機器人卷煙生產(chǎn)中拆跺改造

　　德國SCHMALZ是一個富有未來導(dǎo)向的現(xiàn)代化公司，其真空處理系統(tǒng)已經(jīng)成為全球各地工業(yè)生產(chǎn)過程中不可缺少的一部分，其產(chǎn)品在煙草行業(yè)，紅河卷煙廠和昭通煙廠的拆跺系統(tǒng)就是成功應(yīng)用的典范。

紅河卷煙廠機器人拆跺改造

　　紅河卷煙廠是一家以管理先進、自動化程度高而聞名全國的煙草企業(yè)，其物流系統(tǒng)是目前國內(nèi)自行研制開發(fā)的功能最齊全、規(guī)模最大、涉及范圍最廣的自動化物流系統(tǒng)典范之一。該廠于1998年在自動化生產(chǎn)線上率先使用了機器人來實現(xiàn)香煙成品的碼拆跺及輔料配盤，是機器人技術(shù)在國內(nèi)煙草行業(yè)的成功應(yīng)用案例之一。但由于紅河煙廠不斷壯大，產(chǎn)量不斷增加，加上原來系統(tǒng)設(shè)計的缺陷，原來的機器人拆跺系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的生產(chǎn)了。

　　SCHMALZ公司成功改造了紅河卷煙廠的機器人拆跺系統(tǒng)，并已經(jīng)通過了驗收，改造后，4臺機器人相當(dāng)于原來的6臺的工作效率，經(jīng)過長達半年的測試，掉箱現(xiàn)象基本杜絕，達到了機器人在煙草系統(tǒng)拆跺應(yīng)用的世界先進水平。

　　原拆跺機器人的夾具系統(tǒng)采用了三組吸盤（每組12個波紋吸盤），每次抓取2－3件煙箱至放煙工位后，每次釋放一件煙翻轉(zhuǎn)，這種方式往往存在著一些問題。

　　由于采用了波紋吸盤，在機器人抓取煙箱運動到放煙工位的運動過程中造成煙箱晃動過大，不但容易損壞煙箱材質(zhì)不一致，氣密性存在差異，傳統(tǒng)的真空吸盤在吸取紙箱的過程中偶爾出現(xiàn)掉箱的現(xiàn)象，不但損傷了煙箱，還導(dǎo)致了系統(tǒng)的停機現(xiàn)象。

　　原夾具使用的是小口徑的單級真空發(fā)生器，抽吸量小且容易堵塞，導(dǎo)致系統(tǒng)運行穩(wěn)定性較差，需人工經(jīng)常維護。

拆跺翻轉(zhuǎn)機構(gòu)于機器人匹配性不好，采取了一組吸盤釋放一件煙，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)翻轉(zhuǎn)完畢后，機器人移動第二組吸盤至放煙位置，再釋放、翻轉(zhuǎn)，機器人和翻轉(zhuǎn)機構(gòu)相互等待，嚴重影響拆跺效率。

　　SCHMALZ公司針對以上實際情況，為紅河煙廠制定了專門的解決方案，采用了SCHMALZ公司針對了紙箱開發(fā)的FX系列大面積真空機器人夾具系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計，結(jié)構(gòu)輕巧，自帶多級真空發(fā)生器及檢測器件，采用了小孔多路的吸附方式，可適用比較粗糙的工件表面，最大程度地提高機器人抓取物料的抓力和可靠性。

　　采用自行設(shè)計的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，增加積放工位，機器人抓取煙箱直接放到工位上，減少機器人和翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的配合，最大程度地提高機器人的拆跺效率。

　　改造后的機器人拆跺系統(tǒng)，不僅解決了原來存在的掉煙、晃動、紙箱透氣、真空發(fā)生器堵塞等諸多問題，使系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定，設(shè)備掉煙率達到百萬分之七，還大大提高了機器人的拆跺效率，原系統(tǒng)拆跺一個托盤需近3min（約8件/min），而改造后僅需不到2min（大于14件/min），效率提高75％。

昭通煙廠的機器人碼拆跺

　　昭通煙廠位于云南的東北門戶昭通市，是紅河煙廠下屬的煙廠之一，為滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的管理需要，于2005年采用了自動化物流系統(tǒng)，該系統(tǒng)由昆船集團物流公司總包，SCHMALZ公司承攬了機器人碼拆跺部分，該項目從2006年3月中旬開始實施，SCHMALZ公司投入5人，歷時20多天完成了6臺機器人的安裝和調(diào)試工作，現(xiàn)已正式投入了生產(chǎn)運行。

