碼垛機(jī)器人在儀表生產(chǎn)中的應(yīng)用方案

在手機(jī)、儀表等的一些零件及粉末冶金行業(yè)的絕大部分零件都需要大批量的生產(chǎn)。在這些零件的生產(chǎn)過程中和裝配過程中，要從沖床、壓床、注塑機(jī)和磨床等取下，要把零部件從一個(gè)工序運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)工序，整個(gè)生產(chǎn)過程中還要保護(hù)零件表面，為此很多生產(chǎn)廠家就采用德國百格拉公司生產(chǎn)的碼垛機(jī)器人來完成這些工作，大量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(jì)效益。例如西門子在手機(jī)的生產(chǎn)過程中，法國和德國WIKA公司在壓力表，溫度表和千分表的生產(chǎn)過程中都采用很多臺(tái)德國百格拉公司的標(biāo)準(zhǔn)碼垛機(jī)器人WMS600，本文就以WIKA公司所有的WMS600為例來介紹，更詳細(xì)的資料請(qǐng)與沈陽萊茵機(jī)電有限公司李剛聯(lián)系。

一 WMS600的組成

WMS600主要由一個(gè)供料機(jī)構(gòu)，一個(gè)下料機(jī)構(gòu)，托盤搬運(yùn)機(jī)構(gòu)和一個(gè)二維搬運(yùn)機(jī)器人組成。WMS600碼垛機(jī)器人每8秒完成一次零件裝到機(jī)床上及從機(jī)床上取消，10秒以內(nèi)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(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)

供料機(jī)構(gòu)是12個(gè)托盤落在一起組成的托盤摞，可以由一個(gè)人用手推車推入送料軌道內(nèi)，或由傳送帶傳送到送料軌道內(nèi)。每個(gè)托盤長×寬為400×600mm, 最多可以放置30公斤的零件。當(dāng)供料托盤里的活塞全部處理完后，其上面的活塞和12個(gè)拖盤都被運(yùn)送到下料機(jī)構(gòu)上了，由人工把空車推出再把一車零件推入，或通過傳送帶自動(dòng)把下一摞裝滿零件的托盤運(yùn)動(dòng)供料軌道內(nèi)。下料機(jī)構(gòu)和上料機(jī)構(gòu)完全一樣，這里就不再詳細(xì)介了。

圖1：WMS碼垛機(jī)器人的工作原理圖

2托盤搬運(yùn)機(jī)構(gòu)

托盤搬運(yùn)機(jī)構(gòu)由托盤手爪，托盤升降軸和托盤水平搬運(yùn)軸組成。托盤手爪采用電動(dòng)手爪，由一臺(tái)雙輸出軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)螺紋方向相反的絲杠來控制手指的張開或閉合。托盤升降軸就是由兩根PAS44BB并聯(lián)組成的上下運(yùn)動(dòng)軸，帶動(dòng)12個(gè)拖盤升降運(yùn)動(dòng)。而托盤水平搬運(yùn)軸則由兩根PAS44BB并聯(lián)組成的水平運(yùn)動(dòng)軸。

3 二維搬運(yùn)機(jī)器人

由于WIKA公司采用立式數(shù)控車所以百格拉公司就采用了一個(gè)二維XZ機(jī)器人。X軸是PAS42BB，Z軸是LM-A101。對(duì)于不同零件采用不同的手爪。該XZ機(jī)器人的X軸行程為1.7m, Z軸為0.6m, X軸的最高運(yùn)行速度為2.2m/s, Z軸的最高運(yùn)行速度為1m/s。

二 WMS600的工作過程

供料機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)無論是人工推入軌道內(nèi)指定位置，還是通過傳送帶運(yùn)送到軌道內(nèi)指定位置，都要被定位卡住。在圖1中手爪的寬度是可控的，張開時(shí)寬度大于托盤的寬度，而閉合時(shí)能夾住托盤的兩邊。而水平運(yùn)動(dòng)軸和垂直運(yùn)動(dòng)軸可以在整個(gè)行程內(nèi)任意運(yùn)動(dòng)。工作時(shí)手爪張開，垂直運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)到最高出，然后水平運(yùn)動(dòng)軸把手爪運(yùn)動(dòng)到供料機(jī)構(gòu)的上方。接著垂直運(yùn)動(dòng)軸下降到供料機(jī)構(gòu)最上面拖盤的下部底面，然后手爪閉合把托盤卡住。這時(shí)垂直運(yùn)動(dòng)軸先升到最高處，然后再通過水平運(yùn)動(dòng)軸把托盤的第一列零件運(yùn)動(dòng)到與XZ二維搬運(yùn)機(jī)器人的工作平面相重疊處。等待XZ二維搬運(yùn)機(jī)器人逐個(gè)把托盤里第一列的零件抓取送到機(jī)床上（或其它的設(shè)備上），待處理完再把它放回原處。處理完托盤里第一列的零件后再把托盤里第二列的零件運(yùn)動(dòng)到與XZ二維搬運(yùn)機(jī)器人的工作平面相重疊處及處理第二列零件。如此處理完托盤里的全部零件后，水平運(yùn)動(dòng)軸把托盤先送到下料位置，然后垂直運(yùn)動(dòng)軸把托盤下移放到托盤摞的最上面。這時(shí)手爪張開后垂直運(yùn)動(dòng)軸升高，然后去上料處去抓取另一個(gè)托盤，完成托盤交換的時(shí)間通常小于8秒。完成托盤交換后處理下一個(gè)托盤的零件，如此以此進(jìn)行下去，直到處理完最后一個(gè)托盤上的全部零件。

整個(gè)機(jī)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(gè)軸的運(yùn)動(dòng)。各個(gè)軸的驅(qū)動(dòng)采用帶CANBus總線控制功能的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)TLC534。TLCC作為主站通過 CAN總線可以控制幾十個(gè)從站（TLC534），每10ms一個(gè)控制周期。每個(gè)軸所配的行星減速機(jī)都是德國Neugart公司的PLE系列精密行星減速機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)采用4個(gè)PLE系列精密行星減速機(jī)和4個(gè)可編程，帶運(yùn)動(dòng)控制功能的智能伺服驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)TLC534。

三 WMS600碼垛機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)

1 如圖2所示，可以很方便擴(kuò)展為三摞或四摞系統(tǒng)。

2 可以用于上料，或下料，或中間存儲(chǔ)機(jī)器，

3 可以使用零件旋轉(zhuǎn)單元，便于上料，下料

4 可以按不同零件，訂制形狀和材質(zhì)合適的托盤，

5 采用CANBus控制方式，更零件，更可靠，

6 托盤升降軸和水平運(yùn)動(dòng)軸每次運(yùn)動(dòng)的距離可以任意編程，

圖2：擴(kuò)展成三摞托盤的碼垛機(jī)器人原理圖

四 展望