機(jī)器人碼垛輸送系統(tǒng)改造

肖才丁

廈門(mén)煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，福建 廈門(mén) 361022

0 引言

廈門(mén)煙草責(zé)任有限公司物流高架庫(kù)引進(jìn)日本大福自動(dòng)化物流設(shè)備，在設(shè)備技術(shù)方面走在世界的前列，采用全自動(dòng)的物流運(yùn)輸，從輔料庫(kù)輔料出庫(kù)——AGV小車接送輔料——卷包車間加工成品煙——二樓高架庫(kù)機(jī)器人碼垛——成品庫(kù)入庫(kù)存儲(chǔ)整個(gè)過(guò)程，物流高架庫(kù)扮演著重要的角色。設(shè)備的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)是保證物流的自動(dòng)化，但是在應(yīng)用方面應(yīng)該配合實(shí)際生產(chǎn)需求才能達(dá)到效益最大化。目前，成品庫(kù)二樓的機(jī)器人碼垛區(qū)，有兩臺(tái)拆盤(pán)機(jī)為9條碼垛線（6條在用，3條備用）提供空托盤(pán)，當(dāng)某一條碼垛線碼完24件（24件為一板）成品煙后，無(wú)人穿梭車STV獲取AGC指令將24件輸送至相應(yīng)的入庫(kù)輸送機(jī)進(jìn)行入庫(kù)，入庫(kù)輸送機(jī)反饋一個(gè)載荷信號(hào)給STV，STV緊接著到拆盤(pán)機(jī)拆取一塊空托盤(pán)送至該碼垛線。當(dāng)入庫(kù)成品庫(kù)在碼垛線或入庫(kù)輸送機(jī)或STV上任何一段出現(xiàn)故障時(shí)，將導(dǎo)致STV無(wú)法繼續(xù)接送其他碼垛線的成品煙入庫(kù)而導(dǎo)致二樓成品煙的堵塞，極大的降低設(shè)備的運(yùn)行效率。

1 方案的設(shè)定

為了精確了解機(jī)器人碼垛24件成品煙入庫(kù)后，等待空托盤(pán)組的時(shí)間，以及煙箱碼垛的不平整導(dǎo)致的入庫(kù)碰撞安全桿的次數(shù)，我們通過(guò)RPC上的日志采集和對(duì)堆垛機(jī)的煙箱碰桿故障率來(lái)分析，數(shù)據(jù)結(jié)果也證明，碼垛機(jī)器人待盤(pán)時(shí)間長(zhǎng)，煙箱碼垛不平整導(dǎo)致的堆垛機(jī)椪桿故障率高?？紤]到穿梭車STV輸送空盤(pán)又輸送煙箱，碼垛機(jī)器人等待時(shí)間長(zhǎng)，而碼垛后入庫(kù)的空箱經(jīng)過(guò)STV的停止慣性引起的煙箱傾斜，導(dǎo)致在入庫(kù)至堆垛機(jī)時(shí)產(chǎn)生碰桿故障。項(xiàng)目的分析重點(diǎn)是考慮將STV接送空盤(pán)至碼垛線的任務(wù)由輸送機(jī)完成，STV專門(mén)負(fù)責(zé)輸送高架庫(kù)出庫(kù)的空托盤(pán)組至拆盤(pán)機(jī)和接送入庫(kù)煙箱，其次是要解決煙箱碼垛的不平整。

2 解決方案的對(duì)策與實(shí)施：

機(jī)器人碼垛優(yōu)化的處理存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

1）機(jī)器人碼垛待盤(pán)時(shí)間長(zhǎng)

通過(guò)對(duì)RPC的日志采集，我們發(fā)現(xiàn)由STV從拆盤(pán)機(jī)上獲取空托盤(pán)至碼垛線的時(shí)間最短也要3min，如果出現(xiàn)STV故障或者在輸送空盤(pán)之前的煙箱入庫(kù)任務(wù)多，將導(dǎo)致所有待盤(pán)的碼垛線無(wú)法工作。

解決方案：拆盤(pán)機(jī)由原來(lái)的兩臺(tái)供應(yīng)增加為四臺(tái)供應(yīng)，并增加輸送機(jī)直接為碼垛線供應(yīng)空托盤(pán)，設(shè)置輸送機(jī)為空托盤(pán)緩存區(qū)，擴(kuò)大STV的運(yùn)行范圍，修改增加STV、拆盤(pán)機(jī)及緩存輸送機(jī)的的輸送程序，并優(yōu)化程序，保證STV、拆盤(pán)機(jī)、緩存輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)不會(huì)互相干擾。其中，側(cè)方兩臺(tái)分別為1#碼垛線和6#碼垛線供應(yīng)空托盤(pán)，中間兩臺(tái)則分別為2#、3#和4#、5#碼垛線供應(yīng)空托盤(pán)。因備用碼垛線的使用次數(shù)少，依然保持由STV直接輸送。實(shí)施后效果如下：

實(shí)施前：

圖1 實(shí)施前碼垛輸送線

圖1中，SSA002為STV，2301和2302均為拆盤(pán)機(jī)，2311-2313為1#機(jī)器人碼垛區(qū)內(nèi)的3條碼垛線，2321-2323為2#機(jī)器人碼垛區(qū)內(nèi)的三條碼垛線，2331-2333為3#機(jī)器人碼垛區(qū)內(nèi)的3條碼垛線，下同