　　該機器人碼拆跺系統(tǒng)共使用6臺KUKA KR150L120/4機器人，各用3臺完成碼跺和拆跺工作，使用Siemens 5614卡通過Profibus完成和上位線線控系統(tǒng)及外圍設(shè)備的通信。

1. 碼跺部分

（1） 系統(tǒng)組成 ：
　　◆機器人：KUKA KR150L120/4六軸加長臂機器人，最大臂展半徑2.8m，有效載荷120KG。
　　◆夾具 ：使用SCHMALZ公司開發(fā)的六軸機器人碼跺夾具系統(tǒng)，由SCHMALZ FM400x220SW煙草專用吸盤、真空泵、壓縮空氣系統(tǒng)和支架組成，具有兩件煙箱抓取能力。
　　◆煙箱和托盤輸送線：由昆船公司制作。

（2）系統(tǒng)原理 ： 每臺機器人具有三條煙箱輸送線和托盤線，具有同時進行三個品牌碼跺的能力，每個托盤能堆碼24件煙箱，底層和中間層每層10件，為立放、頂上平放4件。傳統(tǒng)的碼跺多采用四軸機器人，立放煙箱需在抓取前進行翻轉(zhuǎn)，而在該系統(tǒng)中使用了六軸機器人，因而立放的煙箱無需翻轉(zhuǎn)，提高了煙箱線的輸送能力；機器人夾具每次具有兩件抓取能力，立放煙箱在空中實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，煙箱輸送到抓取位置后，機器人每次抓取兩件煙箱按順序堆放到托盤相應(yīng)位置上。

（3）系統(tǒng)特點：
　　◆采用六軸機器人，煙箱輸送線無需翻轉(zhuǎn)煙箱，提高了輸送效率。
　　◆采用了SCHMALZ大面積真空吸盤和真空泵，以極高的真空度，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供有效的保證。
　　◆接入壓縮空氣系統(tǒng)，使碼跺時釋放煙箱的速度更快，提高了碼跺效率的同時更好地保持了跺型的整齊標(biāo)準(zhǔn)。

　　系統(tǒng)投入運行后，運行穩(wěn)定，跺型整齊，運行時平均碼跺能力大于12件/min,超出了煙廠的生產(chǎn)需求，為以后提高生產(chǎn)能力留有極大的余量。

2. 拆跺部分

（1） 系統(tǒng)組成 ：
　　◆機器人：同碼跺系統(tǒng)。
　　◆夾具：拆跺夾具采用的器件和碼跺略有不同，由SCHMALZ FM400x220SW煙草專用吸盤，真空泵和支架組成，具有每次最多抓取三件煙箱的能力。
　　◆煙箱和托盤輸送線：煙箱輸送線具有積放式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，由昆船公司制作。

（2）系統(tǒng)原理 堆放有煙箱的托盤輸送到位后，機器人一次抓取兩件平放煙箱，擺放到平放位置；立放煙箱每次抓取最多三件煙箱擺放到積放翻轉(zhuǎn)位置，一次全部釋放。該系統(tǒng)一個比較特殊的地方是，根據(jù)整個物流系統(tǒng)的設(shè)計，機器人需具備拆散盤和整盤拆散盤的能力，因此在拆跺的過程中，對于散盤需根據(jù)碼跺時的煙箱順序選擇不同的吸盤動作，而對于整盤拆散盤，拆完指定煙箱應(yīng)保持和碼跺相同數(shù)量煙箱的順序一致。

（3）系統(tǒng)特點：
　　◆大面積吸盤FM400x220SW和真空泵的應(yīng)用有效地保證了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，即使由于煙跺在輸送過程中跺型發(fā)生了偏移和托盤輸送不到位，一樣穩(wěn)定抓取，減少了傳統(tǒng)吸盤拆跺時損壞煙箱和掉煙造成的損失。
　　◆積放式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)提高了拆跺效率。傳統(tǒng)方式由于機器人每次只能釋放一件煙箱，機器人和翻轉(zhuǎn)機構(gòu)之間相互等待，效率無法提高，采用紅積放式翻轉(zhuǎn)機構(gòu)成功地解決了這一制約整個系統(tǒng)效率的瓶頸。
　　◆ KUKA機器人出眾的柔性保證了拆跺時動作的平穩(wěn)可靠，更進一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定。

　　整套系統(tǒng)憑借出眾的穩(wěn)定性和完善的功能，獲得了最終用戶的高度評價。