碼垛機器人介紹

在很多產品的生產過程中，用機器人來完成一些生產工序，不僅能提高生產效率，降低成本，更能提高產品質量。例如在ESTEE LAUDER公司的唇膏生產過程中，要把唇膏和外殼從拖盤中取出，再把唇膏整潔準確地裝入殼內，并蓋好蓋及擰緊，最后把成品唇膏放入另一拖盤中。還有在許多手機生產過程中，在一個托盤上整齊地放置一些裝有手機外殼、印刷電路板、用塑料袋包裝好的顯示部件。機器手爪把它們一個一個地抓取到傳送帶上，以便進行下一步處理，并在最后把已經空的托盤搬到空托盤摞上。這類碼垛機器人被廣泛應用在醫藥、包裝、儀表裝配、繼電器生產等眾多行業，因其結構和工作原理非常類似，而且都以直角坐標機器人為基礎，所以本文先簡介直角坐標機器人，再介紹標準碼垛機器人及一應用案例。

一，直角坐標機器人

直角坐標機器人主要由幾個直線運動軸組成，通常分別對應直角坐標系中的X軸，Y軸和Z軸。在絕大多數情況下直角坐標機器人的各個直線運動軸間的夾角為直角，通常X軸和Y軸是水平面內運動軸，Z軸是上下運動軸。直角坐標機器人的核心部件是直線運動軸，它是由精制鋁型材、齒形帶、直線運動導軌和伺服電機等組成。單根運動軸標準最大行程為5600mm，負載1～200公斤，定位精度0.05mm，最高運動速度8米/秒。按照具體應用對定位精度，有效行程，運行速度和負載大小，運動方式等來選擇相應的導軌，并組合成相應形式的多維機器人來完成特定的任務。按其結構形式有30多種二維和三維機器人，還可以在Z軸上加上一個或兩個旋轉軸，構成四維和五維機器人。

多臺直角坐標機器人按特定的組合構成，同步完成特定的任務。碼垛機器人是最常見的組合，針對不同的應用形成多種標準形式的碼垛機器人。

二 碼垛機器人結構

德國百格拉公司在20年的應用中形成了一些標準化系列碼垛機器人。

這類碼垛機器人主要用于在自動化生產過程中執行大批量工件的搬運，加工處理及轉移等任務。每個碼垛機器人有兩摞或三摞托盤，每摞托盤的數量和尺寸隨應用而定。下面以WMS型機器人為例來加于分析和介紹。

圖1中，A摞托盤中最上層的那個托盤被抬起并移動到水平位置，此時托盤及部件的裝載或卸載位置可以通過自由編程來實現，一個托盤里的工件處理后被放回原處，當然也可以放到另一位置。下面描述其原理性工作過程，首先用傳送帶或手推車把一摞托盤送到A位置，A摞托盤存放要處理的工件。通過工裝使A摞托盤精確定位，手爪（Gripper）在導軌Y軸的帶動下下降到最上面拖盤位置，手爪合抓緊拖盤，然后升高到固定高度后停止。此時由另外一臺2維XZ軸機器人對托盤里的工件進行處理。 通常是取出工件到另一個工作位置上進一步處理，處理完畢后再放回拖盤里原來的位置。 待整個拖盤里的工件全處理完后，這時導軌X軸移動，將處理完的托盤送到B摞托盤位置，下降后放開B摞托盤最上面，然后原路返回，去抓取A摞托盤下一個待處理的托盤。從第一個托盤被處理完畢，然后送到B處，返回，再到A處抓取第二個待處理的托盤，上升到對其可以進行處理的位置，這個過程就是拖盤交換過程，用時要小于10秒。整個過程可以對導軌X軸、Y軸的運行速度、加速度進行設置，降低導軌X軸、Y軸的運行時間，以提高效率，同時還可沿導軌X方向安裝傳輸帶，組成流水線模式，從而大大提高生產效率。為圖1配套的二維機器人由一個X軸和一個Z軸組成，簡稱XZ機器人。在XZ機器人工作中，碼垛機器人的X軸要配合其工作。XZ機器人僅可以抓取一排或幾排工件，每抓完一排或幾排工件，碼垛機器人的X軸就要移動，使XZ機器人僅可以抓取另一排或另幾排工件。如此重復到抓取完整個拖盤的工件。

技術規格：

技術規格/型號 WMS 400 WMS 600 WMS 800
托盤交換時間 s 10 10 10
托盤負載總重量 Kg Max.5 Max.20 20-30可選擇
托盤最大尺寸 mm 300×400 400×600 600×800
定位精度 mm ±0.1 ±0.1 ±0.1
總重量 Kg 大約250 大約300 大約350
尺寸（W×D×H）mm 1120×900×1700 1320×1000×1700 1720×1200×1700
電控箱尺寸 mm 600×500×1600 600×500×1600 600×500×1600
提供電壓 V 400V/50Hz/3ph 400V/50Hz/3ph 400V/50Hz/3ph
供應氣壓 bar 5-6 5-6 5-6
控制系統和驅動系統 工控機/伺服電機 工控機/伺服電機 工控機/伺服電機

這是WMS標準碼垛機器人的結構技術數據，也可以按需定做不同形狀和尺寸的托盤，托盤也可以被旋轉。可以擴展成多種碼垛機器人來實現自動裝載和卸載功能。托盤可以通過傳送帶運送也可以是通過推車來送入碼垛機器人內和從中取出。X軸行程，Y軸行程和手爪尺寸及抓取能力都可以按需來設計。由于控制系統是IPC，可以方便來改動控制程序，來改變運行速度和行程等來適用新產品。

結束語

通過以上對碼垛機器人的結構和工作過程的介紹使大家能夠初步了解這類機器人的應用。由直角坐標機器人組成的碼垛機器人非常適合這類應用，它不僅比其它的機器人成本低很多，而且效率更高，必將被在更多的行業被更廣泛的應用。