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直角坐標(biāo)機器人
立體倉庫
- 摘要：小型立體倉庫主要安放在辦公樓內(nèi)，要求體積小，存儲密度大，占地少和工作噪聲低等。有很多用戶為了保證噪聲低，還嚴禁使用氣動原件。本文就以沈陽萊茵機器人的小型立體倉庫項目為例來簡單介紹。
一、引言
在全自動檔案存期系統(tǒng)，全自動售藥機，全自動保管箱存取系統(tǒng)和其它一些小型立體倉庫應(yīng)用中都采用直角坐標(biāo)機器人作為取出，存放和搬運機構(gòu)。其中小型立體倉庫主要是存儲小體積的物品，這些物品通常放置在朔料箱里或外形統(tǒng)一的紙箱里等規(guī)范統(tǒng)一的容器里。但很多小型立體庫還用來存放相同的產(chǎn)品，半成品和部件，如太陽能板，汽車配件等。機器人可以對每個箱或每個部件進行自動取出及放置到出貨口，也可以把出貨口的箱子托取住和放置到貨架對應(yīng)的位置上。與常見的，安裝在車間的大型立體倉庫不同，小型立體倉庫主要安放在辦公樓內(nèi)，要求體積小，存儲密度大，占地少和工作噪聲低等。有很多用戶為了保證噪聲低，還嚴禁使用氣動原件。本文就以沈陽萊茵機器人的小型立體倉庫項目為例來簡單介紹。
二、 小型立體倉庫的主要組成部分
檔案管理存儲類立體倉庫主要被裝在辦公樓內(nèi)，教學(xué)類立體倉庫也主要放在教室內(nèi)，而模具存儲類，標(biāo)準(zhǔn)件存儲類立體倉庫主要放置在車間內(nèi)。隨應(yīng)用場合不用，其結(jié)構(gòu)有小的區(qū)別。下面就以存儲朔料箱的立體庫為例進行介紹。這類立體庫主要由貨架，朔料箱，放貨出貨處和取放搬運機器人組成。圖1是沈陽萊茵機器人德國合作伙伴Berger Lahr公司的多貨架和單貨架兩種小型立體庫。我們?yōu)橛脩羲O(shè)計的立體庫也是借鑒百格拉的成功案例及得到他們的幫助，特別是抓取部分。圖2是沈陽萊茵機器人為一用戶設(shè)計制造的1000箱銀行保管箱自動存取系統(tǒng)和為一客戶設(shè)計的太陽能板自動存儲系統(tǒng)。盡管各家的小型立體庫有區(qū)別，但主要部分都類似，下面就對各個主要部分進行簡單的介紹。
圖1：Berger Lahr多貨架立體庫和單貨架立體庫。
圖2：左圖是萊茵機器人設(shè)計制造的1000箱全自動保管箱系統(tǒng)，右圖是為用戶設(shè)計的太陽能板自動存儲庫。
1、 搬運機器人
對兩個貨架面對面放置的立體庫其搬運機器人是典型的二維XZ機器人，而超過兩個貨架就要采用圖1中左圖所示的三維機器人。本文僅介紹雙貨架的立體庫所配的二維機器人。其二維XZ機器人與圖2中左圖所采用的機器人結(jié)構(gòu)形式幾乎完成一樣。但要根據(jù)搬運物體重量，立體庫的大小，工作節(jié)拍來選擇對應(yīng)的直角坐標(biāo)機器人。比如搬運100~120公斤負載(框+零件最大重量)的機器人其上下兩根X軸就要采用RSL170型直線運動單元，兩根并列Z軸采用RSL90D直線運動單元。比如搬運30~80公斤負載(框+零件最大重量)的機器人其上下兩根X軸就要采用RSL90D型直線運動單元，兩根并列Z軸采用RSL90直線運動單元。
圖3中左圖是帶轉(zhuǎn)動功能的手爪和Z軸照片，中圖是手爪和Z軸照片。右圖是XZ直角坐標(biāo)機器人，Z軸滑塊帶動3個上藥料道，藥架里每個格的寬度和高度可以不同。
2、 貨架
圖3中藥架的各個放藥處是均勻的，其寬度和高度是固定的。實際的藥架里每個格的寬度和高度可以不同。藥架放置藥的位置數(shù)量也是按醫(yī)院大小來設(shè)計的。藥架可以是傾斜15度角的，也可以類似書架水平的。藥架要與機器人結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。
