码垛机器人在活塞生产中的应用方案

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活塞是一种需要大批量生产的产品，而在整个生产过程中需要表面处理，车加工，镗孔和铣加工等。在这些工序间需要把活塞从一个机床运输到另一台机床去加工，需要把加工完的零件运去表面处理，需要把合格品装箱运输等。这些工序间的活塞转送工作量非常大，有的工序加上自动上下料操作才8秒劳动强度大，很费人工，人工上料效率低易出质量问题（没有装好活塞），人工下料有时还损伤活塞表面。为此有些活塞生产厂家就采用很多德国百格拉公司生产的码垛机器人来完成这些工作，不仅提高了工作效率和产量，还提高了产品质量和经济效益。作为例子本文就介绍位于德国扭伦堡的Federal Mogul公司所采用的百格拉公司的标准码垛机器人MS600.
       
        一、MS600的组成
       
        MS600主要由一个供料机构，一个下料机构，托盘搬运机构和一个二维搬运机器人组成。MS600码垛机器人每8秒完成一次零件装到机床上及从机床上取消，7秒就完成一次托盘交换，它的工作效率非常高，下面介绍其主要部分。
       
        1供料机构
       
        供料机构由一个人工手推车和拖盘升降部分组成。人工手推车上面放着12个装满活塞的钢网筐，12个钢网筐上下互相配合平稳放置在小推车上特定的位置上。在人工推手推车运输时12个钢网筐平稳牢固。每个钢网筐的长×宽×高为545×310×95mm，带有15个格，每个格里放置一个大约350克的活塞。一个手推车共放置有180个活塞，活塞总重量大约为63公斤。工作时人工把小推车推入MS600的送料轨道内，前面顶到特定的位置传感器上。当供料手推车上的活塞全部处理完后，其上面的活塞和12个钢网筐都被运送到下料机构上了，要人工把空车推出，再把一装满活塞的车推入供料轨道内。
       
        2下料机构
       
        下料机构和上料机构完全一样，但由人工推入MS600的送料轨道内时是空车，它上面没有推盘和活塞。当把供料机构上一托盘活塞全部加工完放回原位置后，就把该托盘放到下料推车上。当12个托盘里的活塞全部处理完及放到下料车上后，要人工把它推出来送走，再把一空车推入下料轨道内。
       
        3托盘搬运机构
       
        托盘搬运机构由两个托盘升降轴和托盘水平搬运轴组成。托盘升降轴就是由两根PAS42BB并联组成的上下运动轴，带动12个拖盘升降运动。而托盘水平搬运轴则由两根PAS42BB并联组成的水平运动轴。三个运动轴都由伺服电机控制。
       
        4二维搬运机器人
       
        由于Federal Mogul公司采用立式数控车所以百格拉公司就采用了一个二维XZ机器人。X轴是PAS42BB，Z轴是LM-A101.为了便于抓取活塞百格拉公司设计了带辅助定位的4指手爪。该XZ机器人的X轴行程为1.2m， Z轴为0.4m， X轴的最高运行速度为2m/s， Z轴的最高运行速度为1m/s.
       
        二MS600的工作过程
       
        供料机构和下料机构里有相同的托盘提升机构。当把供料小车推入轨道内后，托盘提升机构就从最下面的托盘开始全部拖住，按要求每次把整摞托盘提升一个托盘厚度，保证最上面的推盘可以被拖盘水平运动机构拖住及水平运动。工作时托盘提升机构把最顶部第一个拖盘升高到比水平运动轴高出一定高度后停止，然后托盘水平运动机构向第一个托盘运动，使托盘水平运动机构所带的拖板处于第一个拖盘下面。然后升降机构下降使第一个拖盘处于水平运动机构的拖板上。然后升降机构升高10mm，接着水平运动机构向回运动把该托盘带到二维XZ机器手前面。XZ二维机器手先逐个搬运第一排的零件，搬运后处理完再放回原处。当一排零件被处理完后，水平运动轴再向前运动使第二排的零件处于机器手可以抓取的位置上。如此类推值得处理完最后一排的零件后，水平运动轴再把该托盘送回到下料机构的升降机构上，然后升降机构下降一个托盘的高度，等待下一个托盘。这时供料机构升高，水平运动机构取下一托盘，这就是托盘交换过程。完成托盘交换后处理下一个托盘的零件，如此进行下去，直到处理完最后一个托盘上的全部零件。
       
        三控制系统部分
       
        整个机器人控制系统采用百格拉公司TLCC CAN总线控制系统，通过CANBus控制各个轴的运动。各个轴的驱动采用带CANBus总线控制功能的伺服电机驱动系统TLC534.TLCC作为主站通过CAN总线可以控制几十个从站（TLC534），每10ms一个控制周期。每个轴所配的行星减速机都是德国Neugart公司的PLE系列精密行星减速机。整个系统采用5个PLE系列精密行星减速机和5个可编程，带运动控制功能的智能伺服驱动器系统TLC534。
       
        四展望
       
        本文是介绍码垛机器人系统在活塞生产线中的应用，百格拉公司还为许多种类零件的车，铣，磨和镗孔等加工设备配置了类似的供料下料机器人系统。这类码垛机器人系统主要由直角坐标机器人组成，它们的主要特点是简单，易懂，便于控制，实用，成本低，效率高，在欧美被广泛应用于化妆品，食品，手机，传感器，玩具，仪表等生产中。希望对上面一种结构形式的码垛机器人的介绍使用户理解采用它们。我们还有10多种其他结构的上料下料和码垛类机器人系统，百格拉公司二十年来生产了数千台套类似的机器人。