ABB IRB660機器人在糧油食品飲料行業(yè)中的應(yīng)用

1  概述

此案例重點在于介紹機器人堆垛系統(tǒng)，用以完成12條低速生產(chǎn)線與10條高速生產(chǎn)線輸出牛奶箱的堆垛工作。

在方案中，從客戶對堆垛系統(tǒng)的具體要求出發(fā)，在介紹了堆垛系統(tǒng)各組成部分之后，對該系統(tǒng)的工作原理與流程進行了闡述，最后對重要組成部分的性能指標作了簡單的描述。

2 基本信息

2.1 成品碼盤設(shè)計

成品高架庫內(nèi)承載托盤的規(guī)格：(W)1000mm(L)1200mm(H)150mm

2.2 含托盤貨物最高1350mm

2.3 成品牛奶箱規(guī)格

低速生產(chǎn)線牛奶箱規(guī)格有兩種，其外形尺寸分別為：

(1) (W)200mm(L)353mm(H)116mm

(2) (W)235mm(L)240mm(H)143mm

經(jīng)過綜合考慮，分別為兩種規(guī)格的牛奶箱設(shè)計垛形，如圖1-2所示。

圖1 牛奶箱(1)的垛形

高度： 1350mm（含托盤）

重量：約6-8kg/箱， 15箱/層，共10層，約900-1200Kg(不含托盤)

數(shù)量：150件

圖2 牛奶箱(2)的垛形

高度： 1350mm（含托盤）

重量：約6-8kg/箱， 15箱/層，共8層，約720-960Kg(不含托盤)

數(shù)量：150件

高速生產(chǎn)線牛奶箱的規(guī)格有一種，其外形尺寸為：

(W)204mm(L)340mm(H)116mm

同樣為該規(guī)格的牛奶箱設(shè)計垛形，如圖3所示。

圖3 高速生產(chǎn)線牛奶箱的垛形

高度：1350mm（含托盤）

重量：約6-8kg/箱， 共10層，約900-1200Kg(不含托盤)

數(shù)量：150件；

3 方案描述

3.1產(chǎn)量為843箱/小時10條生產(chǎn)線上的堆垛機器人系統(tǒng),使用ABB機器人來進行操作

·本方案中共配五套機器人堆垛系統(tǒng)，每臺機器人處理兩條生產(chǎn)線上的輸出牛奶箱。

·機器人堆垛系統(tǒng)由兩條牛奶箱輸入傳送帶，兩條托盤輸出傳送帶，IRB6600-2.8/175機器人配備底座以及夾具等組成。

·輸入傳送帶的控制系統(tǒng)每次輸入六個牛奶箱并定位，以供機器人進行堆垛。 

·機器人采取一抓一放或一抓二放的方式，每次從輸入傳送帶上吸取或抓取六個牛奶箱；并放置在相應(yīng)輸出傳送帶相應(yīng)的位置上；

·具體工作流程：

a.   輸入傳送帶將牛奶箱輸入定位，并由總控PLC通知機器人牛奶箱到位;

b.輸出傳送帶將托盤輸入定位，并由總控PLC通知機器人輸出托盤到位;

c.機器人到牛奶箱輸入位置吸取或抓取牛奶箱，完成吸取或抓取牛奶箱后通知總控PLC牛奶箱已吸走或抓走;

d.總控PLC通知輸入傳送帶輸入新牛奶箱;

e.機器人根據(jù)垛型要求將吸取或抓取的牛奶箱擺放在輸出托盤上;

f.如一垛牛奶箱完成堆垛后，機器人將通知總控PLC托盤堆垛完成；

g.總控PLC將通知輸出傳送帶送走完成堆垛的滿托盤并輸入新空托盤。

h.關(guān)于非滿垛情況機器人堆垛情況說明和分析：

當(dāng)牛奶箱輸入傳送帶輸入最后一個同品種牛奶箱時，待此牛奶箱到位后，總控PLC通知機器人此為最后的牛奶箱，并通知機器人此次抓取幾個牛奶箱。機器人在堆完此次牛奶箱后，通知總控PLC堆垛完畢，總控PLC通知托盤傳送帶，將堆垛完畢的托盤送走并送入新的空托盤。

·如堆垛過程中產(chǎn)生意外情況，如機器人吸取或抓取牛奶箱失敗，機器人未完成工作托盤即被送走等情況，機器人將立即停止工作并等待人工診斷處理。

·循環(huán)時間分析：根據(jù)此種工作方式，如每次抓取或吸取六箱，每臺機器人每小時約完成1800個牛奶箱的堆垛工作，五臺機器人每小時約完成9000個牛奶箱的堆垛工作。（不含等待傳送帶將牛奶箱或托盤運輸?shù)轿换蛞谱叩臅r間。）

3.1.1 平面圖

3.2產(chǎn)量為500箱/小時12條生產(chǎn)線上的堆垛機器人系統(tǒng)

