活塞是一種需要大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，而在整個(gè)生產(chǎn)過程中需要表面處理，車加工，鏜孔和銑加工等。在這些工序間需要把活塞從一個(gè)機(jī)床運(yùn)輸?shù)搅硪慌_(tái)機(jī)床去加工，需要把加工完的零件運(yùn)去表面處理，需要把合格品裝箱運(yùn)輸?shù)?。這些工序間的活塞轉(zhuǎn)送工作量非常大，有的工序加上自動(dòng)上下料操作才8秒勞動(dòng)強(qiáng)度大，很費(fèi)人工，人工上料效率低易出質(zhì)量問題(沒有裝好活塞)，人工下料有時(shí)還損傷活塞表面。為此有些活塞生產(chǎn)廠家就采用很多德國(guó)百格拉公司生產(chǎn)的碼垛機(jī)器人來完成這些工作，不僅提高了工作效率和產(chǎn)量，還提高了產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。作為例子本文就介紹位于德國(guó)扭倫堡的Federal Mogul公司所采用的百格拉公司的標(biāo)準(zhǔn)碼垛機(jī)器人MS600。

一、MS600的組成

MS600主要由一個(gè)供料機(jī)構(gòu)，一個(gè)下料機(jī)構(gòu)，托盤搬運(yùn)機(jī)構(gòu)和一個(gè)二維搬運(yùn)機(jī)器人組成。MS600碼垛機(jī)器人每8秒完成一次零件裝到機(jī)床上及從機(jī)床上取消，7秒就完成一次托盤交換，它的工作效率非常高，下面介紹其主要部分。

1 供料機(jī)構(gòu)

供料機(jī)構(gòu)由一個(gè)人工手推車和拖盤升降部分組成。人工手推車上面放著12個(gè)裝滿活塞的鋼網(wǎng)筐，12個(gè)鋼網(wǎng)筐上下互相配合平穩(wěn)放置在小推車上特定的位置上。在人工推手推車運(yùn)輸時(shí)12個(gè)鋼網(wǎng)筐平穩(wěn)牢固。每個(gè)鋼網(wǎng)筐的長(zhǎng)×寬×高為545×310×95mm, 帶有15個(gè)格，每個(gè)格里放置一個(gè)大約350克的活塞。一個(gè)手推車共放置有180個(gè)活塞，活塞總重量大約為63公斤。工作時(shí)人工把小推車推入MS600的送料軌道內(nèi)， 前面頂?shù)教囟ǖ奈恢脗鞲衅魃?。?dāng)供料手推車上的活塞全部處理完后，其上面的活塞和12個(gè)鋼網(wǎng)筐都被運(yùn)送到下料機(jī)構(gòu)上了，要人工把空車推出，再把一裝滿活塞的車推入供料軌道內(nèi)。

2 下料機(jī)構(gòu)

下料機(jī)構(gòu)和上料機(jī)構(gòu)完全一樣，但由人工推入MS600的送料軌道內(nèi)時(shí)是空車，它上面沒有推盤和活塞。當(dāng)把供料機(jī)構(gòu)上一托盤活塞全部加工完放回原位置后，就把該托盤放到下料推車上。當(dāng)12個(gè)托盤里的活塞全部處理完及放到下料車上后，要人工把它推出來送走，再把一空車推入下料軌道內(nèi)。

3 托盤搬運(yùn)機(jī)構(gòu)

托盤搬運(yùn)機(jī)構(gòu)由兩個(gè)托盤升降軸和托盤水平搬運(yùn)軸組成。托盤升降軸就是由兩根PAS42BB并聯(lián)組成的上下運(yùn)動(dòng)軸，帶動(dòng)12個(gè)拖盤升降運(yùn)動(dòng)。而托盤水平搬運(yùn)軸則由兩根PAS42BB并聯(lián)組成的水平運(yùn)動(dòng)軸。三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸都由伺服電機(jī)控制。

