机械手堆垛系统在玻璃生产线冷端的应用

机械手堆垛系统在玻璃生产线冷端的应用

谭仕汉

东莞市盛雄激光设备有限公司

摘要：随着社会经济水平的不断提升，玻璃生产行业也得到了迅速的发展，为了有效提高玻璃生产质量，使其可以满足大众日益膨胀的高要求，相关生产企业都在积极引进现有的生产模式，不断借鉴国外先进生产经验，引入高效、高质的机械手堆垛系统，这样不仅可以加快玻璃生产效率，减轻人工作业负担，而且也在很大程度上提升了玻璃生产企业的经济效益。本文也会对机械手堆垛系统在玻璃生产线冷端的应用进行详细的分析，并针对性的提出一些完善措施。

关键词：机械手堆垛系统；玻璃生产；冷端应用

近年来，我国玻璃生产产量日益提升，各种新颖、独特的玻璃开始走进大众视野。在传统玻璃生产线中，大多都是依靠人工取片堆垛的方式来进行，这种生产模式不仅工作效率慢，而且稍有不慎，就会出现划伤、二次污染等不良现象，进而给生产工人的生命安全也会带来较大的威胁。因此，要想满足当下玻璃生产的高要求，相关企业就要重视取片堆垛工作，通过在玻璃生产线冷端中，引入机械手堆垛系统，来加快玻璃生产效率和生产安全，进而在保质保量的基础上，更好的提高企业的生产效益。

1.机械手堆垛系统的设计

1.1机械手本体

通常，机械手本体都是从国外引进，应用率最高的要属德国KUKA公司和瑞典ABB公司生产的6轴工业机器人，这种机械手本体具有很大的通用性，也可称作为活关节机器人，其主要是由手腕、手臂、支座等构件所组成，且各个轴关节部位都要借助伺服电机进行驱动。这两个公司所生产的机械手本体，在结构设计上各有各的特点，如本体材料的材质，KUKA公司一般是以铝合金材质为主，而ABB公司则采用铸钢本体材料；轴传动方式上，KUKA公司会采用齿轮+皮带的传动模式，ABB公司则仅依靠齿轮进行轴传动；零点校准方面，KUKA公司必须通过相应的校准仪器，而ABB公司则无需通过仪器。

1.2电控系统

机械手堆垛机中的电控系统包括两大组成软件，既：机械手本体电控系统和图成电控系统。其中，机械手本体的电控系统又可分为六个轴控制驱动、六个基本控制软件、一个机械手编程、一个调试操作手持式控制面板。此种自带控制软件的电控系统在实际应用时，必须经过二次开发后，才能实现对机械手末端的精确定位。相较之下，图成电控系统的应用程序就要简便一些，该系统装置主要是由PLC、触摸屏、变频器等组成部件所组成，能够有效完成机械手本体电控系统所无法控制的所有控制任务，如：旋转平台定位、玻璃边缘检测、吸盘架起落、和玻璃吸放、真空系统、安全护拦等，且与照像系统、线控系统、机械手本体电控系统等都有着紧密的联系，经过PROFIBUS-DP总线联络，就可实现数据共享和交换。

1.3吸盘架

吸盘架一般都位于机械手手腕端部，其主体构造主要是由2根横梁和4根竖梁所组成，吸盘则是由2组控制系统所构成，在抓取大片玻璃时，整个吸盘都会进行工作，抓取中、小片玻璃时，则只采用部分吸盘，且每个吸盘架上都设有两套边缘检测装置和防撞传感器，这样在抓取玻璃片后，就会通过该检测装置对玻璃的横边和竖边进行扫描，进以查看玻璃中心和机械手中心的位置是否与定位基准存在差异，一旦出现偏差，则要立即对玻璃位置进行调整，确保其整个堆垛的码放水平。

1.4旋转平台

机械手在实际应用时，都会对应的配置两个堆垛旋转平台。该平台主要是由变频器驱动和位置检测传感器所组成，在运行过程中，可以很大程度上保证整个旋转过程达到快速、平滑。另外，为了便于玻璃的取片堆垛，生产人员可在一个旋转平台上背靠背的放置两个玻璃架子，这样当一个架装满后，旋转平台旋转180。后，就可进行另一个架子的装载，当架子全部装载完毕后，要利用叉车或吊车设备将其运走。

