趙平　車智

摘 要：文章主要對(duì)Garbuio Dickinson公司的翻箱機(jī)器人運(yùn)行情況分析和研究，通過優(yōu)化PLC程序、增加檢測(cè)裝置、調(diào)整輸送鏈機(jī)工作方式等，提高機(jī)器人運(yùn)行的安全可靠性，從而有效避免因機(jī)器人與煙箱之間的撞擊導(dǎo)致的設(shè)備損壞、生產(chǎn)停機(jī)等問題。

關(guān)鍵詞：翻箱機(jī)器人；PLC；光電檢測(cè)；輸送鏈機(jī)；煙草類

杭州卷煙廠經(jīng)“十一五”技改，成功引進(jìn)了諸如翻箱機(jī)器人等先進(jìn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的全覆蓋，但隨之產(chǎn)生的問題也不斷。文章就主要針對(duì)翻箱機(jī)器人在運(yùn)行過程中與煙箱發(fā)生撞擊的問題，通過多方面的改進(jìn)，提高翻箱機(jī)器人運(yùn)行的安全可靠性，杜絕翻箱機(jī)器人撞擊的發(fā)生，從而保障生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

技術(shù)創(chuàng)新是品牌發(fā)展的源泉，是卷煙上水平的核心。正是在這樣的政策指引下，十多年來，我國煙草行業(yè)不斷的引進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)從而得到了迅猛發(fā)展，2014年工商總稅利更是超萬億，比2002年增長過6倍，科學(xué)技術(shù)在煙草行業(yè)又一次詮釋了它第一生產(chǎn)力的力量！在全國煙草行業(yè)蓬勃發(fā)展之際，浙江中煙杭州卷煙廠亦走在了前面，2012年“十一五”技改項(xiàng)目正式投產(chǎn)啟用，標(biāo)志著全國乃至全世界一流卷煙生產(chǎn)基地的誕生。杭州卷煙廠制絲車間憑借技改契機(jī)，引進(jìn)了諸如Swisslog高架庫、KUKA機(jī)械手、Garbuio機(jī)器人等世界先進(jìn)設(shè)備，向自動(dòng)化、智能化制造現(xiàn)場(chǎng)大步邁進(jìn)。文章就是針對(duì)其中關(guān)鍵設(shè)備——Garbuio翻箱機(jī)器人進(jìn)行了相關(guān)的分析和研究，通過一系列的改進(jìn)，有效的提高了翻箱機(jī)器人運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

翻箱機(jī)器人的主要功能是在進(jìn)料站臺(tái)上抓取滿料物箱，將其中的物料翻到入合適的喂料機(jī)中，并將空箱放置于出箱站臺(tái)。目前杭州卷煙廠引進(jìn)的是意大利Garbuio Dickinson公司的翻箱線，一條生產(chǎn)線由一個(gè)或若干個(gè)機(jī)器人共同組成，主要應(yīng)用于成品煙絲的喂絲站及煙絲的摻配線，如圖1所示。

翻箱機(jī)器人主要由機(jī)架、夾具、傳動(dòng)裝置、起重裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)組件、氣動(dòng)控制器、定位控制器等組成。機(jī)器人從PLC接收到填充喂料機(jī)的命令后，平移至目的站臺(tái)，夾具下降抓取煙箱后通過提升、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作將煙箱物料傾倒于對(duì)應(yīng)喂絲機(jī)內(nèi)，待物料傾倒完再將空煙箱放置到相應(yīng)出口站臺(tái)上，而后機(jī)器人回到等待位置等待下一個(gè)指令。

為了確保機(jī)器人下降抓取煙箱時(shí)的安全性，翻箱站臺(tái)會(huì)對(duì)煙箱進(jìn)行位置調(diào)整。煙箱進(jìn)入到翻箱站臺(tái)鏈機(jī)后，當(dāng)前端光電檢測(cè)到煙箱即觸發(fā)信號(hào)給PLC，站臺(tái)鏈機(jī)停止運(yùn)行，此時(shí)煙箱應(yīng)緊靠前側(cè)靠板，而后站臺(tái)氣動(dòng)頂升裝置提升，將煙箱托載在多根可空轉(zhuǎn)輥筒上，隨之右側(cè)氣缸動(dòng)作，將煙箱水平向左推移，直至煙箱左側(cè)靠緊左側(cè)靠板。此時(shí)煙箱位置就緒，PLC中觸發(fā)信號(hào)，等待翻箱機(jī)器人抓取。

而目前翻箱機(jī)器人在抓取煙箱時(shí)時(shí)常發(fā)生夾具撞壞現(xiàn)象，導(dǎo)致生產(chǎn)停機(jī)、設(shè)備損壞，同時(shí)也是一個(gè)重大的安全隱患。經(jīng)跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致該事故的原因在于站臺(tái)上的煙箱位置異常，比如煙箱未到位、傾斜及2個(gè)煙箱并著同時(shí)進(jìn)入到站臺(tái)等等，從中說明當(dāng)前的煙箱定位方式不足以百分百地確保翻箱機(jī)動(dòng)作的安全。那么針對(duì)其不足，進(jìn)行了一系列的設(shè)計(jì)與改進(jìn)，從而解決此安全問題。