3、 機器人手爪
在小型立體倉庫項目中萊茵機器人根據(jù)用戶要求設(shè)計了四種手爪，手爪工作的穩(wěn)定性，可靠性非常重要，詳細資料請聯(lián)系沈陽萊茵機器人。下面對三種手爪分別簡單介紹。
1) 托起式
這類三層伸縮式手爪是用來抓取朔料箱產(chǎn)品類產(chǎn)品。工作時手爪伸入到箱子底下，然后升高使箱子離開貨架。然后手爪回收把箱子運送到手爪托架中心。該類手爪又分兩種。一種是靠整個手爪任意轉(zhuǎn)動來完成箱子在不同方向貨架上的任意存取。令一類是靠可以向前后兩個方向伸縮來完成箱子在不同方向貨架上的任意存取。
2) 鉤拉式
在銀行保管箱自動存取設(shè)備中，萊茵機器人為用戶設(shè)計了可以雙向鉤拉式手爪。其工作原理就是手爪伸到箱子底部，然后鉤子上升把箱子鉤住，然后拉到手爪中間。該類手爪可以從前后兩個方向?qū)崿F(xiàn)抓取和存放操作。
3) 夾拉式
這類手爪在汽車電池快速更換系統(tǒng)中被廣泛使用。它主要是通過兩側(cè)的夾板把箱子夾住，同時通過夾板上轉(zhuǎn)動鏈條帶動把箱子轉(zhuǎn)送出來。要求箱子強度好，體積完全相同。
4) 吸夾式
這類手爪主要為自動售藥機設(shè)計的，工作時小型吸盤對準(zhǔn)藥盒后運動到藥盒表面。然后通過吸盤吸住藥盒及拉回到手爪托盤中間。兩邊的夾板自動夾緊藥盒，以防運動過程中藥盒發(fā)生位移。
4、 放貨口
隨要存儲物體用處不同，放貨口也不同。對朔料箱類的立體庫就采用與傳統(tǒng)立體庫相同的出貨口。而自動售藥機的出藥口和銀行保管箱的出貨口也不完全一樣，這里不進行詳細介紹，要了解詳細資料請聯(lián)系沈陽萊茵機器人。
5、 控制系統(tǒng)
最高端控制系統(tǒng)是工控機，主要用來進行管理和統(tǒng)計工作。而運動控制系統(tǒng)是觸摸屏和西門子PLC。一些簡單的運動萊茵機器人采用德國BergerLahr公司的智能步進電機系統(tǒng)。這類智能步進電機系統(tǒng)通過編程和IO口可以完成特定的動作，對簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)，減少布線，簡化PLC程序非常有意義。
6、 安全防護措施
安全防護措施是所有機器人系統(tǒng)最重要部分，我們采取機械限位，傳感器信號和位置信息互鎖，軟限位，安全門鎖等措施及它們的有機組合。
三、 結(jié)論
借助德國Berger Lahr公司的一些成果案例，萊茵機器人為國內(nèi)用戶成功設(shè)計制造了檔案存儲系統(tǒng)，全自動售藥機，銀行全自動保管箱系統(tǒng)，太能能板存儲系統(tǒng)，模具存儲庫等。與不同用戶及行業(yè)的接觸，我們深深感受到用戶對機器人渴望和擔(dān)憂。用戶非常擔(dān)心機器人的穩(wěn)定性，擔(dān)心機器人能否長期可靠地工作。比如全自動保管箱和全自動售藥機能否10年內(nèi)無故障工作。萊茵機器人采用高質(zhì)量，高品質(zhì)的配件。比如減速機僅采用德國Neugart公司的精密行星減速機，驅(qū)動伺服產(chǎn)品通常采用德國Berger Lahr公司或LUST公司的高端產(chǎn)品。另外光電傳感器和低壓電器采用施耐德或德國產(chǎn)品，控制系統(tǒng)采用西門子PLC，氣動元件采用德國FESTO產(chǎn)品。機器人的安全措施非常重要，萊茵機器人采取機械限位，光電傳感器信號互鎖，軟件限位，多急停按鈕和安全鎖等多級安全措施，確保所生產(chǎn)制造的機器人系統(tǒng)長期，穩(wěn)定，可靠，低噪聲，高速地工作。