經(jīng)測(cè)時(shí)，碼垛線碼垛完24件煙箱后待盤(pán)時(shí)間最短為3min

實(shí)施后：

圖2 實(shí)施后碼垛輸送線

圖2中，SSA002為STV，2201和2202為新增的兩臺(tái)拆盤(pán)機(jī)，2201為2311提供空托盤(pán)，中間輸送機(jī)提供三盤(pán)緩存空托盤(pán)

經(jīng)測(cè)時(shí)，碼垛線碼垛完24件煙箱后待盤(pán)時(shí)間最長(zhǎng)為30s。

2）STV接送任務(wù)繁重

通過(guò)對(duì)STV的工作原理分析，以及現(xiàn)場(chǎng)觀察，我們發(fā)現(xiàn)STV接送的任務(wù)包括煙箱碼滿24件入庫(kù)、尾數(shù)入庫(kù)、從拆盤(pán)機(jī)上取空托盤(pán)至每一條碼垛線、接送出庫(kù)至拆盤(pán)機(jī)的空托盤(pán)組。STV的任務(wù)繁重，一旦STV出現(xiàn)故障，所有待盤(pán)碼垛線均無(wú)法工作。

解決方案：增加STV的行走軌道，增加側(cè)方兩臺(tái)拆盤(pán)機(jī)，修改STV的運(yùn)行程序，將STV的任務(wù)優(yōu)化為只負(fù)責(zé)煙箱碼滿24件入庫(kù)、尾數(shù)入庫(kù)、從拆盤(pán)機(jī)上取空托盤(pán)至備用碼垛線、接送出庫(kù)至拆盤(pán)機(jī)的空托盤(pán)組。實(shí)施效果如下：

實(shí)施前：

圖3 實(shí)施前STV接送任務(wù)

如圖3所示，從庫(kù)區(qū)出庫(kù)的空托盤(pán)組經(jīng)由STV輸送至2301和2302兩個(gè)站臺(tái)以供拆盤(pán)，當(dāng)拆盤(pán)成單盤(pán)輸送至任何一條碼垛線時(shí)必須由STV來(lái)完成。

顯然，碼垛線的空托盤(pán)補(bǔ)給全部由STV來(lái)完成，任務(wù)繁重。

實(shí)施后：

圖4 實(shí)施后STV接送任務(wù)

如圖4所示，從庫(kù)區(qū)出庫(kù)的空托盤(pán)組經(jīng)由STV輸送至2201、2202、2301、2302以供拆盤(pán)，當(dāng)每個(gè)拆盤(pán)機(jī)站臺(tái)上的托盤(pán)全部拆盤(pán)完后，STV才執(zhí)行一次運(yùn)輸空托盤(pán)組的任務(wù)。

實(shí)施后，減少了STV繁重的送單盤(pán)任務(wù)，加速碼盤(pán)24件后的成品煙入庫(kù)，在很大程度上優(yōu)化了整個(gè)碼垛入庫(kù)的流程，提高STV的壽命。

3）煙箱碼垛不平整

我們通過(guò)對(duì)機(jī)器人的碼垛錄像，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人碼垛的煙箱存在不同程度的歪斜現(xiàn)象（軟包煙箱歪斜程度較小，硬包煙箱歪斜程度高）。

解決方案：了解碼垛機(jī)器人對(duì)煙箱的碼垛順序后，我們對(duì)煙箱尺碼進(jìn)行測(cè)量，以及機(jī)器人的慣性晃動(dòng)程序，重新制定機(jī)器人碼垛位置數(shù)據(jù)，在機(jī)器人控制系統(tǒng)中修改碼垛程序。實(shí)施效果如下：

實(shí)施前：碼垛24件后的成品煙中，很多煙箱超出托盤(pán)范圍，輸送機(jī)輸送該板成品煙時(shí)會(huì)出現(xiàn)煙箱搖晃現(xiàn)象，在入庫(kù)時(shí)由于STV、輸送機(jī)、堆垛機(jī)的運(yùn)輸速度不一致，煙箱的歪斜程度加劇，導(dǎo)致在堆垛機(jī)上碰撞安全桿。

實(shí)施后：測(cè)量修改碼垛煙箱的擺放位置，碼垛24件后的成品煙擺放全部都在托盤(pán)范圍之內(nèi)，經(jīng)過(guò)輸送后在堆垛機(jī)上依然整齊擺放，安全入庫(kù)。

3 效果檢查

我們通過(guò)對(duì)輸送設(shè)備的改造及碼垛程序的修改，優(yōu)化了機(jī)器人的碼垛，降低煙箱入庫(kù)碰撞安全桿的故障，提升了碼垛速度，減少托盤(pán)的等待時(shí)間。碼垛線的待盤(pán)時(shí)間由對(duì)策實(shí)施前的最短3min減少到實(shí)施后的最長(zhǎng)30s，大大降低STV的運(yùn)行頻率，提高STV的使用壽命。更快更穩(wěn)地為碼垛線輸送空托盤(pán)，保證碼垛系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

表1 機(jī)器人碼垛待盤(pán)時(shí)間

4 結(jié)論

1）通過(guò)對(duì)機(jī)器人碼垛的優(yōu)化，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，延長(zhǎng)STV的使用壽命，降低煙包在環(huán)形輸送機(jī)上的等待時(shí)間，降低滾筒輸送機(jī)的磨損，大大降低應(yīng)用成本。

2）改進(jìn)后，將程序類似應(yīng)用到所有的機(jī)器人碼垛，保證機(jī)器人碼垛后的成品煙穩(wěn)定入庫(kù)，并將所有程序的修改納入設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，形成最新設(shè)計(jì)文件。