首先，加裝了煙箱位置檢測(cè)裝置。根據(jù)對(duì)前期現(xiàn)象的總結(jié)，我們認(rèn)為，缺乏有效的檢測(cè)是導(dǎo)致碰撞的根本原因。當(dāng)一個(gè)煙箱進(jìn)入站臺(tái)到位后，必須對(duì)其位置檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)通過后才能讓機(jī)器人執(zhí)行抓箱動(dòng)作，如若不然，則產(chǎn)生報(bào)警且機(jī)器人不動(dòng)作，這樣就能有效地避免此類撞擊事故。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)站臺(tái)的觀察，發(fā)現(xiàn)站臺(tái)前側(cè)和左側(cè)均為機(jī)械靠板，則我們決定在站臺(tái)后側(cè)及右側(cè)這兩個(gè)方向上安裝檢測(cè)光電，從而判斷出煙箱位置異常。經(jīng)過甄選，我們選用倍加福漫反射光電，將右側(cè)光電安裝在前側(cè)靠板上，位置靠右，距左側(cè)靠板120cm（煙箱底部寬度）+3cm（煙箱外沿）*2+0.5cm處，自前往后水平照射，檢測(cè)光束與左側(cè)靠板平行；將后側(cè)光電則通過支架安裝于站臺(tái)右側(cè)，距前側(cè)靠板120cm（煙箱底部長度）+3cm（煙箱外沿）*2+1cm處，自右向左水平照射，檢測(cè)光束與前側(cè)靠板平行。而后，我們?cè)赑LC程序中加入了這2個(gè)光電的檢測(cè)條件，當(dāng)煙箱進(jìn)入站臺(tái)后，只有當(dāng)右側(cè)光電和前側(cè)光電均無觸發(fā)信號(hào)均為0時(shí)，說明煙箱位置正常；當(dāng)其中一個(gè)或者兩個(gè)光電觸發(fā)信號(hào)為1時(shí)，表明光電管光束位置檢測(cè)到煙箱，說明該煙箱位置異常，機(jī)器人不執(zhí)行取箱命令，同時(shí)產(chǎn)生煙箱異常報(bào)警，通知人員及時(shí)處理。

其次，對(duì)輸送鏈機(jī)進(jìn)行了調(diào)整。煙箱進(jìn)入物流系統(tǒng)后，通過物流輸送機(jī)和站臺(tái)輸送機(jī)的交接，完成從物流系統(tǒng)至翻箱站臺(tái)的輸送。經(jīng)過我們長時(shí)間的觀察，發(fā)現(xiàn)2臺(tái)輸送機(jī)之間煙箱的交接異常是煙箱歪斜的主要原因，從而導(dǎo)致機(jī)器人與煙箱之間的碰撞。于是，做了以下調(diào)整：其一，由于地面沉降、機(jī)械振動(dòng)磨損等，2臺(tái)輸送機(jī)鏈條不在一個(gè)水平面上，致使煙箱在交接運(yùn)行過程中瞬間受到的摩擦力不平衡，因此我們通過機(jī)架調(diào)整了物流輸送機(jī)的水平高度使之與站臺(tái)輸送機(jī)匹配，并定期檢查調(diào)整；其二，2臺(tái)輸送機(jī)在啟動(dòng)、運(yùn)行時(shí)速度不匹配，速度的差異致使煙箱在兩條輸送機(jī)上同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生受力不均導(dǎo)致歪斜，則通過丹佛斯變頻器查看物流輸送機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間和運(yùn)行速度，將上升斜坡時(shí)間從0.7s調(diào)整至0.4s，最大運(yùn)行參考速度從50調(diào)整為60，使2臺(tái)輸送機(jī)速度匹配；其三，為了確保煙箱在輸送機(jī)上運(yùn)行時(shí)保持正且直，還在這2臺(tái)輸送鏈機(jī)交接處的兩側(cè)安裝了歸正條，即使煙箱在運(yùn)行過程中出現(xiàn)歪斜，也能通過兩側(cè)的歸正條進(jìn)行位置矯正。

最后，改變了光電管的工作方式。目前物流輸送鏈機(jī)煙箱到位檢測(cè)光電管采用的倍加福的漫反射光電，安裝于底部垂直自下往上發(fā)出光束檢測(cè)煙箱位置。由于光電管是垂直自下往上發(fā)出光束檢測(cè)，那么光束透過的鏡面成水平朝上，加上車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)粉塵較多，導(dǎo)致光電管鏡面積灰比較嚴(yán)重，容易引起光電管的異常動(dòng)作，致使2個(gè)煙箱同時(shí)進(jìn)入站臺(tái)現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。針對(duì)此情況，我們改變了光電管的工作方式，即將光電管位置由底部移至輸送鏈機(jī)旁邊，由自下而上地垂直照射改為自左向右的水平照射，有效避免粉塵等因素的干擾，同時(shí)將漫反射光電管改為對(duì)射光電管，進(jìn)一步提高了光電管檢測(cè)的可靠性。

經(jīng)過上述的改進(jìn)，有效地遏制了翻箱機(jī)器人的撞擊現(xiàn)象，同時(shí)也大幅提高了生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效率。以喂絲站翻箱機(jī)器人為例，一個(gè)機(jī)器人承擔(dān)4個(gè)喂絲機(jī)的翻箱任務(wù)，而每個(gè)喂絲機(jī)平均對(duì)2臺(tái)卷包機(jī)臺(tái)進(jìn)行供絲，一旦機(jī)器人發(fā)生撞擊事故，平均需要1小時(shí)的修復(fù)時(shí)間，則影響卷包8個(gè)機(jī)臺(tái)生產(chǎn)各1小時(shí)，合計(jì)8小時(shí)，以HAUNI PROTOS-M8卷煙機(jī)20000支/分鐘生產(chǎn)能力來算，則影響生產(chǎn)卷煙20000*60*8=9600000支，其造成的經(jīng)濟(jì)損失不可估量！

綜上所述，我們優(yōu)化改進(jìn)了翻箱機(jī)器人的工作環(huán)境，有效地解決了翻箱機(jī)器人的撞擊問題，同時(shí)也為生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行奠定了更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。