在很多产品的生产过程中，用机器人来完成一些生产工序，不仅能提高生产效率，降低成本，更能提高产品质量。例如在ESTEE LAUDER公司的唇膏生产过程中，要把唇膏和外壳从拖盘中取出，再把唇膏整洁准确地装入壳内，并盖好盖及拧紧，最后把成品唇膏放入另一拖盘中。还有在许多手机生产过程中，在一个托盘上整齐地放置一些装有手机外壳、印刷电路板、用塑料袋包装好的显示部件。机器手爪把它们一个一个地抓取到传送带上，以便进行下一步处理，并在最后把已经空的托盘搬到空托盘摞上。这类码垛机器人被广泛应用在医药、包装、仪表装配、继电器生产等众多行业，因其结构和工作原理非常类似，而且都以直角坐标机器人为基础，所以本文先简介直角坐标机器人，再介绍标准码垛机器人及一应用案例。
一，直角坐标机器人
直角坐标机器人主要由几个直线运动轴组成，通常分别对应直角坐标系中的X轴，Y轴和Z轴。在绝大多数情况下直角坐标机器人的各个直线运动轴间的夹角为直角，通常X轴和Y轴是水平面内运动轴，Z轴是上下运动轴。直角坐标机器人的核心部件是直线运动轴，它是由精制铝型材、齿形带、直线运动导轨和伺服电机等组成。单根运动轴标准最大行程为5600mm，负载1~200公斤，定位精度0.05mm，最高运动速度8米/秒。按照具体应用对定位精度，有效行程，运行速度和负载大小，运动方式等来选择相应的导轨，并组合成相应形式的多维机器人来完成特定的任务。按其结构形式有30多种二维和三维机器人，还可以在Z轴上加上一个或两个旋转轴，构成四维和五维机器人。
多台直角坐标机器人按特定的组合构成，同步完成特定的任务。码垛机器人是最常见的组合，针对不同的应用形成多种标准形式的码垛机器人。
二 码垛机器人结构
德国百格拉公司在20年的应用中形成了一些标准化系列码垛机器人。
这类码垛机器人主要用于在自动化生产过程中执行大批量工件的搬运，加工处理及转移等任务。每个码垛机器人有两摞或三摞托盘，每摞托盘的数量和尺寸随应用而定。下面以WMS型机器人为例来加于分析和介绍。
A摞托盘中最上层的那个托盘被抬起并移动到水平位置，此时托盘及部件的装载或卸载位置可以通过自由编程来实现，一个托盘里的工件处理后被放回原处，当然也可以放到另一位置。下面描述其原理性工作过程，首先用传送带或手推车把一摞托盘送到A位置，A摞托盘存放要处理的工件。通过工装使A摞托盘精确定位，手爪（Gripper）在导轨Y轴的带动下下降到最上面拖盘位置，手爪合抓紧拖盘，然后升高到固定高度后停止。此时由另外一台2维XZ轴机器人对托盘里的工件进行处理。 通常是取出工件到另一个工作位置上进一步处理，处理完毕后再放回拖盘里原来的位置。 待整个拖盘里的工件全处理完后，这时导轨X轴移动，将处理完的托盘送到B摞托盘位置，下降后放开B摞托盘最上面，然后原路返回，去抓取A摞托盘下一个待处理的托盘。从第一个托盘被处理完毕，然后送到B处，返回，再到A处抓取第二个待处理的托盘，上升到对其可以进行处理的位置，这个过程就是拖盘交换过程，用时要小于10秒。整个过程可以对导轨X轴、Y轴的运行速度、加速度进行设置，降低导轨X轴、Y轴的运行时间，以提高效率，同时还可沿导轨X方向安装传输带，组成流水线模式，从而大大提高生产效率。为图1配套的二维机器人由一个X轴和一个Z轴组成，简称XZ机器人。在XZ机器人工作中，码垛机器人的X轴要配合其工作。XZ机器人仅可以抓取一排或几排工件，每抓完一排或几排工件，码垛机器人的X轴就要移动，使XZ机器人仅可以抓取另一排或另几排工件。如此重复到抓取完整个拖盘的工件。
技术规格：
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技术规格/型号
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WMS 400
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WMS 600
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WMS 800
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托盘交换时间 s
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10
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10
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10
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托盘负载总重量 Kg
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Max.5
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Max.20
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20-30可选择
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托盘最大尺寸 mm
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300×400
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400×600
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600×800
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定位精度 mm
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±0.1
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±0.1
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±0.1
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总重量 Kg
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大约250
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大约300
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大约350
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尺寸（W×D×H）mm
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1120×900×1700
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1320×1000×1700
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1720×1200×1700
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电控箱尺寸 mm
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600×500×1600
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600×500×1600
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600×500×1600
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提供电压 V
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400V/50Hz/3ph
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400V/50Hz/3ph
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400V/50Hz/3ph
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供应气压 bar
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5-6
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5-6
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5-6
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控制系统和驱动系统
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工控机/伺服电机
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工控机/伺服电机
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工控机/伺服电机
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这是WMS标准码垛机器人的结构技术数据，也可以按需定做不同形状和尺寸的托盘，托盘也可以被旋转。可以扩展成多种码垛机器人来实现自动装载和卸载功能。托盘可以通过传送带运送也可以是通过推车来送入码垛机器人内和从中取出。X轴行程，Y轴行程和手爪尺寸及抓取能力都可以按需来设计。由于控制系统是IPC，可以方便来改动控制程序，来改变运行速度和行程等来适用新产品。
结束语
通过以上对码垛机器人的结构和工作过程的介绍使大家能够初步了解这类机器人的应用。由直角坐标机器人组成的码垛机器人非常适合这类应用，它不仅比其它的机器人成本低很多，而且效率更高，必将被在更多的行业被更广泛的应用。
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