碼垛機(jī)器人應(yīng)用、故障處理及性能優(yōu)化

張　印

[摘要]介紹工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用,著重介紹碼垛機(jī)器人在煙草行業(yè)應(yīng)用的故障現(xiàn)象及如何解決,并提出性能優(yōu)化方案。

[關(guān)鍵詞]碼垛機(jī)器人 煙箱 碼垛 拆垛 故障 性能 程序 優(yōu)化 物流自動化

中圖分類號:TP2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0810020-02

一、概述

隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高,工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用也越來越廣泛。主要應(yīng)用于汽車工業(yè)、電氣機(jī)械制造業(yè)、航空航天工業(yè)、化工工業(yè)、建筑業(yè)、海洋開發(fā)以及其它行業(yè)。工業(yè)機(jī)器人在我國煙草行業(yè)的應(yīng)用出現(xiàn)在90年代中期,卷煙廠采用碼垛機(jī)器人對其卷煙成品進(jìn)行碼垛作業(yè),用AGV(自行走小車)搬運成品托盤,節(jié)省了大量人力,減少了煙箱破損,提高了自動化水平。

二、工業(yè)機(jī)器人在煙草行業(yè)的應(yīng)用

我國煙草行業(yè)多年來不斷加強(qiáng)技術(shù)改造,促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步,重點卷煙企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備已達(dá)到國際90年代水平。先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備必須配備與之相應(yīng)的管理方法和后勤保障系統(tǒng),才能真正發(fā)揮設(shè)備的高效益,如卷煙原、輔料的配送,就需要先進(jìn)的自動化物流系統(tǒng)來完成,傳統(tǒng)的人工管理,人工搬運極易出錯,又不準(zhǔn)時,已不能適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要。因此大多煙草企業(yè)采用工業(yè)機(jī)器人來搬運成品、輔料,取得了很好的效果。目前煙草行業(yè)使用的工業(yè)機(jī)器人有:直角坐標(biāo)式機(jī)器人、關(guān)節(jié)式機(jī)器人和極坐標(biāo)式機(jī)器人。

(一)成品碼垛

煙草行業(yè)使用的托盤一般采用1000×1200×150(mm)的木制托盤或塑料托盤。每個托盤碼垛成品煙件數(shù)分別有20、24、28和30件,我們常用的是24件。其碼垛方式見圖1。

機(jī)器人的布置方法有以下幾種:1.一臺封裝箱機(jī)對應(yīng)一臺碼垛機(jī)器人。其優(yōu)點是裝封箱機(jī)出來的成品可直接進(jìn)行碼垛,無需進(jìn)行品牌識別;缺點是機(jī)器人利用率低。2.一臺機(jī)器人碼垛兩種品牌的成品。關(guān)節(jié)式機(jī)器人由于碼垛效率高,可同時對兩種品牌的成品進(jìn)行碼垛。為了區(qū)分品牌,需要設(shè)置條碼識別器,通過條碼識別器辨認(rèn)品牌后,機(jī)器人可自動碼垛到相應(yīng)托盤上。3.一臺機(jī)器人多個碼垛工位。在品種多流量小的情況下,一臺機(jī)器人可完成多種品牌的碼垛作業(yè),關(guān)鍵是在機(jī)器人作業(yè)范圍內(nèi)布置多個托盤用來碼垛。但機(jī)器人周圍碼垛托盤越多,空間就越緊張,布置難度也就越大。

(二)成品拆碼

成品拆碼是將機(jī)器人碼垛好的成品托盤,在發(fā)貨時由機(jī)器人來拆碼。拆碼的技術(shù)難度要大于碼垛,主要原因是原碼垛好的托盤由于煙箱變形以及在輸送過程中的振動,使成品托盤變形,造成每一個拆碼成品托盤都會偏離理想位置,這就要求機(jī)器人的適應(yīng)范圍要大。另外,由于拆碼托盤是煙箱緊靠煙箱,機(jī)器人的手爪無法插入兩煙箱之間,使夾持煙箱成為問題。解決的辦法是采用真空吸盤吸拿煙箱,因此對于煙箱的質(zhì)量(如表面光滑程度、氣密性、箱子的強(qiáng)度等)要求就提高了。

(三)揀選輔料

一種品牌卷煙有十幾種輔料,可在倉庫作業(yè)區(qū)將這些輔料按一定的比例搭配到一個托盤上,然后送至卷接包機(jī)組生產(chǎn)。這一配搭工作,可以采用機(jī)器人來完成。通常是將各種輔料托盤輸送到指定站臺,然后由移動式機(jī)器人來進(jìn)行品種揀選,由于輔料品種多,形狀各異,因此機(jī)器人帶有圖象識別系統(tǒng)和多功能機(jī)械手,機(jī)器人每到一種輔料托盤就可根據(jù)圖象識別系統(tǒng)“看到”的輔料形狀,采用與之相應(yīng)的機(jī)械手抓取,然后放到搭配托盤上,實現(xiàn)卷煙輔料的搭配作業(yè)。

