魯慶東 王海珠 胡蓉

摘要：本文簡要介紹基于工業(yè)機器人的自動上瓶機設計，首先選擇了工業(yè)機器人的型號，設計了末端執(zhí)行器，對上甁機進行了程序設計，設計完成后進行了功能驗證和主要參數(shù)實驗，達到了預期目標。

關(guān)鍵詞：上瓶機;工業(yè)機器人

中圖分類號：TH165文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）13-0052-01

1灌裝車間工藝流程分析

白酒灌裝工藝流程主要是指白酒生產(chǎn)出來后到最終成為可銷售成品入庫的過程，工藝路線的制定是根據(jù)企業(yè)自身實際情況制定的，但需要有洗瓶，灌裝，質(zhì)檢，壓蓋，風刀去水，貼標，裝盒裝箱，封箱等工藝，經(jīng)過前期調(diào)研，半自動灌裝線工藝流程使用較多，此工藝流程適應瓶型廣，產(chǎn)能適中，自動化程度較高，但人員參與生產(chǎn)程度大。本項目旨在將撿瓶上線工序替換為機器人完成，減少人工。

2工業(yè)機器人選擇

工業(yè)機器人家族中，國際上四大家族（ABB、庫卡、發(fā)那科、安川）的占比較高，發(fā)展時間長，性能較為穩(wěn)定，但價格較國產(chǎn)機器人高，近些年，伴隨國內(nèi)工業(yè)機器人市場的高速增長，國家政策的大力支持，國內(nèi)企業(yè)有了長足的進步，如沈陽新松機器人，廣數(shù)機器人，華數(shù)機器人，埃夫特機器人，埃斯頓機器人等，大多工業(yè)機器人企業(yè)均已上市，充分說明了了機器人企業(yè)的成長。國產(chǎn)機器人的性價比高于國外機器人，在本項目中，機器人作為搬運使用，對精度，穩(wěn)定性要求不高，所以選用國產(chǎn)機器人。

在國內(nèi)機器人中，華數(shù)機器人依托原有的華中數(shù)控系統(tǒng)，發(fā)展較快，重慶有兩家分公司，距離較近，售后服務較好，華數(shù)機器人具有許多優(yōu)點。

洗瓶機與輸瓶線距離為100mm左右，瓶高一般在150—400cm之間，加上運動空間，工作半徑在500mm以內(nèi)。查閱華數(shù)機器人工作空間，HSR-JR603最大工作半徑為571.5mm，滿足工作空間需要。

綜上分析，選擇HSR-JR603，在空間上，額定負載上均滿足要求。性價比最優(yōu)。

3末端執(zhí)行器選擇

手工操作是將瓶子拿起，翻轉(zhuǎn)180度后放置到輸瓶線上，因為瓶子在洗瓶機上需要滴水，所以在末端執(zhí)行器（端適器）也采用夾持的方式，白酒瓶主要有圓形瓶和方形瓶，將末端執(zhí)行器設計成快換接頭，根據(jù)瓶型選擇合適的端適器，圓瓶用弧形夾爪，方瓶用直爪去夾持。氣動夾爪作為機器人使用最多的端適器，可以直接選購，省去了單件加工的成本。手爪氣缸選擇內(nèi)夾持氣缸，開閉行程在60-80mm，夾持力小于1kg力，氣缸直徑大于10mm，夾持力都大于1kg力，只需要選擇手爪開閉行程在工作范圍內(nèi)的就行。

4編程與調(diào)試

工業(yè)機器人編程采用示教編程，首先運動到空瓶外側(cè)，松爪，運動到夾持點，夾緊，向上抬起，運動到中間點，旋轉(zhuǎn)180度，將空瓶開口向上，運動到輸瓶線上方，放置到輸瓶線，機器人運動到中間點，完成一個周期的運動。

編程如下：

LBL[1]

J JR[2]‘ 運動到到中間點

J JR[3]‘運動到瓶子外側(cè)

DO[18] = ON‘手爪松開

DO[19] = OFF

WAIT TIME 100‘松爪延時

L LR[1] VEL = 200‘直線運動到抓取點

DO[18] = OFF‘手爪夾緊

DO[19] = ON

WAIT TIME 100‘夾緊延時

L LR[2]‘ 將空瓶從洗瓶機中夾起，垂直向上運動到LR[2]點

J JR[2]‘ 運動到到中間點

J JR[4]‘ 旋轉(zhuǎn)180度

J JR[5]‘ 運動到輸瓶線上方

L LR[3]‘直線運動到輸瓶線上的放置點

DO[18] = ON‘手爪松開

DO[19] = OFF

WAIT TIME 100‘松爪延時

GOTO LBL[1]‘循環(huán)執(zhí)行

保存程序，加載程序，首先手動調(diào)試程序，軌跡符合要求，瓶子抓取時穩(wěn)定，運行時瓶子未出現(xiàn)滑動。自動運行程序系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可靠，達到預期目標。

功能測試：

1）瓶型測試。將常見的500ml裝的圓瓶，方瓶，八角瓶等各準備1個，將宜賓本地常見酒瓶各準備1個，共計8個酒瓶進行測試。使用直爪和弧形爪進行測試，各測試5次，觀察有無滑移，夾持是否可靠。

經(jīng)過測試，敘府大曲瓶子直徑逐漸變小，所以在夾持過程出現(xiàn)了輕微滑移，但瓶子沒掉，經(jīng)過增加氣壓，瓶子不再滑移，在使用過程中，在夾爪上增加橡膠或柔性襯墊從而增大摩擦力，部分瓶子增加氣壓使瓶子夾持穩(wěn)定。

2）穩(wěn)定性測試。使用敘府大曲的瓶子，調(diào)整好夾爪位置好進行疲勞測試，按每小時500瓶的速度調(diào)節(jié)上甁機速度，連續(xù)運行8小時，測試上甁機穩(wěn)定性和可靠性，連續(xù)工作后檢查夾爪有無異常，變形，夾持是否穩(wěn)定。經(jīng)過8小時連續(xù)測試，均能穩(wěn)定運行，夾爪無異常，無明顯變形，氣動系統(tǒng)穩(wěn)定。

5結(jié)束語

基于工業(yè)機器人高速自動上甁機經(jīng)過測試，達到設計要求，能穩(wěn)定運行，在生產(chǎn)線上可減少兩名工人，總成本在10萬元以內(nèi)，小于兩名工人1年的支出，但自動上甁機設計壽命20年，實際壽命大于10年，大大降低了企業(yè)開支。

參考文獻：

[1]魯慶東.白酒包裝生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)設計：碩士論文

[2]魯慶東 陳琪主編.自動化生產(chǎn)線安裝調(diào)試維護與維修 機械工業(yè)出版社 2015.09

[3]華數(shù)機器人官網(wǎng) https：//www.hsrobotics.cn/

作者簡介：魯慶東，男，生于：1983-11，漢族，籍貫：云南魯?shù)?工作單位：宜賓職業(yè)技術(shù)學院，單位省市：四川省宜賓市，單位郵編644003，職稱：講師，碩士學位，研究方向：智能控制，工業(yè)機器人。