4 二維搬運(yùn)機(jī)器人

由于Federal Mogul公司采用立式數(shù)控車所以百格拉公司就采用了一個(gè)二維XZ機(jī)器人。X軸是PAS42BB，Z軸是LM-A101。為了便于抓取活塞百格拉公司設(shè)計(jì)了帶輔助定位的4指手爪。該XZ機(jī)器人的X軸行程為1.2m, Z軸為0.4m, X軸的最高運(yùn)行速度為2m/s, Z軸的最高運(yùn)行速度為1m/s。

二 MS600的工作過程

供料機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)里有相同的托盤提升機(jī)構(gòu)。當(dāng)把供料小車推入軌道內(nèi)后，托盤提升機(jī)構(gòu)就從最下面的托盤開始全部拖住，按要求每次把整摞托盤提升一個(gè)托盤厚度，保證最上面的推盤可以被拖盤水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)拖住及水平運(yùn)動(dòng)。工作時(shí)托盤提升機(jī)構(gòu)把最頂部第一個(gè)拖盤升高到比水平運(yùn)動(dòng)軸高出一定高度后停止，然后托盤水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)向第一個(gè)托盤運(yùn)動(dòng)，使托盤水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)所帶的拖板處于第一個(gè)拖盤下面。然后升降機(jī)構(gòu)下降使第一個(gè)拖盤處于水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的拖板上。然后升降機(jī)構(gòu)升高10mm, 接著水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)向回運(yùn)動(dòng)把該托盤帶到二維XZ機(jī)器手前面。XZ二維機(jī)器手先逐個(gè)搬運(yùn)第一排的零件，搬運(yùn)后處理完再放回原處。當(dāng)一排零件被處理完后，水平運(yùn)動(dòng)軸再向前運(yùn)動(dòng)使第二排的零件處于機(jī)器手可以抓取的位置上。如此類推值得處理完最后一排的零件后，水平運(yùn)動(dòng)軸再把該托盤送回到下料機(jī)構(gòu)的升降機(jī)構(gòu)上，然后升降機(jī)構(gòu)下降一個(gè)托盤的高度，等待下一個(gè)托盤。這時(shí)供料機(jī)構(gòu)升高，水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)取下一托盤，這就是托盤交換過程。完成托盤交換后處理下一個(gè)托盤的零件，如此進(jìn)行下去，直到處理完最后一個(gè)托盤上的全部零件。

三 控制系統(tǒng)部分

整個(gè)機(jī)器人控制系統(tǒng)采用百格拉公司TLCC CAN總線控制系統(tǒng)，通過CANBus控制各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)。各個(gè)軸的驅(qū)動(dòng)采用帶CANBus總線控制功能的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)TLC534。TLCC作為主站通過 CAN總線可以控制幾十個(gè)從站(TLC534)，每10ms一個(gè)控制周期。每個(gè)軸所配的行星減速機(jī)都是德國(guó)Neugart公司的PLE系列精密行星減速機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)采用5個(gè)PLE系列精密行星減速機(jī)和5個(gè)可編程，帶運(yùn)動(dòng)控制功能的智能伺服驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)TLC534。

四 展望

本文是介紹碼垛機(jī)器人系統(tǒng)在活塞生產(chǎn)線中的應(yīng)用，百格拉公司還為許多種類零件的車，銑，磨和鏜孔等加工設(shè)備配置了類似的供料下料機(jī)器人系統(tǒng)。這類碼垛機(jī)器人系統(tǒng)主要由直角坐標(biāo)機(jī)器人組成，它們的主要特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，易懂，便于控制，實(shí)用，成本低，效率高，在歐美被廣泛應(yīng)用于化妝品，食品，手機(jī)，傳感器，玩具，儀表等生產(chǎn)中。希望對(duì)上面一種結(jié)構(gòu)形式的碼垛機(jī)器人的介紹使用戶理解采用它們。我們還有10多種其他結(jié)構(gòu)的上料下料和碼垛類機(jī)器人系統(tǒng)，百格拉公司二十年來生產(chǎn)了數(shù)千臺(tái)套類似的機(jī)器人。