ABB IRB660機(jī)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(diǎn)在于介紹機(jī)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(hù)對(duì)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(duì)該系統(tǒng)的工作原理與流程進(jìn)行了闡述，最后對(duì)重要組成部分的性能指標(biāo)作了簡(jiǎn)單的描述。

2 基本信息

2.1 成品碼盤(pán)設(shè)計(jì)

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

2.2 含托盤(pán)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(guò)綜合考慮，分別為兩種規(guī)格的牛奶箱設(shè)計(jì)垛形，如圖1-2所示。

圖1 牛奶箱(1)的垛形

高度： 1350mm（含托盤(pán)）

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

數(shù)量：150件

圖2 牛奶箱(2)的垛形

高度： 1350mm（含托盤(pán)）

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

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(jì)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(pán)）

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

數(shù)量：150件；

3 方案描述

3.1產(chǎn)量為843箱/小時(shí)10條生產(chǎn)線上的堆垛機(jī)器人系統(tǒng),使用ABB機(jī)器人來(lái)進(jìn)行操作

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

·機(jī)器人堆垛系統(tǒng)由兩條牛奶箱輸入傳送帶，兩條托盤(pán)輸出傳送帶，IRB6600-2.8/175機(jī)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(gè)牛奶箱并定位，以供機(jī)器人進(jìn)行堆垛。 

·機(jī)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(gè)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(jī)器人牛奶箱到位;

b.輸出傳送帶將托盤(pán)輸入定位，并由總控PLC通知機(jī)器人輸出托盤(pán)到位;

c.機(jī)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(jī)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(pán)上;

f.如一垛牛奶箱完成堆垛后，機(jī)器人將通知總控PLC托盤(pán)堆垛完成；

g.總控PLC將通知輸出傳送帶送走完成堆垛的滿(mǎn)托盤(pán)并輸入新空托盤(pán)。

h.關(guān)于非滿(mǎn)垛情況機(jī)器人堆垛情況說(shuō)明和分析：

當(dāng)牛奶箱輸入傳送帶輸入最后一個(gè)同品種牛奶箱時(shí)，待此牛奶箱到位后，總控PLC通知機(jī)器人此為最后的牛奶箱，并通知機(jī)器人此次抓取幾個(gè)牛奶箱。機(jī)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(pán)傳送帶，將堆垛完畢的托盤(pán)送走并送入新的空托盤(pán)。

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

·循環(huán)時(shí)間分析：根據(jù)此種工作方式，如每次抓取或吸取六箱，每臺(tái)機(jī)器人每小時(shí)約完成1800個(gè)牛奶箱的堆垛工作，五臺(tái)機(jī)器人每小時(shí)約完成9000個(gè)牛奶箱的堆垛工作。（不含等待傳送帶將牛奶箱或托盤(pán)運(yùn)輸?shù)轿换蛞谱叩臅r(shí)間。）

3.1.1 平面圖

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

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

·機(jī)器人堆垛系統(tǒng)由三條牛奶箱輸入傳送帶，三條托盤(pán)輸出傳送帶，IRB6600-2.8/175機(jī)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(gè)或六個(gè)牛奶箱并定位，以供機(jī)器人進(jìn)行堆垛。 

·機(jī)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(gè)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(jī)器人牛奶箱到位;

i.輸出傳送帶將托盤(pán)輸入定位，并由總控PLC通知機(jī)器人輸出托盤(pán)到位;

j.機(jī)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(jī)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(pán)上;

m.如一垛牛奶箱完成堆垛后，機(jī)器人將通知總控PLC托盤(pán)堆垛完成；

n.總控PLC將通知輸出傳送帶送走完成堆垛的滿(mǎn)托盤(pán)并輸入新空托盤(pán)。

o.關(guān)于非滿(mǎn)垛情況機(jī)器人堆垛情況說(shuō)明和分析：

當(dāng)牛奶箱輸入傳送帶輸入最后一個(gè)同品種牛奶箱時(shí)，待此牛奶箱到位后，總控PLC通知機(jī)器人此為最后的牛奶箱，并通知機(jī)器人此次抓取幾個(gè)牛奶箱。機(jī)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(pán)傳送帶，將堆垛完畢的托盤(pán)送走并送入新的空托盤(pán)。

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

·循環(huán)時(shí)間分析：根據(jù)此種工作方式，對(duì)于牛奶箱（1）的垛形，每次抓取或吸取六箱，每臺(tái)機(jī)器人每小時(shí)約完成1800個(gè)牛奶箱的堆垛工作，四臺(tái)機(jī)器人每小時(shí)約完成7200個(gè)牛奶箱的堆垛工作。（不含等待傳送帶將牛奶箱或托盤(pán)運(yùn)輸?shù)轿换蛞谱叩臅r(shí)間。）對(duì)于牛奶箱（2）的垛形，每次抓取或吸取五箱，每臺(tái)機(jī)器人每小時(shí)約完成1700個(gè)牛奶箱的堆垛工作，四臺(tái)機(jī)器人每小時(shí)約完成6800個(gè)牛奶箱的堆垛工作。（不含等待傳送帶將牛奶箱或托盤(pán)運(yùn)輸?shù)轿换蛞谱叩臅r(shí)間。）

3.2.1 平面圖

3.3 機(jī)器人IRB6600-2.8/175性能指標(biāo)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(hù)等級(jí)：       IP67

軸運(yùn)動(dòng)：軸 動(dòng)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(jī)器人尺寸：      底座：1136 x 850mm

機(jī)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(jī)器人操作系統(tǒng)

                              強(qiáng)大的RAPID編程語(yǔ)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(hù)等級(jí)：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(pán)

                彩色觸摸式顯示，具中、英文菜單選項(xiàng)

安全性：緊急停止，自動(dòng)模式停止，測(cè)試模式停止等

輸入輸出：數(shù)字式直流24V， 16進(jìn)/16出， 輸入輸出板

3.4  機(jī)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?jī)舾撸?gt;4.5米

             地基要求：

 以上參數(shù)不含機(jī)器人底座，土建方應(yīng)再考慮機(jī)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(wú)皺褶，無(wú)不適合真空吸附的封箱材料。

牛奶箱尺寸：參見(jiàn)基本信息

牛奶箱重量： 8kg

·夾具的真空系統(tǒng)對(duì)真空有關(guān)參數(shù)的要求：

壓縮空氣：≥6 bar

耗氣量：1500升/分.機(jī)器人（如夾取式為700升/分）

空氣質(zhì)量：3級(jí) DIN ISO 8673-1

粉塵直徑：< 0.005mm

粉塵含量：< 5mg/m³

油污含量：< 1mg/m³

露點(diǎn)：-20度