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淺談碼垛機器人在活塞生產過程中的應用及工作方式

活塞是一種需要大批量生產的產品，而在整個生產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機床運輸到另一臺機床去加工，需要把加工完的零件運去表面處理，需要把合格品裝箱運輸等。這些工序間的活塞轉送工作量非常大，有的工序加上自動上下料操作才8秒勞動強度大，很費人工，人工上料效率低易出質量問題（沒有裝好活塞），人工下料有時還損傷活塞表面。

為此有些活塞生產廠家就采用碼垛機器人來完成這些工作，不僅提高了工作效率和產量，還提高了產品質量和經濟效益。

一、碼垛機器人的組成

碼垛機器人主要由一個供料機構，一個下料機構，托盤搬運機構和一個二維搬運機器人組成。碼垛機器人可每8秒完成一次零件裝到機床上及從機床上取消，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、供料機構

供料機構由一個人工手推車和拖盤升降部分組成。人工手推車上面放著12個裝滿活塞的鋼網筐，12個鋼網筐上下互相配合平穩放置在小推車上特定的位置上。在人工推手推車運輸時12個鋼網筐平穩牢固。每個鋼網筐的長×寬×高為545×310×95mm,帶有15個格，每個格里放置一個大約350克的活塞。一個手推車共放置有180個活塞，活塞總重量大約為63公斤。工作時人工把小推車推入碼垛機器人的送料軌道內，前面頂到特定的位置傳感器上。當供料手推車上的活塞全部處理完后，其上面的活塞和12個鋼網筐都被運送到下料機構上了，要人工把空車推出，再把一裝滿活塞的車推入供料軌道內。

2、下料機構

下料機構和上料機構一樣，但由人工推入碼垛機器人的送料軌道內時是空車，它上面沒有推盤和活塞。當把供料機構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12個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。

3、托盤搬運機構

托盤搬運機構由兩個托盤升降軸和托盤水平搬運軸組成。托盤升降軸就是由兩根PAS42BB并聯組成的上下運動軸，帶動12個拖盤升降運動。而托盤水平搬運軸則由兩根PAS42BB并聯組成的水平運動軸。三個運動軸都由伺服電機控制。

二、碼垛機器人的工作過程

供料機構和下料機構里有相同的托盤提升機構。當把供料小車推入軌道內后，托盤提升機構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托盤厚度，保證最上面的推盤可以被拖盤水平運動機構拖住及水平運動。工作時托盤提升機構把最頂部個拖盤升高到比水平運動軸高出一定高度后停止，然后托盤水平運動機構向個托盤運動，使托盤水平運動機構所帶的拖板處于個拖盤下面。然后升降機構下降使個拖盤處于水平運動機構的拖板上。然后升降機構升高10mm,接著水平運動機構向回運動把該托盤帶到二維XZ機器手前面。XZ二維機器手先逐個搬運排的零件，搬運后處理完再放回原處。當一排零件被處理完后，水平運動軸再向前運動使第二排的零件處于機器手可以抓取的位置上。如此類推值得處理完排的零件后，水平運動軸再把該托盤送回到下料機構的升降機構上，然后升降機構下降一個托盤的高度，等待下一個托盤。這時供料機構升高，水平運動機構取下一托盤，這就是托盤交換過程。完成托盤交換后處理下一個托盤的零件，如此進行下去，直到處理完個托盤上的全部零件。

三、控制系統部分

整個機器人控制系統采用總線控制系統，通過控制各個軸的運動。各個軸的驅動采用帶總線控制功能的伺服電機驅動系統。作為主站通過總線可以控制幾十個從站，每10ms一個控制周期。每個軸所配的行星減速機都是精密行星減速機。整個系統采用5個精密行星減速機和5個可編程，帶運動控制功能的智能伺服驅動器系統。

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