纸箱码垛机器人1123

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1、直角坐标码垛机器人在物流行业的应用摘要：本文以某食品企业的实际工况要求为例，介绍直角坐标机器人在纸箱搬运、码垛中的应用。关键字：直角坐标机器人，码垛前言：很多产品装入纸箱后从传送带上被抓起来按一些规则码放到托盘上，所要搬运码垛的纸箱尺寸和重量随产品不同而变化，最快每1~2秒就要搬运一个纸箱。而托盘尺寸从欧洲标准尺寸到1.6*1.6m的几种。如何采用机器人对这些纸箱快速，整齐，有序地码垛是实现高效工厂自动化的关键之一。沈阳莱茵机电17年来从代理德国机器人产品到建立中德合资企业在国内组装多种型号的直角坐标机器人。并借鉴德国BergerLahr和Roboworke

2、r公司的很多成功应用经验，开发了多种纸箱，塑料箱，塑料桶等的搬运码垛机器人。这些搬运码垛和拆垛机器人系统设计、精益生产流程、设备的选型和生产节拍平衡上等，充分考虑了技术上的先进性、生产上的实用性、在使用中的长期可靠性，同时在经济性方面具有良好的性价比。本文以国内一著名生产食品企业的实际工况要求为例，介绍直角坐标机器人在纸箱搬运、码垛中的应用。一、基本要求1、适用产品（纸箱外形尺寸）产品长宽高A34.5CM19.2CM9.5CMB33CM23.7CM9.5CMC37.5CM23CM11.5CMD37CM24.5CM10CME36.5CM22.5CM10CMF3

3、0.5CM18.7CM13CM2、节拍分析搬运码垛的平均速度达到2.2秒/箱。3、基本信息及要求1）单箱重量≤5KG，一次搬运五箱，一次总搬运重量≤25KG。2）托盘尺寸1100*1100，码垛完了托盘上纸箱最高处到地面≤1900mm。3）传送带高度为700mm,上面最矮纸箱正上面到地面高度为795mm。4）码放方式的要求是在托盘尺寸内每层尽可能多的摆放纸箱，托盘四周的纸箱仅可能平稳，要保证运输过程中平稳不倒。而码好的托盘每两层纸箱间要向砌砖墙那样，尽可能相互压住和咬和。这样才能保证码满纸箱的托盘（最高1.9米）在运输过程中平稳。二、技术方案1、总体说明根据

4、设计原则及产品生产概况，确定本机器人的设计参数如下：1）整套机器人系统采用龙门式结构设计，其中X、Y、Z三轴为直线运动单元，A轴为吸盘旋转机构，还包括吸盘系统和控制系统（见图1）。2）为确保机械强度要求，Y、Z采用双直线单元，X轴采用双滑块直线单元。直线单元由高强度同步带传动，采用高精度伺服电机及减速机驱动，通过控制系统可实现，单轴的独立运动，以及在1450*1200*1900空间范围内的联动，运动精度0.1mm。Z轴负载总重25kg。3）吸盘旋转轴可根据实际摆放要求，实现吸盘系统的-90~+90度旋转、定位。4）吸盘系统由5个吸盘组构成，每组有4个吸盘，吸

5、取1个纸箱。每组吸盘均可通过电磁阀进行分控，可单独吸取或释放纸箱。（布局图如图2）考虑到纸箱的透气性，真空度一般在-40kPa~-50kPa之间，根据参数单个吸盘垂直的吸力为56.6N，4个吸盘的吸力226.4N,考虑运输过程中一定的加速度和安全系数，每1组吸盘完全可以吸住单个重量≤5KG的纸箱，并高速运动。吸取和释放的时间小于200ms（吸盘的详细选型可以与沈阳莱茵机电陈绍博13940002980联系）。5）设计带抓取工作区，通过传感器计数，当达到待抓取数量时，挡板将传送带纸箱挡住，再由气缸将纸箱推顶紧。如图3所示：6）直线运动单元都配有限位和零位开关，保

6、证运动安全和准确。7）增加多个传感器信号，检测生产线及机器人的动作状况，并及时反馈给控制系统。8）设置安全隔离网（或光电对射传感器），保证在机器人运动范围内人员的安。9）在整个生产线设有总控制工作站，用于输入生产数及记录生产数据和检测数据等。2、工艺流程适应不同尺寸的箱子，初步设计了5种不同的码垛样式，现在举其中一例介绍工艺流程。（1）机器人在初始位置等待抓取信号初始位置设定：传送带或工作台上待抓取5个纸箱的中心位置可以设为机器人的初始位，大约在1100*600*900mm处。工作过程描述：1）包装箱通过传送带输送到指定位置，气缸顶紧，通过传感器给出控制系统

7、到位信号。2）控制系统得到机器人系统的零位信号后，发出抓取信号。（2）纸箱的抓取（吸取）在初始位置，Z轴下降50-100mm，接触到纸箱后，电磁阀接通抽真空，真空度检测信号反馈给系统，确保吸住纸箱，总用时400ms。（3）纸箱的码垛过程（多次释放过程）第一次释放：纸箱被吸住后，X、Y、Z轴可联动运行到指定位置，随后Z轴下降100mm，电磁阀断开，根据要求释放某几个吸盘。第二次释放：由于不同码垛规格，5个纸箱不一定一次都放下，所以再第一次释放后还需提升Z轴，X、Y轴以及A轴联动到指定位置，再释放吸盘。根据实际情况，最多可能需要3次释放吸盘才能完成一次码垛。（4

8、）机器人系统空载返回初始位置机器人放下纸箱后，X、Y