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码拆跺的新思路--红河卷烟厂机器人拆跺改造
作者:施迈茨上海公司
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输送设备/机器人展厅
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德国SCHMALZ是一个富有未来导向的现代化公司,其真空处理系统已经成为全球各地工业生产过程中不可缺少的一部分,其产品在烟草行业,红河卷烟厂和昭通烟厂的拆跺系统就是成功应用的典范。

红河卷烟厂机器人拆跺改造

红河卷烟厂是一家以管理先进、自动化程度高而闻名全国的烟草企业,其物流系统是目前国内自行研制开发的功能最齐全、规模最大、涉及范围最广的自动化物流系统典范之一。该厂于1998年在自动化生产线上率先使用了机器人来实现香烟成品的码拆跺及辅料配盘,是机器人技术在国内烟草行业的成功应用案例之一。但由于红河烟厂不断壮大,产量不断增加,加上原来系统设计的缺陷,原来的机器人拆跺系统已经不能满足现在的生产了。

SCHMALZ公司成功改造了红河卷烟厂的机器人拆跺系统,并已经通过了验收,改造后,4台机器人相当于原来的6台的工作效率,经过长达半年的测试,掉箱现象基本杜绝,达到了机器人在烟草系统拆跺应用的世界先进水平。

原拆跺机器人的夹具系统采用了三组吸盘(每组12个波纹吸盘),每次抓取2-3件烟箱至放烟工位后,每次释放一件烟翻转,这种方式往往存在着一些问题。

由于采用了波纹吸盘,在机器人抓取烟箱运动到放烟工位的运动过程中造成烟箱晃动过大,不但容易损坏烟箱材质不一致,气密性存在差异,传统的真空吸盘在吸取纸箱的过程中偶尔出现掉箱的现象,不但损伤了烟箱,还导致了系统的停机现象。

原夹具使用的是小口径的单级真空发生器,抽吸量小且容易堵塞,导致系统运行稳定性较差,需人工经常维护。

拆跺翻转机构于机器人匹配性不好,采取了一组吸盘释放一件烟,翻转机构翻转完毕后,机器人移动第二组吸盘至放烟位置,再释放、翻转,机器人和翻转机构相互等待,严重影响拆跺效率。

SCHMALZ公司针对以上实际情况,为红河烟厂制定了专门的解决方案,采用了SCHMALZ公司针对了纸箱开发的FX系列大面积真空机器人夹具系统,该系统采用了模块化的设计,结构轻巧,自带多级真空发生器及检测器件,采用了小孔多路的吸附方式,可适用比较粗糙的工件表面,最大程度地提高机器人抓取物料的抓力和可靠性。

采用自行设计的翻转机构,增加积放工位,机器人抓取烟箱直接放到工位上,减少机器人和翻转机构的配合,最大程度地提高机器人的拆跺效率。

改造后的机器人拆跺系统,不仅解决了原来存在的掉烟、晃动、纸箱透气、真空发生器堵塞等诸多问题,使系统运行更加稳定,设备掉烟率达到百万分之七,还大大提高了机器人的拆跺效率,原系统拆跺一个托盘需近3min(约8件/min),而改造后仅需不到2min(大于14件/min),效率提高75%。

昭通烟厂的机器人码拆跺

昭通烟厂位于云南的东北门户昭通市,是红河烟厂下属的烟厂之一,为满足现代化生产的管理需要,于2005年采用了自动化物流系统,该系统由昆船集团物流公司总包,SCHMALZ公司承揽了机器人码拆跺部分,该项目从2006年3月中旬开始实施,SCHMALZ公司投入5人,历时20多天完成了6台机器人的安装和调试工作,现已正式投入了生产运行。

该机器人码拆跺系统共使用6台KUKA KR150L120/4机器人,各用3台完成码跺和拆跺工作,使用Siemens 5614卡通过Profibus完成和上位线线控系统及外围设备的通信。

1. 码跺部分

(1) 系统组成 :

◆机器人:KUKA KR150L120/4六轴加长臂机器人,最大臂展半径2.8m,有效载荷120KG。

◆夹具 :使用SCHMALZ公司开发的六轴机器人码跺夹具系统,由SCHMALZ FM400x220SW烟草专用吸盘、真空泵、压缩空气系统和支架组成,具有两件烟箱抓取能力。

◆烟箱和托盘输送线:由昆船公司制作。

(2)系统原理 : 每台机器人具有三条烟箱输送线和托盘线,具有同时进行三个品牌码跺的能力,每个托盘能堆码24件烟箱,底层和中间层每层10件,为立放、顶上平放4件。传统的码跺多采用四轴机器人,立放烟箱需在抓取前进行翻转,而在该系统中使用了六轴机器人,因而立放的烟箱无需翻转,提高了烟箱线的输送能力;机器人夹具每次具有两件抓取能力,立放烟箱在空中实现翻转,烟箱输送到抓取位置后,机器人每次抓取两件烟箱按顺序堆放到托盘相应位置上。

(3)系统特点:

◆采用六轴机器人,烟箱输送线无需翻转烟箱,提高了输送效率。
◆采用了SCHMALZ大面积真空吸盘和真空泵,以极高的真空度,为系统的稳定运行提供有效的保证。
◆接入压缩空气系统,使码跺时释放烟箱的速度更快,提高了码跺效率的同时更好地保持了跺型的整齐标准。

系统投入运行后,运行稳定,跺型整齐,运行时平均码跺能力大于12件/min,超出了烟厂的生产需求,为以后提高生产能力留有极大的余量。

2. 拆跺部分

(1) 系统组成 :

◆机器人:同码跺系统。

◆夹具:拆跺夹具采用的器件和码跺略有不同,由SCHMALZ FM400x220SW烟草专用吸盘,真空泵和支架组成,具有每次最多抓取三件烟箱的能力。

◆烟箱和托盘输送线:烟箱输送线具有积放式翻转机构,由昆船公司制作。

(2)系统原理 堆放有烟箱的托盘输送到位后,机器人一次抓取两件平放烟箱,摆放到平放位置;立放烟箱每次抓取最多三件烟箱摆放到积放翻转位置,一次全部释放。该系统一个比较特殊的地方是,根据整个物流系统的设计,机器人需具备拆散盘和整盘拆散盘的能力,因此在拆跺的过程中,对于散盘需根据码跺时的烟箱顺序选择不同的吸盘动作,而对于整盘拆散盘,拆完指定烟箱应保持和码跺相同数量烟箱的顺序一致。

(3)系统特点:

◆大面积吸盘FM400x220SW和真空泵的应用有效地保证了系统运行的稳定性,即使由于烟跺在输送过程中跺型发生了偏移和托盘输送不到位,一样稳定抓取,减少了传统吸盘拆跺时损坏烟箱和掉烟造成的损失。

◆积放式翻转机构提高了拆跺效率。传统方式由于机器人每次只能释放一件烟箱,机器人和翻转机构之间相互等待,效率无法提高,采用红积放式翻转机构成功地解决了这一制约整个系统效率的瓶颈。

◆ KUKA机器人出众的柔性保证了拆跺时动作的平稳可靠,更进一步提高了系统的稳定。

整套系统凭借出众的稳定性和完善的功能,获得了最终用户的高度评价。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (9/10/2009)
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