成品出庫機器人煙箱夾具改造

兌幸福 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司

一、前言

黃金葉生產(chǎn)制造中心成品高架庫共配置了8套KUKA機器人拆垛系統(tǒng)，每套系統(tǒng)由一臺6軸機器人，一套真空夾具以及相應(yīng)的控制軟件和硬件組成。整套系統(tǒng)依據(jù)預(yù)先編好的程序及設(shè)定參數(shù)進行作業(yè)，精準(zhǔn)高效的執(zhí)行各類成品卷煙的拆垛任務(wù)。隨著使用年份的增長，機器人各種磨損、老化，故障次數(shù)也不斷增長。加之目前使用的回收箱皮質(zhì)量參差不齊，機器人時常出現(xiàn)煙箱抓取錯位、掉落等問題，急需對系統(tǒng)進行深度維修，減少故障的發(fā)生。

二、原因分析

拆垛機器人原裝夾具配置有6個夾持組件，由6個氣缸驅(qū)動。氣動回路分別有3個費斯托氣動閥門分組控制，在實際運行過程中，受氣動回路密封性、氣壓穩(wěn)定性、控制信號同步性等多個因素的影響，經(jīng)常性的出現(xiàn)夾具動作不同步；加之回收箱皮支撐度遠(yuǎn)低于新箱皮，在抓取過程中會出現(xiàn)一定的下垂、形變、傾斜等。此時夾具的輔助功能使得其在放置的時候無法進行復(fù)位，仍然以變形錯位的姿態(tài)放置在托盤上，從而造成成品件煙歪斜、掉落等情況發(fā)生。

三、改造內(nèi)容

首先對夾具實用性進行論證試驗。利用空煙箱（使用填充物）模擬成品卷煙抓取過程。待煙箱抓取后暫停，對夾具狀態(tài)進行觀察測量。通過實地測量，在斷開夾具氣動回路的情況下，通過安裝于機器人吸盤頂部的三級真空發(fā)生器所產(chǎn)生的吸附力完全能夠滿足件煙的吸附抓取，夾具僅起到輔助作用。在模擬測試的基礎(chǔ)上，拆除1臺機器人夾具并采用實物煙箱手動進行測試，完全能夠滿足正常的生產(chǎn)需求。通過測試，發(fā)現(xiàn)對于硬度較低的回收箱皮，雖然在吸盤吸取時在垂直方向會產(chǎn)生一定的變形下垂。但因為吸盤是采用三排海綿吸盤并列安裝的方式，越靠近中間吸附力越強，所以煙箱變形下垂的姿態(tài)表現(xiàn)為輕微的倒“八”字，煙箱在被放置的托盤上時，因沒有了夾具的夾持，位置會自動修正向內(nèi)靠攏，改造效果如圖1所示。

圖1 機器人改造前后效果圖

由于拆垛機器人嚴(yán)格依據(jù)編譯好的程序執(zhí)行作業(yè)，如僅是直接拆除夾具，不對原程序進行修改，則在抓取件煙時會因無法檢測到夾具作業(yè)信號報警停機。因此對原控制程序進行仔細(xì)分析，查找夾具相關(guān)語句，在屏蔽夾具子程序的同時，做好其他子程序的調(diào)用、轉(zhuǎn)換、跳轉(zhuǎn)等功能修改。通過使用orangeEdit模擬軟件，對修改過后的程序進行單機模擬運行測試，驗證修改后的程序在編寫、控制邏輯上都符合各項技術(shù)要求，改造效果良好。

四、改造效果

措施實施后，未出現(xiàn)缺托盤造成設(shè)備停機現(xiàn)象，每年可減少成品卷煙損失20余萬元，設(shè)備運行效率提高了2.2%。操作人員不再頻繁處理設(shè)備停機，降低了勞動強度，同時為市場保供工作提供了有力支持，確保緊俏牌號卷煙保質(zhì)保量按時出庫。