在手機(jī)、儀表等的一些零件及粉末冶金行業(yè)的絕大部分零件都需要大批量的生產(chǎn)。在這些零件的生產(chǎn)過程中和裝配過程中，要從沖床、壓床、注塑機(jī)和磨床等取下，要把零部件從一個工序運(yùn)輸?shù)搅硪粋€工序，整個生產(chǎn)過程中還要保護(hù)零件表面，為此很多生產(chǎn)廠家就采用德國百格拉公司生產(chǎn)的碼垛機(jī)器人來完成這些工作，大量提高了工作效率和產(chǎn)量，還提高了產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。例如西門子在手機(jī)的生產(chǎn)過程中，法國和德國WIKA公司在壓力表，溫度表和千分表的生產(chǎn)過程中都采用很多臺德國百格拉公司的標(biāo)準(zhǔn)碼垛機(jī)器人WMS600，本文就以WIKA公司所有的WMS600為例來介紹

一WMS600的組成

WMS600主要由一個供料機(jī)構(gòu)，一個下料機(jī)構(gòu)，托盤搬運(yùn)機(jī)構(gòu)和一個二維搬運(yùn)機(jī)器人組成。WMS600碼垛機(jī)器人每8秒完成一次零件裝到機(jī)床上及從機(jī)床上取消，10秒以內(nèi)就完成一次托盤交換，它的工作效率非常高，下面介紹其主要部分。

1供料機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)

供料機(jī)構(gòu)是12個托盤落在一起組成的托盤摞，可以由一個人用手推車推入送料軌道內(nèi)，或由傳送帶傳送到送料軌道內(nèi)。每個托盤長×寬為400×600mm,最多可以放置30公斤的零件。當(dāng)供料托盤里的活塞全部處理完后，其上面的活塞和12個拖盤都被運(yùn)送到下料機(jī)構(gòu)上了，由人工把空車推出再把一車零件推入，或通過傳送帶自動把下一摞裝滿零件的托盤運(yùn)動供料軌道內(nèi)。下料機(jī)構(gòu)和上料機(jī)構(gòu)完全一樣，這里就不再詳細(xì)介紹了。

圖1：WMS碼垛機(jī)器人的工作原理圖

2托盤搬運(yùn)機(jī)構(gòu)

托盤搬運(yùn)機(jī)構(gòu)由托盤手爪，托盤升降軸和托盤水平搬運(yùn)軸組成。托盤手爪采用電動手爪，由一臺雙輸出軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動兩個螺紋方向相反的絲杠來控制手指的張開或閉合。托盤升降軸就是由兩根PAS44BB并聯(lián)組成的上下運(yùn)動軸，帶動12個拖盤升降運(yùn)動。而托盤水平搬運(yùn)軸則由兩根PAS44BB并聯(lián)組成的水平運(yùn)動軸。

3二維搬運(yùn)機(jī)器人

由于WIKA公司采用立式數(shù)控車所以百格拉公司就采用了一個二維XZ機(jī)器人。X軸是PAS42BB，Z軸是LM-A101。對于不同零件采用不同的手爪。該XZ機(jī)器人的X軸行程為1.7m,Z軸為0.6m,X軸的最高運(yùn)行速度為2.2m/s,Z軸的最高運(yùn)行速度為1m/s。

二、WMS600的工作過程

供料機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)無論是人工推入軌道內(nèi)指定位置，還是通過傳送帶運(yùn)送到軌道內(nèi)指定位置，都要被定位卡住。在圖1中手爪的寬度是可控的，張開時寬度大于托盤的寬度，而閉合時能夾住托盤的兩邊。而水平運(yùn)動軸和垂直運(yùn)動軸可以在整個行程內(nèi)任意運(yùn)動。工作時手爪張開，垂直運(yùn)動軸運(yùn)動到最高出，然后水平運(yùn)動軸把手爪運(yùn)動到供料機(jī)構(gòu)的上方。接著垂直運(yùn)動軸下降到供料機(jī)構(gòu)最上面拖盤的下部底面，然后手爪閉合把托盤卡住。這時垂直運(yùn)動軸先升到最高處，然后再通過水平運(yùn)動軸把托盤的第一列零件運(yùn)動到與XZ二維搬運(yùn)機(jī)器人的工作平面相重疊處。等待XZ二維搬運(yùn)機(jī)器人逐個把托盤里第一列的零件抓取送到機(jī)床上（或其它的設(shè)備上），待處理完再把它放回原處。處理完托盤里第一列的零件后再把托盤里第二列的零件運(yùn)動到與XZ二維搬運(yùn)機(jī)器人的工作平面相重疊處及處理第二列零件。如此處理完托盤里的全部零件后，水平運(yùn)動軸把托盤先送到下料位置，然后垂直運(yùn)動軸把托盤下移放到托盤摞的最上面。這時手爪張開后垂直運(yùn)動軸升高，然后去上料處去抓取另一個托盤，完成托盤交換的時間通常小于8秒。完成托盤交換后處理下一個托盤的零件，如此以此進(jìn)行下去，直到處理完最后一個托盤上的全部零件。

整個機(jī)器人控制系統(tǒng)采用百格拉公司TLCCCAN總線控制系統(tǒng)，通過CANBus控制各個軸的運(yùn)動。各個軸的驅(qū)動采用帶CANBus總線控制功能的伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)TLC534。TLCC作為主站通過CAN總線可以控制幾十個從站（TLC534），每10ms一個控制周期。每個軸所配的行星減速機(jī)都是德國Neugart公司的PLE系列精密行星減速機(jī)。整個系統(tǒng)采用4個PLE系列精密行星減速機(jī)和4個可編程，帶運(yùn)動控制功能的智能伺服驅(qū)動器系統(tǒng)TLC534。

三、WMS600碼垛機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)

1如圖2所示，可以很方便擴(kuò)展為三摞或四摞系統(tǒng)。

2可以用于上料，或下料，或中間存儲機(jī)器，

3可以使用零件旋轉(zhuǎn)單元，便于上料，下料

4可以按不同零件，訂制形狀和材質(zhì)合適的托盤，

5采用CANBus控制方式，更零件，更可靠，

6托盤升降軸和水平運(yùn)動軸每次運(yùn)動的距離可以任意編程

圖2：擴(kuò)展成三摞托盤的碼垛機(jī)器人原理圖

四展望

本文介紹的WMS600碼垛機(jī)器人系統(tǒng)雖然是用在各種儀表的生產(chǎn)中，但它們是通用的非常高效實(shí)用的供料，下料和中間轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備。它們適用一些機(jī)電零件，表面非常敏感的塑料件，特殊形狀的沖壓件，各種機(jī)加件，粉末冶金件，壓鑄件，注塑件等。針對不同材質(zhì)的零件其托盤的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)也不同，但大多數(shù)是壓鑄塑料盤。