·本方案中共配四套機器人堆垛系統(tǒng)，每臺機器人處理三條生產(chǎn)線上的輸出牛奶箱。

·機器人堆垛系統(tǒng)由三條牛奶箱輸入傳送帶，三條托盤輸出傳送帶，IRB6600-2.8/175機器人配備底座以及夾具等組成。

·輸入傳送帶的控制系統(tǒng)每次輸入五個或六個牛奶箱并定位，以供機器人進行堆垛。 

·機器人采取一抓一放或一抓二放的方式，每次從輸入傳送帶上吸取或抓取五或六個牛奶箱；并放置在相應(yīng)輸出傳送帶相應(yīng)的位置上；

·具體工作流程：

a.   輸入傳送帶將牛奶箱輸入定位，并由總控PLC通知機器人牛奶箱到位;

i.輸出傳送帶將托盤輸入定位，并由總控PLC通知機器人輸出托盤到位;

j.機器人到牛奶箱輸入位置吸取或抓取牛奶箱，完成吸取或抓取牛奶箱后通知總控PLC牛奶箱已吸走或抓走;

k.總控PLC通知輸入傳送帶輸入新牛奶箱;

l.機器人根據(jù)垛型要求將吸取或抓取的牛奶箱擺放在輸出托盤上;

m.如一垛牛奶箱完成堆垛后，機器人將通知總控PLC托盤堆垛完成；

n.總控PLC將通知輸出傳送帶送走完成堆垛的滿托盤并輸入新空托盤。

o.關(guān)于非滿垛情況機器人堆垛情況說明和分析：

當(dāng)牛奶箱輸入傳送帶輸入最后一個同品種牛奶箱時，待此牛奶箱到位后，總控PLC通知機器人此為最后的牛奶箱，并通知機器人此次抓取幾個牛奶箱。機器人在堆完此次牛奶箱后，通知總控PLC堆垛完畢，總控PLC通知托盤傳送帶，將堆垛完畢的托盤送走并送入新的空托盤。

·如堆垛過程中產(chǎn)生意外情況，如機器人吸取或抓取牛奶箱失敗，機器人未完成工作托盤即被送走等情況，機器人將立即停止工作并等待人工診斷處理。

·循環(huán)時間分析：根據(jù)此種工作方式，對于牛奶箱（1）的垛形，每次抓取或吸取六箱，每臺機器人每小時約完成1800個牛奶箱的堆垛工作，四臺機器人每小時約完成7200個牛奶箱的堆垛工作。（不含等待傳送帶將牛奶箱或托盤運輸?shù)轿换蛞谱叩臅r間。）對于牛奶箱（2）的垛形，每次抓取或吸取五箱，每臺機器人每小時約完成1700個牛奶箱的堆垛工作，四臺機器人每小時約完成6800個牛奶箱的堆垛工作。（不含等待傳送帶將牛奶箱或托盤運輸?shù)轿换蛞谱叩臅r間。）

3.2.1 平面圖

3.3 機器人IRB6600-2.8/175性能指標及參數(shù)

·本體部分：

手腕持重： 175 kg

最大臂展半徑：2.8m

軸數(shù)：6軸

重復(fù)定位精度：0.1mm

防護等級：       IP67

軸運動：軸 動作范圍    最大速度

1  回轉(zhuǎn)+180至-180100/s

2  立臂+ 85至- 65 90/s

3  橫臂+ 70至-180 90/s

4  腕        +300至-300150/s

5  腕擺+120至-120120/s

6  腕傳+360至-360190/s

電源：3相四線 400V(+10%，-15%)， 50Hz

耗電量：8.5 KVA 

機器人尺寸：      底座：1136 x 850mm

機器人重量：1,780kg

環(huán)境溫度：5C- 50C

最大濕度：95%

最大噪音： 73dB(A)

·IRC5控制柜

控制硬件：                     多處理器系統(tǒng)

                               總線結(jié)構(gòu)

                               奔騰CPU

                               閃存(128M)

                              20s UPS 備份電源

控制軟件：BaseWare 5.0 機器人操作系統(tǒng)

                              強大的RAPID編程語言

                              PC-DOS文本格式

                              軟件出廠預(yù)裝，并存于光碟

電源：3相400V(+10%，-15%)， 48.5～61.8Hz

耗電量：               8.5KVA

控制柜尺寸：850700700 mm

控制柜重量：最大250kg

環(huán)境溫度：5C- 45C 

最大濕度：95%

防護等級：IP54

操作面板：控制柜上

編程單元：便攜式示教盒，具備操縱桿和鍵盤

                彩色觸摸式顯示，具中、英文菜單選項

安全性：緊急停止，自動模式停止，測試模式停止等

輸入輸出：數(shù)字式直流24V， 16進/16出， 輸入輸出板

3.4  機器人系統(tǒng)工作的部分要求

·與安裝有關(guān)的土建參數(shù)

              廠房凈高：>4.5米

             地基要求：

 以上參數(shù)不含機器人底座，土建方應(yīng)再考慮機器人底座重量。

·工件(牛奶箱)的參數(shù)要求

牛奶箱表面須平整，無皺褶，無不適合真空吸附的封箱材料。

牛奶箱尺寸：參見基本信息

牛奶箱重量： 8kg

·夾具的真空系統(tǒng)對真空有關(guān)參數(shù)的要求：

壓縮空氣：≥6 bar

耗氣量：1500升/分.機器人（如夾取式為700升/分）

空氣質(zhì)量：3級 DIN ISO 8673-1

粉塵直徑：< 0.005mm

粉塵含量：< 5mg/m³

油污含量：< 1mg/m³

露點：-20度