活塞是一種需要大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，而在整個生產(chǎn)過程中需要表面處理，車加工，鏜孔和銑加工等。在這些工序間需要把活塞從一個機床運輸?shù)搅硪慌_機床去加工，需要把加工完的零件運去表面處理，需要把合格品裝箱運輸?shù)?。這些工序間的活塞轉(zhuǎn)送工作量非常大，有的工序加上自動上下料操作才8秒勞動強度大，很費人工，人工上料效率低易出質(zhì)量問題(沒有裝好活塞)，人工下料有時還損傷活塞表面。為此有些活塞生產(chǎn)廠家就采用很多德國百格拉公司生產(chǎn)的碼垛機器人來完成這些工作，不僅提高了工作效率和產(chǎn)量，還提高了產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益。作為例子本文就介紹位于德國扭倫堡的Federal Mogul公司所采用的百格拉公司的標(biāo)準(zhǔn)碼垛機器人MS600。
一、MS600的組成
MS600主要由一個供料機構(gòu)，一個下料機構(gòu)，托盤搬運機構(gòu)和一個二維搬運機器人組成。MS600碼垛機器人每8秒完成一次零件裝到機床上及從機床上取消，7秒就完成一次托盤交換，它的工作效率非常高，下面介紹其主要部分。
1 供料機構(gòu)
供料機構(gòu)由一個人工手推車和拖盤升降部分組成。人工手推車上面放著12個裝滿活塞的鋼網(wǎng)筐，12個鋼網(wǎng)筐上下互相配合平穩(wěn)放置在小推車上特定的位置上。在人工推手推車運輸時12個鋼網(wǎng)筐平穩(wěn)牢固。每個鋼網(wǎng)筐的長×寬×高為545×310×95mm, 帶有15個格，每個格里放置一個大約350克的活塞。一個手推車共放置有180個活塞，活塞總重量大約為63公斤。工作時人工把小推車推入MS600的送料軌道內(nèi)， 前面頂?shù)教囟ǖ奈恢脗鞲衅魃?。?dāng)供料手推車上的活塞全部處理完后，其上面的活塞和12個鋼網(wǎng)筐都被運送到下料機構(gòu)上了，要人工把空車推出，再把一裝滿活塞的車推入供料軌道內(nèi)。
2 下料機構(gòu)
下料機構(gòu)和上料機構(gòu)完全一樣，但由人工推入MS600的送料軌道內(nèi)時是空車，它上面沒有推盤和活塞。當(dāng)把供料機構(gòu)上一托盤活塞全部加工完放回原位置后，就把該托盤放到下料推車上。當(dāng)12個托盤里的活塞全部處理完及放到下料車上后，要人工把它推出來送走，再把一空車推入下料軌道內(nèi)。
3 托盤搬運機構(gòu)
托盤搬運機構(gòu)由兩個托盤升降軸和托盤水平搬運軸組成。托盤升降軸就是由兩根PAS42BB并聯(lián)組成的上下運動軸，帶動12個拖盤升降運動。而托盤水平搬運軸則由兩根PAS42BB并聯(lián)組成的水平運動軸。三個運動軸都由伺服電機控制。
4 二維搬運機器人
由于Federal Mogul公司采用立式數(shù)控車所以百格拉公司就采用了一個二維XZ機器人。X軸是PAS42BB，Z軸是LM-A101。為了便于抓取活塞百格拉公司設(shè)計了帶輔助定位的4指手爪。該XZ機器人的X軸行程為1.2m, Z軸為0.4m, X軸的最高運行速度為2m/s, Z軸的最高運行速度為1m/s。
二 MS600的工作過程
供料機構(gòu)和下料機構(gòu)里有相同的托盤提升機構(gòu)。當(dāng)把供料小車推入軌道內(nèi)后，托盤提升機構(gòu)就從最下面的托盤開始全部拖住，按要求每次把整摞托盤提升一個托盤厚度，保證最上面的推盤可以被拖盤水平運動機構(gòu)拖住及水平運動。工作時托盤提升機構(gòu)把最頂部第一個拖盤升高到比水平運動軸高出一定高度后停止，然后托盤水平運動機構(gòu)向第一個托盤運動，使托盤水平運動機構(gòu)所帶的拖板處于第一個拖盤下面。然后升降機構(gòu)下降使第一個拖盤處于水平運動機構(gòu)的拖板上。然后升降機構(gòu)升高10mm, 接著水平運動機構(gòu)向回運動把該托盤帶到二維XZ機器手前面。XZ二維機器手先逐個搬運第一排的零件，搬運后處理完再放回原處。當(dāng)一排零件被處理完后，水平運動軸再向前運動使第二排的零件處于機器手可以抓取的位置上。如此類推值得處理完最后一排的零件后，水平運動軸再把該托盤送回到下料機構(gòu)的升降機構(gòu)上，然后升降機構(gòu)下降一個托盤的高度，等待下一個托盤。這時供料機構(gòu)升高，水平運動機構(gòu)取下一托盤，這就是托盤交換過程。完成托盤交換后處理下一個托盤的零件，如此進行下去，直到處理完最后一個托盤上的全部零件。
三 控制系統(tǒng)部分
整個機器人控制系統(tǒng)采用百格拉公司TLCC CAN總線控制系統(tǒng)，通過CANBus控制各個軸的運動。各個軸的驅(qū)動采用帶CANBus總線控制功能的伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)TLC534。TLCC作為主站通過 CAN總線可以控制幾十個從站(TLC534)，每10ms一個控制周期。每個軸所配的行星減速機都是德國Neugart公司的PLE系列精密行星減速機。整個系統(tǒng)采用5個PLE系列精密行星減速機和5個可編程，帶運動控制功能的智能伺服驅(qū)動器系統(tǒng)TLC534。
四 展望
本文是介紹碼垛機器人系統(tǒng)在活塞生產(chǎn)線中的應(yīng)用，百格拉公司還為許多種類零件的車，銑，磨和鏜孔等加工設(shè)備配置了類似的供料下料機器人系統(tǒng)。這類碼垛機器人系統(tǒng)主要由直角坐標(biāo)機器人組成，它們的主要特點是簡單，易懂，便于控制，實用，成本低，效率高，在歐美被廣泛應(yīng)用于化妝品，食品，手機，傳感器，玩具，儀表等生產(chǎn)中。希望對上面一種結(jié)構(gòu)形式的碼垛機器人的介紹使用戶理解采用它們。我們還有10多種其他結(jié)構(gòu)的上料下料和碼垛類機器人系統(tǒng)，百格拉公司二十年來生產(chǎn)了數(shù)千臺套類似的機器人。
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