1.5真空系统

机械手中的真空系统，通常都要设置两台真空泵，一个进行工作，一个进行备用，以免系统出现故障，影响到机械手的正常运行。

1.6照相系统

当机械手实施动态抓取玻璃工作时，还要为其配置一个高效的照像系统，一般情况下，机械手系统中的照相装置都是由两台高分辨率行扫描照像机、LED光源、视频信号采集处理计算机所组成。这样当进行玻璃抓取时，计算机就会自动采集玻璃规格、玻璃偏转角度、玻璃等级标志、玻璃破损等相关数据，并对这些数据进行有效的分析，之后还会将分析结果直接传递给机械手堆垛系统，以便最大化控制玻璃生产的质量。

1.7安全护拦

安全护栏一般位于两个旋转平台两侧，且护栏入口处还设有安全光幕，当工作人员进入到光幕区内时，控制系统就会自动停止旋转平台，并发出报警提示音，以免误伤到生产工人。

2.机械手堆垛机的选型和布置

2.1选型

机械手堆垛系统的选型，一定要结合其抓取的重量和最大半径来进行确定。通常，玻璃厂生产线中的机械手，其抓取重量分为三个等级，即：210kg、360kg，、500kg，为了提高机械手的使用安全，一般都将140kg作为常规抓取重量。而最大抓取半径则要根据机械手基座中心线的位置到抓具中心之间的距离来选择，机械手的抓取数量则要结合玻璃的实际生产规格、等级等因素来确定。

2.2布置

机械手堆垛机的布置，要根据实际生产线的用途来进行，例如，以生产薄玻璃为主的生产线，则其布置方式是要采取交错布置方式为主，一般都选择在主线辊道两侧，且要同时安装若干台机械手堆垛机。另外，为了满足机械手最大抓取半径，在布置过程中，还要将机械手堆垛机位置定位在辊道中心附近，且每台机械手堆垛机都可向两个旋转平台堆片，这样才能满足玻璃分等堆垛的工作需求。

3.机械手堆垛机的具体应用

机械手堆垛系统在玻璃生产线冷端中的应用流程如下：

首先，要通过PROFIBUS-DP总线接收控制系统，来采集玻璃的相关信息，如：玻璃规格、尺寸、等级等信息。

其次，当玻璃经过机械手堆垛系统前端照像系统下方时，该照相系统要利用高分辨率行扫描检测仪对下方玻璃进行全面的检测，然后将检测信息直接传递给机械手堆垛系统，看玻璃是否存在不符合生产规格的问题。

再次，相关生产人员要在由图成控制系统提供的触摸屏上记录好每台堆垛机架子上堆放玻璃的基本信息，如：规格、等级、数量等信息。

最后，当玻璃经过机械手吸盘前端时，控制系统要对吸盘下方的玻璃质量进行重新检测，以防出现不合格问题，影响到本台机械手的堆垛参数，若是合格，则机械手将结合照像系统所传递的玻璃信息，利用吸盘架将玻璃运送到事先划定好的取片堆垛位置。

4.机械手堆垛机的应用要点

4.1为了延长机械手的使用寿命，相关企业必须安排专业维护人员定期对机械手进行检修和维护，且各作业班组必须保证每天都要对系统中的真空泵油位和压力进行检查，以便确保机械手的正常运行。

4.2在对机械手进行运行调试和参数调试时，相应的工作区域内不得其它工作人员进入，以免出现不必要的安全事故。

4.3机械手在参数调试和实际生产操作过程中，其堆垛旋转平台

运行区域内，不得堆放杂物，更不允许其它人员随意进入。

4.4在操作机械手堆垛系统时，应严格按照相应的操作规范来进行，且做好日常维护保养工作，最大化保障系统的安全运行。

结束语

综上所述，在玻璃生产线冷端中应用机械手堆垛系统，十分可行，其不仅可以减轻生产工人的作业负担，提高玻璃生产的质量和效率，而且还能最大化保障生产工人的生命安全，有效增强玻璃生产企业的运营效益。因此，在实际应用时，必须按照相应的操作手册和管理规范，掌握好机械手的设计构造和应用要点，这样才能使机械手发挥出真正的实效作用，延长其使用寿命。

参考文献：

[1]王允，机械手堆垛系统的构造设计和应用分析[J]技术交流，2016，10：11-12

[2]李大国，机械手堆垛系统在玻璃生产线中的应用探讨[J]生产制造，2016，09：16-17