碼垛機器人在工業(yè)搬運上的應用設計

前言：

在很多產品的包裝生產線上，要把這些產品定量裝入紙盒箱內，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。為了適應這些重復性高，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、技術參數

搬運單體負載≤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、 設計方案

根據用戶要求，采用了圖2所示的標準化、模塊化的三維搬運碼垛機器人和帶水平任意轉動的吸盤手爪，每次抓取4-5個紙箱，由于手爪可以任意水平轉動，這樣就可以按要求把紙箱轉動90度或不轉動碼放到托盤上。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、機器人結構

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組吸盤來實現一次最多吸住5個紙箱，5組吸盤可獨立控制，實現分抓分放 。有關吸盤類的詳細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)，驅動伺服電機來控制機器人快速準確的定位，控制以及執(zhí)行機構各部分功能簡介：

觸摸屏—PLC—伺服電機—減速機—執(zhí)行機構

信號檢測—每個軸的兩端安裝限位開關，對機器人有一定的保護作用；

4、抓取方式和擺放方案

根據不同尺寸的箱子，設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動90度再放到相鄰的位置上，托盤上標記有5，6，7和8的紙箱就是兩次抓取放置的。

5成功應用

根據不同箱子，實際設計擺放次序

優(yōu)化運動節(jié)拍

最終實現10.4秒擺放5個箱子

三、總結

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，手爪要根據具體使用要求來設計其尺寸，吸盤數量和吸盤位置。特別是搬運碼垛過程中有旋轉和翻轉時要給出足夠的吸力安全系數， 確保在搬運過程中紙箱不能產生微小的位移，絕不允許搬運過程中紙箱吸不牢掉下來的或與吸盤間產生位移。

2、應用結果及展望

從1996年以來，萊茵機電采用百格拉公司標準化、模塊化的產品，已安裝調式過數百臺類似的三維機器人交鑰匙工程。標準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，家電等產品的生產制造，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，打標等任務。