小型裝配機(jī)器人之所以獲得越來越多包裝企業(yè)的青睞，正在于它如今已可以勝任包括裝配在內(nèi)的各種包裝生產(chǎn)任務(wù)，包括所有材料的處理，如取放、裝卸、包裝成型等包裝前端流程相關(guān)的工序，以及打標(biāo)簽、檢驗(yàn)、抽樣等加工工序。
需要指出的是，本文所說的小型裝配機(jī)器人，是指最大有效載荷可達(dá)20 kg(44磅)、最遠(yuǎn)處理距離可達(dá)1300mm(51英寸)的機(jī)器人。這類機(jī)器人有兩種基本類型：四軸SCARA機(jī)器人(以下簡稱四軸機(jī)器人)和六軸關(guān)節(jié)式機(jī)器人(以下簡稱六軸機(jī)器人)。其中，四軸機(jī)器人是特別為高速取放作業(yè)而設(shè)計的，而六軸機(jī)器人則提供了更高的生產(chǎn)運(yùn)動靈活性。
四軸機(jī)器人
小型裝配機(jī)器人中，“四軸SCARA機(jī)器人”是指“選擇性裝配關(guān)節(jié)機(jī)器臂”，即四軸機(jī)器人的手臂部分可以在一個幾何平面內(nèi)自由移動。
SCARA機(jī)器人的前兩個關(guān)節(jié)可以在水平面上左右自由旋轉(zhuǎn)。第三個關(guān)節(jié)由一個稱為羽毛(quill)的金屬桿和夾持器組成。該金屬桿可以在垂直平面內(nèi)向上和向下移動或圍繞其垂直軸旋轉(zhuǎn)，但不能傾斜。
這種獨(dú)特的設(shè)計使四軸機(jī)器人具有很強(qiáng)的剛性，從而使它們能夠勝任高速和高重復(fù)性的工作。在包裝應(yīng)用中，四軸機(jī)器人擅長高速取放和其他材料處理任務(wù)。
六軸機(jī)器人
六軸機(jī)器人比四軸機(jī)器人多兩個關(guān)節(jié)，因此有更多的“行動自由度”。
六軸機(jī)器人的第一個關(guān)節(jié)能像四軸機(jī)器人一樣在水平面自由旋轉(zhuǎn)，后兩個關(guān)節(jié)能在垂直平面移動。此外，六軸機(jī)器人有一個“手臂”，兩個“腕”關(guān)節(jié)，這讓它具有人類的手臂和手腕類似的能力。
六軸機(jī)器人更多的關(guān)節(jié)意味著他們可以拿起水平面上任意朝向的部件，以特殊的角度放入包裝產(chǎn)品里。他們還可以執(zhí)行許多由熟練工人才能完成的操作。
機(jī)器人自動化包裝應(yīng)用指南
在包裝生產(chǎn)線上整合機(jī)器人技術(shù)并得以應(yīng)用，其實(shí)沒有有些人想象的那么復(fù)雜、危險與高成本，反而是非常簡易而安全的，同時也可能獲得經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。
1.生產(chǎn)安全性
在安裝時，機(jī)器人通常被正立或倒置安裝在封閉的自動化工作單元上。工作單元的外層一般由鋁框、防碎塑料或孔狀金屬網(wǎng)包裹。機(jī)器人及其他相關(guān)設(shè)備一般使用螺栓固定在工作單元的鋼鐵機(jī)臺平面上。工作單元的采用使得工作人員可在外圍觀察機(jī)器人工作臺的工作狀況，而無須進(jìn)入工作單元內(nèi)部。
為安全起見，一旦打開了工作單元的檢修門，機(jī)器人將自動停止工作。對于那些不能完全密閉在一個工作單元內(nèi)的機(jī)器人，如門簾、壓力感應(yīng)地墊等裝置同樣可以提供自動關(guān)閉功能。
2.生產(chǎn)簡易性
