机器人在自动化上下料系统中的应用

机器人在自动化上下料系统中的应用

林浩然 卜铮

沈阳新松机器人自动化股份有限公司，辽宁 沈阳 110000

摘要：通过在自动化上下料系统中使用机器人，员工可以在恶劣的生产条件下花费更少的时间，并使用生产执行系统(MES)和工厂数据库进行管理、分析和统计操作。这将对工厂机械设备的改进、劳动条件的改善和劳动强度的降低产生严重影响。为了解决这个问题，为企业设计了上下料自动化系统，实现了低投资、高效率、先进的工艺设备、先进的生产现场自动化、自动化的工艺流程、自动计数、自动故障报警等。并根据生产执行系统(MES)和工厂数据库调整了生产过程数据进行管理和分析统计。它对改善车间设施、降低人工成本和改善工人工作条件具有重大影响。为了尽量减少工作人员在车间逗留的时间，在原车间集中装车的基础上，增加了可供叉车原料斗装运。原电瓶车从原料车间提取原料，车间现场容器的当前填充状态改为原料车间的装载状态，原料由叉车放在进料装置支架上，原料斗底板人工放下位于闸板即可，机器人完成容器填充装料。

关键词：机器人；自动化；上下料

引言

某钢铁公司共有10多条合金生产线，每条生产线由高温反应窑、运输轨道一条环形、气动配套、液压、电控及除尘系统组成。容器材料逐渐剥落、破裂、使用寿命短，但新生产的产品本身会轻微粘连、板结上，并在某种程度上粘连到容器底部。原料燃烧时会产生有毒气体。例如，安装在炉窑顶部的带有除尘装置的强力硫化物，在整个车间剌鼻的气味仍弥漫，车间的环境温度超过40℃，工作人员必须佩戴防毒面具。检修前，容器的结构单元捣散，原料倾倒，容器装满，容器摇晃，加强物料装填更密实。

1 自动上下料系统的设备组成及工作原理

自动上下料系统主要配备有机器人(带机器人手臂、手夹具)、出料设备、给料、进料等设备。

（1）机器人。机器人是这种上下料自动化系统的主要装置，且位于出料和送料装置之间，并通过机器人手臂的机器手夹具实现装夹、旋转、卸料和装料，上下料自动运动和称量统计功能。机器人的运动和功能在自动化上下系统生产的各个阶段都是一致的，三轴有伺服电机和减速机驱动，保证了精确的运动，并具有紧凑和重复的定位精度和响应速度等优点。机器人结构的本质和复杂性在于机器人机械手夹具结构，由于容器材料在抱夹中容易滑动和断裂，因此设计了上卡、下托:当夹具固定容器时，夹具的顶部固定在容器的边缘上，容器在出料倾倒时可予以托住；底板设计用于承受容器的主要重量，从而减少夹具的抱紧力。刚出烤箱的容器表面温度为80℃，夹具为了防止直线导轨过热，增加夹具与容器之间的摩擦力，弧形内壁夹具的安装特别是缓冲硅胶密封，可以作为耗材在线快速更换。为了降低投资成本，必须实施固定臂长的解决方案，以减少机器人的轴数。称量仪安装在螺丝杠螺母上，并使用机器称量在夹具装夹。

（2）出料。主要由中间料斗、振打、支架和成品料斗组成。中间料斗支架固定在成品上。主要功能是保持不中断的料斗倒成品生产，在此期间捣碎接住成品，以等待到位的成品料斗。中间料斗下部设有推拉式闸板，；产品料斗填充完毕后，手动关闭中间料斗推拉闸板，用叉车拉出成品料斗，更换上述成品料斗，然后打开阀门。振动单元固定到中间料斗，用于将板组件最终产品捣散在振动打击，并将材料完全排放到中间料斗中。由于容器材料的性质，我们在设计自动上下料系统时反复测试了振动模式，使振动松散最终产品振动的同时，能导致容器过度损坏。振动单元的振动电机是逆变器，如果需要，振动频率可以调整，以达到最佳效果。振动单元由减速电机、偏心凸轮机构和多头振打头等零件组成。

（3）给料机链式。靠近生产线的平行轨道，与轨道方向相同。其功能是当机器手夹具夹与容器安装在装料位时，并且当计算机发出信号时，链式给料机开始将原料输送到容器中。机构是一种z型链条传动装置，输送量为0.8 m3/h，并进行密封，以防止粉尘在交货时进入原料。链条传动装置的电机由逆变器控制，传动速度可以调节。

（4）进料装置。主要由原、中间料斗、支架组成。原料斗送到原料厂后，叉车将原料放在进料设备上，原料斗底部人工放下颚式闸板，并将原料罐斗原料直接放入中间料斗。中间料斗固定在链条给料器的进口上方，从而可以在料斗更换期间不中断生产的方式储存九个容器的原料。中间料斗的下部为软管。给料机传动停止时，材料不得落入柔性软管之下。当激活链条传动动机时，原料可以通过柔性软管继续进入链条传动供给端口。当机器人机械手夹具进给装置的接收位置并接收到原料时，PLc发出信号，并且给料机传动装置开始填充原料并用于容器。

3 自动上下料机器人在铝模板生产线中的运用

对机器人在上、下原料生产链中的应用进行了案例分析，结果表明，所用3+3模式下的铝模型自动锯条生产线长40米，宽28米，需要两名后续维护人员和工作人员。当采用6台独立的设备4台机器人，铝模板线通常主要由锯床和冲床组成，这就需要在生产线上更多的工艺设备和作业设备、作业人员和材料。为了有效提高铝模板生产线的生产性能和自动化程度，必须在原料生产线上采用大量机器人，以提高下行上下料的效率。

（1）送料系统合理配置。在生产过程中，必须根据实际生产情况制定合理的送料系统，并在生产线上安装三套锯冲输送和一个检测系统。在实际操作中，它会自动检测运输铝模板，并使用直角坐标的机器人和机器人手臂将其抓取在滚筒，以自动进行上料工作。在实际应用中，冲孔需要在铝模板的两侧，因此在冲床前前必须安装旋转机构，铝模板需要两次抓取、冲孔，提高了整个生产线的效率。

（2）设计和制造抓手、吸盘。在操作上下料中，机器人最重要的元素是抓手、吸盘。因此，我们应注意设计机抓手、吸盘，根据所生产铝模板的形状和重量等数据设计抓手、吸盘的形状。铝模板生产线主要采用六轴机器人，抓取力能力好，铝模板能够响应上下料作业，实现上下料自动处理目标，不仅能提高企业的经济效益也可以考虑使用桁架式机器人机械手，此类型的抓手可以承受2T的最大抓手力。手抓的主要结构是钢梁。矩形是一个三维矩形结构，由齿轮传动、模块化设计、独立控制、安装和配置的紧急停机装置组成，能够高效地进行大量自动处理，可有效地帮助提高经济效益和盈利水平。

4 结语

车间的自动上下料系统在工厂的10多条生产线上进行统一的计算机监控，如果需要倒运材料或故障报警，需要现场手动处置。每条生产线的原料上料工艺使工厂工人的车间停留时间在30分钟内减少大3人的工作量。夜班工人的数量也减少了。由于每斗原料，每次可使用12小时以上，不需要进一步倒运。采用自动化上下料系统，改善公司运营环境，大幅降低人工成本。智能机器人在一些复杂的生产场所，尤其是制造业，尤其是钢铁行业，有更大的空间，因为关于生产环境、劳动保护等的法律规定。生产现场越来越严格，劳动力成本也在上升。

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