機器人卷煙生產中拆跺改造

　　德國SCHMALZ是一個富有未來導向的現代化公司，其真空處理系統已經成為全球各地工業生產過程中不可缺少的一部分，其產品在煙草行業，紅河卷煙廠和昭通煙廠的拆跺系統就是成功應用的典范。

紅河卷煙廠機器人拆跺改造

　　紅河卷煙廠是一家以管理先進、自動化程度高而聞名全國的煙草企業，其物流系統是目前國內自行研制開發的功能最齊全、規模最大、涉及范圍最廣的自動化物流系統典范之一。該廠于1998年在自動化生產線上率先使用了機器人來實現香煙成品的碼拆跺及輔料配盤，是機器人技術在國內煙草行業的成功應用案例之一。但由于紅河煙廠不斷壯大，產量不斷增加，加上原來系統設計的缺陷，原來的機器人拆跺系統已經不能滿足現在的生產了。

　　SCHMALZ公司成功改造了紅河卷煙廠的機器人拆跺系統，并已經通過了驗收，改造后，4臺機器人相當于原來的6臺的工作效率，經過長達半年的測試，掉箱現象基本杜絕，達到了機器人在煙草系統拆跺應用的世界先進水平。

　　原拆跺機器人的夾具系統采用了三組吸盤（每組12個波紋吸盤），每次抓取2－3件煙箱至放煙工位后，每次釋放一件煙翻轉，這種方式往往存在著一些問題。

　　由于采用了波紋吸盤，在機器人抓取煙箱運動到放煙工位的運動過程中造成煙箱晃動過大，不但容易損壞煙箱材質不一致，氣密性存在差異，傳統的真空吸盤在吸取紙箱的過程中偶爾出現掉箱的現象，不但損傷了煙箱，還導致了系統的停機現象。

　　原夾具使用的是小口徑的單級真空發生器，抽吸量小且容易堵塞，導致系統運行穩定性較差，需人工經常維護。

拆跺翻轉機構于機器人匹配性不好，采取了一組吸盤釋放一件煙，翻轉機構翻轉完畢后，機器人移動第二組吸盤至放煙位置，再釋放、翻轉，機器人和翻轉機構相互等待，嚴重影響拆跺效率。

　　SCHMALZ公司針對以上實際情況，為紅河煙廠制定了專門的解決方案，采用了SCHMALZ公司針對了紙箱開發的FX系列大面積真空機器人夾具系統，該系統采用了模塊化的設計，結構輕巧，自帶多級真空發生器及檢測器件，采用了小孔多路的吸附方式，可適用比較粗糙的工件表面，最大程度地提高機器人抓取物料的抓力和可靠性。

　　采用自行設計的翻轉機構，增加積放工位，機器人抓取煙箱直接放到工位上，減少機器人和翻轉機構的配合，最大程度地提高機器人的拆跺效率。

　　改造后的機器人拆跺系統，不僅解決了原來存在的掉煙、晃動、紙箱透氣、真空發生器堵塞等諸多問題，使系統運行更加穩定，設備掉煙率達到百萬分之七，還大大提高了機器人的拆跺效率，原系統拆跺一個托盤需近3min（約8件/min），而改造后僅需不到2min（大于14件/min），效率提高75％。

昭通煙廠的機器人碼拆跺

　　昭通煙廠位于云南的東北門戶昭通市，是紅河煙廠下屬的煙廠之一，為滿足現代化生產的管理需要，于2005年采用了自動化物流系統，該系統由昆船集團物流公司總包，SCHMALZ公司承攬了機器人碼拆跺部分，該項目從2006年3月中旬開始實施，SCHMALZ公司投入5人，歷時20多天完成了6臺機器人的安裝和調試工作，現已正式投入了生產運行。

　　該機器人碼拆跺系統共使用6臺KUKA KR150L120/4機器人，各用3臺完成碼跺和拆跺工作，使用Siemens 5614卡通過Profibus完成和上位線線控系統及外圍設備的通信。

1. 碼跺部分

（1） 系統組成 ：
　　◆機器人：KUKA KR150L120/4六軸加長臂機器人，最大臂展半徑2.8m，有效載荷120KG。
　　◆夾具 ：使用SCHMALZ公司開發的六軸機器人碼跺夾具系統，由SCHMALZ FM400x220SW煙草專用吸盤、真空泵、壓縮空氣系統和支架組成，具有兩件煙箱抓取能力。
　　◆煙箱和托盤輸送線：由昆船公司制作。

（2）系統原理 ： 每臺機器人具有三條煙箱輸送線和托盤線，具有同時進行三個品牌碼跺的能力，每個托盤能堆碼24件煙箱，底層和中間層每層10件，為立放、頂上平放4件。傳統的碼跺多采用四軸機器人，立放煙箱需在抓取前進行翻轉，而在該系統中使用了六軸機器人，因而立放的煙箱無需翻轉，提高了煙箱線的輸送能力；機器人夾具每次具有兩件抓取能力，立放煙箱在空中實現翻轉，煙箱輸送到抓取位置后，機器人每次抓取兩件煙箱按順序堆放到托盤相應位置上。

（3）系統特點：
　　◆采用六軸機器人，煙箱輸送線無需翻轉煙箱，提高了輸送效率。
　　◆采用了SCHMALZ大面積真空吸盤和真空泵，以極高的真空度，為系統的穩定運行提供有效的保證。
　　◆接入壓縮空氣系統，使碼跺時釋放煙箱的速度更快，提高了碼跺效率的同時更好地保持了跺型的整齊標準。

　　系統投入運行后，運行穩定，跺型整齊，運行時平均碼跺能力大于12件/min,超出了煙廠的生產需求，為以后提高生產能力留有極大的余量。

2. 拆跺部分

（1） 系統組成 ：
　　◆機器人：同碼跺系統。
　　◆夾具：拆跺夾具采用的器件和碼跺略有不同，由SCHMALZ FM400x220SW煙草專用吸盤，真空泵和支架組成，具有每次最多抓取三件煙箱的能力。
　　◆煙箱和托盤輸送線：煙箱輸送線具有積放式翻轉機構，由昆船公司制作。

（2）系統原理 堆放有煙箱的托盤輸送到位后，機器人一次抓取兩件平放煙箱，擺放到平放位置；立放煙箱每次抓取最多三件煙箱擺放到積放翻轉位置，一次全部釋放。該系統一個比較特殊的地方是，根據整個物流系統的設計，機器人需具備拆散盤和整盤拆散盤的能力，因此在拆跺的過程中，對于散盤需根據碼跺時的煙箱順序選擇不同的吸盤動作，而對于整盤拆散盤，拆完指定煙箱應保持和碼跺相同數量煙箱的順序一致。

（3）系統特點：
　　◆大面積吸盤FM400x220SW和真空泵的應用有效地保證了系統運行的穩定性，即使由于煙跺在輸送過程中跺型發生了偏移和托盤輸送不到位，一樣穩定抓取，減少了傳統吸盤拆跺時損壞煙箱和掉煙造成的損失。
　　◆積放式翻轉機構提高了拆跺效率。傳統方式由于機器人每次只能釋放一件煙箱，機器人和翻轉機構之間相互等待，效率無法提高，采用紅積放式翻轉機構成功地解決了這一制約整個系統效率的瓶頸。
　　◆ KUKA機器人出眾的柔性保證了拆跺時動作的平穩可靠，更進一步提高了系統的穩定。

　　整套系統憑借出眾的穩定性和完善的功能，獲得了最終用戶的高度評價。