而包含控制機(jī)器人運(yùn)行的電子電路控制器，通常位于工作單元平臺的下端。一般而言，大多數(shù)機(jī)器人制造商為用戶提供了友好的編程軟件，操作人員不需要掌握專業(yè)的機(jī)器人編程技術(shù)即可自如操控。通過手持接口設(shè)備或計算機(jī)，操作人員可以對機(jī)器人進(jìn)行程序設(shè)置。
而教學(xué)模塊允許操作人員控制機(jī)器人從一個地點(diǎn)移動到另一個地點(diǎn)，并指示其在每個位置的動作，也就是說，操作人員可以“教”機(jī)器人它工作所需的常規(guī)動作。
而借助相關(guān)軟件，操作人員也可以通過計算機(jī)遠(yuǎn)程對機(jī)器人編程，從而節(jié)省開發(fā)時間。此外，通過一個模擬的三維環(huán)境，操作人員也可以對機(jī)器人和其他外圍設(shè)備進(jìn)行配置，而不必直接操作機(jī)器人的部件。
3.低成本生產(chǎn)優(yōu)勢
相對于傳統(tǒng)自動化設(shè)備，在包裝生產(chǎn)流程中使用裝配機(jī)器人最重要的好處在于能夠降低生產(chǎn)成本。使用機(jī)器人不僅初始成本較低，而且因?yàn)槠涓叨鹊撵`活性，很快就能獲得投資回報。小尺寸和低維護(hù)費(fèi)用使總成本也較低。
機(jī)器人與傳統(tǒng)自動化設(shè)備相配合，還可以使包裝生產(chǎn)更有效率，更能保證包裝產(chǎn)品的質(zhì)量一致性，與人工作業(yè)相比，具有更好的成本效益比。但需要指出的是，雖然機(jī)器人能夠填補(bǔ)一些自動化生產(chǎn)的空白，但生產(chǎn)線上的其他任務(wù)可能仍然需要手工完成，因?yàn)橐粋€傳統(tǒng)的全自動化解決方案會過于昂貴。
同時，與專門為特定生產(chǎn)過程設(shè)計的固定式自動化設(shè)備不同，機(jī)器人由于基于模塊化設(shè)計，因而能夠相對容易地適應(yīng)一個自動化系統(tǒng)，大大減少了昂貴的工程設(shè)計費(fèi)用。此外，機(jī)器人工作單元通常比固定自動化設(shè)備的體積更小，這也節(jié)約了寶貴的廠房空間。如果需要，機(jī)器人可以移動到其他生產(chǎn)線中，從而減少企業(yè)的設(shè)備投資。
而且，與固定自動化設(shè)備不同，機(jī)器人并不需要更新昂貴的工具以滿足產(chǎn)品變化的需求。通常，只需對程序進(jìn)行簡單修改，對臂端操作裝置進(jìn)行更換就能滿足產(chǎn)品變化的需求。這特別有利于包裝設(shè)計變化頻繁的小批量包裝生產(chǎn)。通常固定自動化生產(chǎn)線無法滿足這種變化的需求，或者實(shí)現(xiàn)成本過于昂貴。
此外，裝配了多功能自動夾取器或自動工具切換器的機(jī)器人，可以執(zhí)行多種操作，如先對產(chǎn)品進(jìn)行裝卸、檢查和貼商標(biāo)，然后再將其放入包裝中。同時多功能機(jī)器人能輕松應(yīng)付多種大小和形狀的產(chǎn)品。此外，如裝配視覺檢測系統(tǒng)和輸送帶跟蹤系統(tǒng)等可選配件，還能進(jìn)一步提高機(jī)器人的能力。
最后還需指出的是，機(jī)器人技術(shù)由于采用封閉式結(jié)構(gòu)(通常自動化設(shè)備的一些部件，如馬達(dá)等設(shè)備是敞開的，因而容易進(jìn)入灰塵和碎片對機(jī)器造成磨損)，因而保養(yǎng)成本要低得多。
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