成品出库机器人烟箱夹具改造

兑幸福 河南中烟工业有限责任公司

一、前言

黄金叶生产制造中心成品高架库共配置了8套KUKA机器人拆垛系统，每套系统由一台6轴机器人，一套真空夹具以及相应的控制软件和硬件组成。整套系统依据预先编好的程序及设定参数进行作业，精准高效的执行各类成品卷烟的拆垛任务。随着使用年份的增长，机器人各种磨损、老化，故障次数也不断增长。加之目前使用的回收箱皮质量参差不齐，机器人时常出现烟箱抓取错位、掉落等问题，急需对系统进行深度维修，减少故障的发生。

二、原因分析

拆垛机器人原装夹具配置有6个夹持组件，由6个气缸驱动。气动回路分别有3个费斯托气动阀门分组控制，在实际运行过程中，受气动回路密封性、气压稳定性、控制信号同步性等多个因素的影响，经常性的出现夹具动作不同步；加之回收箱皮支撑度远低于新箱皮，在抓取过程中会出现一定的下垂、形变、倾斜等。此时夹具的辅助功能使得其在放置的时候无法进行复位，仍然以变形错位的姿态放置在托盘上，从而造成成品件烟歪斜、掉落等情况发生。

三、改造内容

首先对夹具实用性进行论证试验。利用空烟箱（使用填充物）模拟成品卷烟抓取过程。待烟箱抓取后暂停，对夹具状态进行观察测量。通过实地测量，在断开夹具气动回路的情况下，通过安装于机器人吸盘顶部的三级真空发生器所产生的吸附力完全能够满足件烟的吸附抓取，夹具仅起到辅助作用。在模拟测试的基础上，拆除1台机器人夹具并采用实物烟箱手动进行测试，完全能够满足正常的生产需求。通过测试，发现对于硬度较低的回收箱皮，虽然在吸盘吸取时在垂直方向会产生一定的变形下垂。但因为吸盘是采用三排海绵吸盘并列安装的方式，越靠近中间吸附力越强，所以烟箱变形下垂的姿态表现为轻微的倒“八”字，烟箱在被放置的托盘上时，因没有了夹具的夹持，位置会自动修正向内靠拢，改造效果如图1所示。

图1 机器人改造前后效果图

由于拆垛机器人严格依据编译好的程序执行作业，如仅是直接拆除夹具，不对原程序进行修改，则在抓取件烟时会因无法检测到夹具作业信号报警停机。因此对原控制程序进行仔细分析，查找夹具相关语句，在屏蔽夹具子程序的同时，做好其他子程序的调用、转换、跳转等功能修改。通过使用orangeEdit模拟软件，对修改过后的程序进行单机模拟运行测试，验证修改后的程序在编写、控制逻辑上都符合各项技术要求，改造效果良好。

四、改造效果

措施实施后，未出现缺托盘造成设备停机现象，每年可减少成品卷烟损失20余万元，设备运行效率提高了2.2%。操作人员不再频繁处理设备停机，降低了劳动强度，同时为市场保供工作提供了有力支持，确保紧俏牌号卷烟保质保量按时出库。