煙草企業(yè)使用工業(yè)機(jī)器人情況

三、目前,碼垛機(jī)器人在大型卷煙廠應(yīng)用最為廣泛。碼垛機(jī)器人的故障處理與性能優(yōu)化

1.碼垛機(jī)器人在抓煙過程中,由于有些煙箱破損或煙箱抖動導(dǎo)致短暫時間撒氣,真空度檢測檢測到真空度不夠,機(jī)器人停止。此種情況一般處理方法為,手動取下這兩件煙箱,然后再修改碼垛工位、機(jī)器人操作屏相關(guān)參數(shù),重新啟動機(jī)器人。這樣操作起來麻煩而且停機(jī)時間較長。為了更好地解決這種故障,使這種情況能更好更快地得到處理,可以采取以下兩種措施:

(1)降低手爪在旋轉(zhuǎn)時的速度,使機(jī)器人在擺臂時動作輕柔緩慢。優(yōu)化方法為:機(jī)器人轉(zhuǎn)換為手動狀態(tài),view——numdate——speeddate——Vmaxload,后調(diào)低旋轉(zhuǎn)速度參數(shù)V-ori的數(shù)值。

(2)對原程序進(jìn)行優(yōu)化。原程序用的是ultraedit32軟件,對其程序我們可以用C語言、記事本等一般的程序進(jìn)行閱讀或改寫。原程序為:

TPWrite " ************************************** ";

TPWrite " ******** ";

TPWrite " **** The Cigarette Box was lost **** ";

TPWrite " ******** ";

TPWrite " ************************************** ";

TPWrite " Please remove the box ! ";

TPWrite " The robot will move to home position.";

TPWrite " If do not move, please move it by hand ";

TPWrite " And restart robot again,choose Pallate!";

rMoveHome;

IEnable;

EXIT;

ENDTRAP

現(xiàn)改為:

TPWrite " ************************************** ";

TPWrite " ******** ";

TPWrite " **** The Cigarette Box was lost **** ";

TPWrite " ******** ";

TPWrite " ************************************** ";

TPWrite " Please Choose how to do! ";

!TPWrite " The robot will move to home position.";

!TPWrite " If do not move, please move it by hand ";

!TPWrite " And restart robot again,choose Pallate!";

TPReadFK nNextDo,"Continue or return Home? ","Run","","Home","","";

IF nNextDo=1 THEN

nNextDo:=0;

StartMove;

IEnable;

ENDIF

IF nNextDo=3 THEN

nNextDo:=0;

IEnable;

rMoveHome;

EXIT;

ENDIF

ENDTRAP

程序優(yōu)化后,再出現(xiàn)類似情況,示教器顯示:the boxes is lost,“run” or “home”?此時由操作人員查看情況,如無異常則按“run”繼續(xù)運行即可,大大降低了勞動強(qiáng)度,縮短了故障維修時間,提高的設(shè)備運行效率。

2.碼垛機(jī)器人手爪到基座連有一根長的氣管和電纜,來控制手爪的運行。由于手抓要經(jīng)常性地來回扭動,氣管和電纜經(jīng)常會破裂或折斷,更換或維修耗時長,而且每換一次氣管或線纜都要重新調(diào)整其長短和固定位置,費時費力。改進(jìn)措施:一是把原用直徑約35mm的粗氣管更換為直徑為20mm的細(xì)的而且柔性較好的軟氣管。二是對連接至手爪的電纜線進(jìn)行改造,在基座和手爪部位各裝上通用接插頭,中間的連接電纜兩端也做好合適的接插頭,多做好幾根中間備用電纜,這樣電纜被扯斷后可直接更換。改造后故障率大大降低,也節(jié)約了維修時間,提高了設(shè)備有效作業(yè)率。

3.碼垛機(jī)器人在工作過程中有可能不抓煙造成成停機(jī),也有可能抓一件煙或有一件掉落而不停機(jī),造成整垛少煙箱的現(xiàn)象。原因是真空度檢測靈敏度調(diào)得不精確,過高或過低造成的。這就要求我們在機(jī)器人抓取煙箱時多做幾次試驗,準(zhǔn)確調(diào)整真空檢測靈敏度,使掉煙箱既能停機(jī)又能保證把正常的煙箱抓起。

四、結(jié)束語

機(jī)器人在煙草行業(yè)的應(yīng)用,替代了繁重的體力勞動,極大地減輕了工人的勞動強(qiáng)度,提高了搬運質(zhì)量,減少了煙箱破損,是實現(xiàn)煙草工業(yè)自動化的重要設(shè)備。隨著煙草物流自動化的發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人在行業(yè)的應(yīng)用范圍將會越來越大。

參考文獻(xiàn):

[1]IRB機(jī)器人簡介及操作維修說明,上海ABB工程公司,教材編號:CZ001.

作者簡介:

張印(1972-),男,漢族,山東省膠州市人,大學(xué)本科,工學(xué)學(xué)士,山東中煙工業(yè)公司青島卷煙廠卷包車間,工程師,研究方向:機(jī)電自動化,電氣維護(hù),技術(shù)改進(jìn),信息處理。