码垛机器人的原理以及应用详解

在很多产品的生产过程中，用机器人来完成一些生产工序，不仅能进步生产效率，降低本钱，更能进步产品质量，下面我们一起来看看码垛机器人的原理以及应用详解。

    码垛机器人的原理以及应用详解

    码垛机器人执行的多是抓放操作，即机器人从传送带上抓取物料，沿运动路径将其放置在托盘上指定位置的动作循环。故根据机器人在完成码垛作业时其与传送带及托盘的位置关系，综合考虑运动过程障碍物情况，选用“门”字形运动轨迹。注意到机器人末端执行器在完成托盘上不同位置纸箱的码放时，所走轨迹均为“门”字形，仅因纸箱在托盘上位置不同导致轨迹终点坐标不同。

    一直角坐标机器人

    直角坐标机器人主要由几个直线运动轴组成，通常分别对应直角坐标系中的X轴，Y轴和Z轴。在尽大多数情况下直角坐标机器人的各个直线运动轴间的夹角为直角，通常X轴和Y轴是水平面内运动轴，Z轴是上下运动轴。直角坐标机器人的核心部件是直线运动轴，它是由精制铝型材、齿形带、直线运动导轨和伺服电机等组成。单根运动轴标准最大行程为5600mm，负载1～200公斤，定位精度0.05mm，最高运动速度8米/秒。按照具体应用对定位精度，有效行程，运行速度和负载大小，运动方式等来选择相应的导轨，并组合成相应形式的多维机器人来完成特定的任务。按其结构形式有30多种二维和三维机器人，还可以在Z轴上加上一个或两个旋转轴，构成四维和五维机器人。

    多台直角坐标机器人按特定的组合构成，同步完成特定的任务。码垛机器人是最常见的组合，针对不同的应用形成多种标准形式的码垛机器人。

    二码垛机器人结构

    德国百格拉公司在20年的应用中形成了一些标准化系列码垛机器人。

    这类码垛机器人主要用于在自动化生产过程中执行大批量工件的搬运，加工处理及转移等任务。每个码垛机器人有两摞或三摞托盘，每摞托盘的数目和尺寸随应用而定。下面以WMS型机器人为例来加于分析和介绍。

    A摞托盘中最上层的那个托盘被抬起并移动到水平位置，此时托盘及部件的装载或卸载位置可以通过自由编程来实现，一个托盘里的工件处理后被放回原处，当然也可以放到另一位置。

    下面描述其原理性工作过程，首先用传送带或手推车把一摞托盘送到A位置，A摞托盘存放要处理的工件。通过工装使A摞托盘精确定位，手爪（Gripper）在导轨Y轴的带动下下降到最上面拖盘位置，手爪合抓紧拖盘，然后升高到固定高度后停止。此时由另外一台2维XZ轴机器人对托盘里的工件进行处理。

    通常是取出工件到另一个工作位置上进一步处理，处理完毕后再放回拖盘里原来的位置。待整个拖盘里的工件全处理完后，这时导轨X轴移动，将处理完的托盘送到B摞托盘位置，下降后放开B摞托盘最上面，然后原路返回，往抓取A摞托盘下一个待处理的托盘。从第一个托盘被处理完毕，然后送到B处，返回，再到A处抓取第二个待处理的托盘，上升到对其可以进行处理的位置，这个过程就是拖盘交换过程，用时要小于10秒。整个过程可以对导轨X轴、Y轴的运行速度、加速度进行设置，降低导轨X轴、Y轴的运行时间，以进步效率，同时还可沿导轨X方向安装传输带，组成流水线模式，从而大大进步生产效率。

    在很多产品的生产线上，要把装满零件的朔料箱人工从传送带上搬运到拖盘上。这些零件大多数是大批量金属件，还有表面防护要求高的一些零件。每个工厂针对不同零件可能用几种尺寸的朔料箱，每个装好零件的箱子最重达50公斤。通常每分钟1~3箱的速度从传送带上被运送到拖盘前。这些箱子要人工搬下，码垛到大约1200×1200mm的托盘上。根据箱子的尺寸每层要码好4~6个箱子，整个托盘码垛完的总高度大约1600mm。最复杂的情况下，为了节省空间和托盘上全部箱子的平稳，要在每一层把部分箱子转动90度后码垛，上下两层间还要相互压好。直角坐标机器人非常适合这些重体力，高强度的搬运工作。