码垛机器人工作原理

码垛机器人工作原理：

随着科技工业自动化的发展,很多轻工业都相继通过自动化流水线作业.尤其是食品工厂,后

道包装机械作业使用一些成套设备不仅效率提高几十倍,生产成本也降低了。看机器人每天自动对1000箱食品进行托盘处理，这些码垛机器人夜以继日地工作，从不要求增加工资。这就是自动化技术的特点。

码垛机器人的工作原理是：

平板上工件符合栈板要求的一层工件，平板及工件向前移动直至栈板垂直面。上方挡料杆下降，另三方定位挡杆起动夹紧，此时平板复位。各工件下降到栈板平面，栈板平面与平板底面相距10mm,栈板下降一个工件高度。往复上述直到栈板堆码达到设定要求。码垛机器人配备有特殊定制设计的多功能抓取器，不管包装箱尺寸或重量如何，机器人都可以使用真空吸盘牢固地夹持和传送包装箱。

工业用码垛机器人：作者：李刚文章来源：沈阳莱茵机电有限公司点击数：352 更新时间：2009-8-24

【关键词】：码垛机器人直角坐标机器人工作原理继电器手爪直线运动单元自动化广泛应用交换时间拖盘

码垛机器人被广泛应用在医药行业、包装行业，仪表装配，继电器生产等众多行业。本文先简介与其工作原理非常类似的直角坐标机器人，再介绍标准的码垛机器人及其应用案例。

直角坐标机器人

直角坐标机器人的核心部件是直线运动单元（简称直线导轨），它是由精制铝型材、齿形带、直线运动滑轨和伺服电机等组成，作为运动框架和载体的精制铝型材，其截面形状均采用有限元分析法进行优化设计，从而进一步保证了其机械强度和直线度，滑动导轨系统是由轴承光杠和运动滑块组成，传动机构可根据不同精度要求采用齿形带、齿条或滚珠丝杠。

利用直线运动单元可以组合出各种多维机器人，按其结构形式有30多种二维和三维机器人，还可以在Z轴上加上一个到两个旋转轴，构成四维和五维机器人。多维机器人按特定的组合构成完成特定功能的机器人或机器人组合。码垛机器人是最常见的一种，以形成多种标准形式的码垛机器人。

码垛机器人结构

WSM系列码垛机器人主要用来在自动化生产过程中执行工件的装载和卸载任务。WSM系列码垛机器人使用三种标准托盘，其尺寸分别是300×400 mm、400×600 mm、600×800 mm。每个码垛机器人有两摞托盘或三摞托盘，每摞托盘的托盘数量随应用而定。这类码垛机器人采用挂壁式结构，其中X轴由两根龙门式导轨上下排布组成，其跨度按Y轴行程而定。X轴通常固定在机器人支架上，也有固定在墙壁上。Y轴由两根龙门式导轨并排组成，其跨度大约100～500 mm，Y轴固定在X轴上。在Y轴上装配气动式手爪，如图1所示，手爪通常是用来抓取一个拖盘，再把拖盘升高后平移到另一机器手的工作空间内。标准码垛机器人的上面还要配备一台二维（X轴和Z轴机器人）或三维机器人，由该机器人完成工件的抓取，从一工位到另一工位的搬运工作。图2是常用的二维和三维机器人结构原理图。下面表格给出了标准化码垛机器人的技术数据。

这是标准码垛机器人的结构技术数据，也可以按需定做不同形状和尺寸的托盘，托盘也可以被旋转。可以扩展成多种码垛机器人来实现自动装载和卸载功能。托盘可以通过传送带运送也可以是通过推车来送入码垛机器人内和从中取出。X轴行程，Y轴行程和手爪尺寸

及抓取能力都可以按需来设计。由于控制系统是IPC，可以方便来改动控制程序，来改变运行速度和行程等来适用新产品。

码垛机器人工作原理

图1中，A摞托盘中最上层的那个托盘被抬起并移动到水平位置，此时托盘与部件的装载或卸载位置可以通过自由编程来实现，一个托盘里的工件被处理后被放回原处，当然也可以放到另一位置。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，手爪合并来抓紧拖盘，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，去抓取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，以提高效率，同时还可沿导轨X方向安装传输带，组成流水线模式，从而大大提高生产效率。为图1配套的二维机器人由一个X轴和一个Z轴组成，简称XZ机器人。在XZ机器人工作中，码垛机器人的X轴要配合其工作。XZ机器人仅可以抓取一排或几排工件，每抓完一排或几排工件，码垛机器人的X轴就要移动，使XZ机器人仅可以抓取另一排或另几排工件。如此重复到抓取完整个拖盘的工件。

实际案例

标准码垛机器人在电子和机械部件、对表面很敏感的塑料部件、对外形很挑剔的冲压部件、车床工件等有很多用途。下面介绍码垛机器人MS600在化装品行业的应用。比利时的ESTEELAUDER公司是化妆品制造行业的领头企业，该公司在其生产线上应用了百格拉公司两套SM600码垛机器人。

在生产线中，我们先用手推车把装有口红外壳的托盘放置在第一个工位上-A摞托盘，然后码垛机器人X轴运动到拖盘A摞上方，用四对两指手爪从托盘里抓取4个口红外壳并升高到一定位置，然后放到4工位的旋转平台上，放置好4个口红外壳后，旋转平台旋转一定角度，填充唇膏过程由第二台码垛机器人来完成，填充完唇膏之后，紧接着第二台机器人抓取4个封装帽，封装口红。在这个过程中两台码垛机壳器人要严格协调同步工作。就这样二台机器人相互配合，相互协调，完成整个包装过程，已经卸载完的托盘被堆放在手推车上进行下一个应用。这个过程值得注意的是手推车的停放位置以及托盘的摆放位置都必须精确定位的。二台码垛机器人均采用气动四指手爪，其外形见图3。每个口红大约重10g，每个托盘可以容纳280个口红。处理4个口红为一动作周期，其用时为8s。托盘为热熔塑胶类托盘，其尺寸为600×400×11mm。每摞有案可27个托盘，托盘交换时间7s。

码垛机器人设计：