機(jī)器人卷煙生產(chǎn)中拆跺改造

　　德國(guó)SCHMALZ是一個(gè)富有未來(lái)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(guò)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(jī)器人拆跺改造

　　紅河卷煙廠是一家以管理先進(jìn)、自動(dòng)化程度高而聞名全國(guó)的煙草企業(yè)，其物流系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)自行研制開(kāi)發(fā)的功能最齊全、規(guī)模最大、涉及范圍最廣的自動(dòng)化物流系統(tǒng)典范之一。該廠于1998年在自動(dòng)化生產(chǎn)線上率先使用了機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)香煙成品的碼拆跺及輔料配盤(pán)，是機(jī)器人技術(shù)在國(guó)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(lái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的缺陷，原來(lái)的機(jī)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(jī)器人拆跺系統(tǒng)，并已經(jīng)通過(guò)了驗(yàn)收，改造后，4臺(tái)機(jī)器人相當(dāng)于原來(lái)的6臺(tái)的工作效率，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)半年的測(cè)試，掉箱現(xiàn)象基本杜絕，達(dá)到了機(jī)器人在煙草系統(tǒng)拆跺應(yīng)用的世界先進(jìn)水平。

　　原拆跺機(jī)器人的夾具系統(tǒng)采用了三組吸盤(pán)（每組12個(gè)波紋吸盤(pán)），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(wèn)題。

　　由于采用了波紋吸盤(pán)，在機(jī)器人抓取煙箱運(yùn)動(dòng)到放煙工位的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中造成煙箱晃動(dòng)過(guò)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(pán)在吸取紙箱的過(guò)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(jī)現(xiàn)象。

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

拆跺翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)于機(jī)器人匹配性不好，采取了一組吸盤(pán)釋放一件煙，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)完畢后，機(jī)器人移動(dòng)第二組吸盤(pán)至放煙位置，再釋放、翻轉(zhuǎn)，機(jī)器人和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相互等待，嚴(yán)重影響拆跺效率。

　　SCHMALZ公司針對(duì)以上實(shí)際情況，為紅河煙廠制定了專(zhuān)門(mén)的解決方案，采用了SCHMALZ公司針對(duì)了紙箱開(kāi)發(fā)的FX系列大面積真空機(jī)器人夾具系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)輕巧，自帶多級(jí)真空發(fā)生器及檢測(cè)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(jī)器人抓取物料的抓力和可靠性。

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

　　改造后的機(jī)器人拆跺系統(tǒng)，不僅解決了原來(lái)存在的掉煙、晃動(dòng)、紙箱透氣、真空發(fā)生器堵塞等諸多問(wèn)題，使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，設(shè)備掉煙率達(dá)到百萬(wàn)分之七，還大大提高了機(jī)器人的拆跺效率，原系統(tǒng)拆跺一個(gè)托盤(pán)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(jī)器人碼拆跺

　　昭通煙廠位于云南的東北門(mén)戶(hù)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(dòng)化物流系統(tǒng)，該系統(tǒng)由昆船集團(tuán)物流公司總包，SCHMALZ公司承攬了機(jī)器人碼拆跺部分，該項(xiàng)目從2006年3月中旬開(kāi)始實(shí)施，SCHMALZ公司投入5人，歷時(shí)20多天完成了6臺(tái)機(jī)器人的安裝和調(diào)試工作，現(xiàn)已正式投入了生產(chǎn)運(yùn)行。

　　該機(jī)器人碼拆跺系統(tǒng)共使用6臺(tái)KUKA KR150L120/4機(jī)器人，各用3臺(tái)完成碼跺和拆跺工作，使用Siemens 5614卡通過(guò)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(jī)器人：KUKA KR150L120/4六軸加長(zhǎng)臂機(jī)器人，最大臂展半徑2.8m，有效載荷120KG。
　　◆夾具 ：使用SCHMALZ公司開(kāi)發(fā)的六軸機(jī)器人碼跺夾具系統(tǒng)，由SCHMALZ FM400x220SW煙草專(zhuān)用吸盤(pán)、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(pán)輸送線：由昆船公司制作。

（2）系統(tǒng)原理 ： 每臺(tái)機(jī)器人具有三條煙箱輸送線和托盤(pán)線，具有同時(shí)進(jìn)行三個(gè)品牌碼跺的能力，每個(gè)托盤(pán)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(jī)器人，立放煙箱需在抓取前進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，而在該系統(tǒng)中使用了六軸機(jī)器人，因而立放的煙箱無(wú)需翻轉(zhuǎn)，提高了煙箱線的輸送能力；機(jī)器人夾具每次具有兩件抓取能力，立放煙箱在空中實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，煙箱輸送到抓取位置后，機(jī)器人每次抓取兩件煙箱按順序堆放到托盤(pán)相應(yīng)位置上。

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

　　系統(tǒng)投入運(yùn)行后，運(yùn)行穩(wěn)定，跺型整齊，運(yùn)行時(shí)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(jī)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(zhuān)用吸盤(pán)，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(pán)輸送線：煙箱輸送線具有積放式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，由昆船公司制作。

（2）系統(tǒng)原理 堆放有煙箱的托盤(pán)輸送到位后，機(jī)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(gè)比較特殊的地方是，根據(jù)整個(gè)物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，機(jī)器人需具備拆散盤(pán)和整盤(pán)拆散盤(pán)的能力，因此在拆跺的過(guò)程中，對(duì)于散盤(pán)需根據(jù)碼跺時(shí)的煙箱順序選擇不同的吸盤(pán)動(dòng)作，而對(duì)于整盤(pán)拆散盤(pán)，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(diǎn)：
　　◆大面積吸盤(pán)FM400x220SW和真空泵的應(yīng)用有效地保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，即使由于煙跺在輸送過(guò)程中跺型發(fā)生了偏移和托盤(pán)輸送不到位，一樣穩(wěn)定抓取，減少了傳統(tǒng)吸盤(pán)拆跺時(shí)損壞煙箱和掉煙造成的損失。
　　◆積放式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)提高了拆跺效率。傳統(tǒng)方式由于機(jī)器人每次只能釋放一件煙箱，機(jī)器人和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)之間相互等待，效率無(wú)法提高，采用紅積放式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)成功地解決了這一制約整個(gè)系統(tǒng)效率的瓶頸。
　　◆ KUKA機(jī)器人出眾的柔性保證了拆跺時(shí)動(dòng)作的平穩(wěn)可靠，更進(jìn)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(hù)的高度評(píng)價(jià)。