(guī)劃和工作節(jié)拍的紙盒箱搬運碼垛機器人,下面就以為大型上市企業(yè)設(shè)計制造的一種搬運碼垛機器人為例來介紹。
一、項目要求1、技術(shù)參數(shù)
搬運單體負(fù)載≤5KG,一次搬運五箱,一次總搬運重量≤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),要保證運輸過程中平穩(wěn)不倒。
二、 設(shè)計方案
根據(jù)用戶要求,采用了圖2所示的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的三維搬運碼垛機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)的運輸中很平穩(wěn)。
1、機器人結(jié)構(gòu)
水平運動X軸:采用兩根有效行程為2500mm的PAS43BB,
水平運動Y軸:采用兩根有效行程為1800mm的PAS43BB,
上下運動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組吸盤來實現(xiàn)一次最多吸住5個紙箱,5組吸盤可獨立控制,實現(xiàn)分抓分放 。有關(guān)吸盤類的詳細(xì)資料請沈陽萊茵機電的陳紹博先生聯(lián)系。
3、控制系統(tǒng)
碼垛機器人采用PLC和觸摸屏的上位機控制系統(tǒng),驅(qū)動伺服電機來控制機器人快速準(zhǔn)確的定位,控制以及執(zhí)行機構(gòu)各部分功能簡介:
觸摸屏—PLC—伺服電機—減速機—執(zhí)行機構(gòu)
信號檢測—每個軸的兩端安裝限位開關(guān),對機器人有一定的保護作用;
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,實際設(shè)計擺放次序
優(yōu)化運動節(jié)拍
最終實現(xiàn)10.4秒擺放5個箱子
三、總結(jié)1、紙箱的搬運過程中各個環(huán)節(jié)的匹配是非常重要的
要根據(jù)搬運紙箱的重量,體積,搬運方式,搬運速度,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)計其尺寸,吸盤數(shù)量和吸盤位置。特別是搬運碼垛過程中有旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)時要給出足夠的吸力安全系數(shù), 確保在搬運過程中紙箱不能產(chǎn)生微小的位移,絕不允許搬運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)百臺類似的三維機器人交鑰匙工程。標(biāo)準(zhǔn)化的機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)。