KR125型機(jī)器人在卷煙成品碼垛中的適用性改造

刀榮貴，車文，張繁偉，羅兵，姜永愿

（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，云南玉溪653100）

KR125型機(jī)器人在卷煙成品碼垛中的適用性改造

刀榮貴，車文，張繁偉，羅兵，姜永愿

（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，云南玉溪653100）

為解決碼垛機(jī)器人主軸部件損壞，備件缺失，采購(gòu)周期長(zhǎng)、費(fèi)用高，沒(méi)法及時(shí)滿足卷煙生產(chǎn)所需的問(wèn)題，利用現(xiàn)有的設(shè)備拆機(jī)件進(jìn)行拼裝改造。改造思路是以KR125/3型主軸為基礎(chǔ)，用KR150L 150/3型腕部軸與之拼裝。通過(guò)對(duì)機(jī)器人負(fù)載重量、加長(zhǎng)臂、額定有效荷載、版本號(hào)和配重等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)適用性分析，按照其拆除、起吊、搬運(yùn)、裝配、調(diào)整等既定的標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行改造。應(yīng)用效果顯示，KR125型機(jī)器人改造后用于卷煙成品碼垛能夠正常運(yùn)行，在保證煙箱合格率的前提下速度可達(dá)75%以上、22 h連續(xù)工作。利用拆機(jī)件進(jìn)行設(shè)備拼裝改造，在不投入費(fèi)用的情況下滿足生產(chǎn)所需，節(jié)省設(shè)備購(gòu)置和維修費(fèi)用。

工業(yè)機(jī)器人；卷煙；適用性

1 問(wèn)題

紅塔集團(tuán)玉溪卷煙廠用于卷煙成品碼垛的15臺(tái)機(jī)器人采用德國(guó)KUKA公司的高荷載（High payloads）系列KR150L 150/ 3型，這些機(jī)器人于2003年開始使用，至今已經(jīng)出現(xiàn)軸座開裂、漏油嚴(yán)重、備件停產(chǎn)等問(wèn)題。當(dāng)維修需要備件時(shí)，通過(guò)國(guó)內(nèi)代理商咨詢德國(guó)KUKA公司，往往不支持更換個(gè)別零部件，而是建議更換整機(jī)。如果更換整機(jī)，進(jìn)口采購(gòu)流程周期需要半年以上，因等待時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法及時(shí)解決生產(chǎn)所需；另一方面需要耗費(fèi)巨資采購(gòu)，據(jù)估算，整機(jī)采購(gòu)1臺(tái)機(jī)器人的費(fèi)用和服務(wù)費(fèi)用達(dá)100萬(wàn)元以上。

解決維修備件缺失問(wèn)題的常用方法是充分利用現(xiàn)有資源進(jìn)行拼裝改造。當(dāng)前的有利資源是制絲車間用于煙箱拆包的機(jī)器人6臺(tái)，但拆包機(jī)器人與碼垛機(jī)器人的型號(hào)不一致，前者的型號(hào)是KR125/3，如果將其作為碼垛機(jī)器人使用，其技術(shù)參數(shù)不一致，其改造后對(duì)于卷煙成品煙箱碼垛的適用性需要驗(yàn)證。

2 改造方法

2.1 機(jī)器人結(jié)構(gòu)

KUKA機(jī)器人的組成部分（圖1a）和六軸示意圖（圖1b）。KUKA機(jī)器人可分解為兩大部分主軸和腕部軸，其中主軸包含基座、旋轉(zhuǎn)座和連接臂，腕部軸包含手臂、腕部和夾具。

問(wèn)題是用于卷煙成品碼垛的機(jī)器人KR150L 150/3型旋轉(zhuǎn)座開裂，欲使用KR125/3型代替之，改造的思路：以KR125/ 3型主軸為基礎(chǔ)，用KR150L 150/3型腕部軸與之拼裝。二者同屬高荷載系列，版本號(hào)一致；但二者的負(fù)載重量、加長(zhǎng)臂、額定有效荷載、版本號(hào)和配重等技術(shù)參數(shù)不一致，需要進(jìn)行適用性分析。

2.2 適用性分析

圖1 機(jī)器人結(jié)構(gòu)

圖2 改造后機(jī)器人型號(hào)

（1）負(fù)載重量。廠家按照型號(hào)結(jié)合加長(zhǎng)臂確定。從表1中看出三者負(fù)載重量相同，該項(xiàng)改造技術(shù)參數(shù)可行。

（2）額定有效荷載。改造后KR125L 100/3（W）的額定有效荷載為100 kg，比在用KR150L 150/3的額定有效荷載150 kg還小，但最大煙箱重量（以最重的玉溪硬和諧計(jì)算）只有29.8 kg，能夠滿足要求，該技術(shù)參數(shù)可行。

圖3 技術(shù)參數(shù)所涉及的機(jī)器人部位

表1 技術(shù)參數(shù)對(duì)比表

（3）最大附加物重量。改造后要求不超過(guò)120 kg，實(shí)際上附加物（含夾具24 kg，線管支架等6 kg）只有30 kg，符合要求，該技術(shù)參數(shù)可行。

（4）最大總分布重量。最大總分布重量=額定有效荷載+最大附加物重量。改造后要求不超過(guò)220 kg，由于負(fù)載重量125 kg的機(jī)器人出廠時(shí)不設(shè)置配重塊，因此改造后的實(shí)際最大總分布重量（含煙箱29.8 kg、附加物30 kg、配重150 kg）為209.8 kg，符合要求，該技術(shù)參數(shù)可行。

（5）臂長(zhǎng)。在用碼垛機(jī)器人KR150L 150/3有加長(zhǎng)臂，總臂長(zhǎng)1.2 m；而改造前的拆包機(jī)器人KR125/3沒(méi)有加長(zhǎng)臂，改造時(shí)將前者加長(zhǎng)臂安裝到后者，使臂長(zhǎng)增加到1.2 m，長(zhǎng)度符合要求。

（6）配重塊。在用的碼垛機(jī)器人KR150L 150/3有加長(zhǎng)臂，需要配重塊；而KR125/3負(fù)載重量125 kg的機(jī)器人出廠時(shí)不設(shè)置配重塊，但備有安裝位置且尺寸一致，改造時(shí)將前者配重塊安裝到后者，根據(jù)（4）的分析，符合要求。

（7）工作重心。增加臂長(zhǎng)和配重塊改造之后機(jī)器人的重心A=14 mm，B=949 mm，與在用的碼垛機(jī)器人偏度A一致，高度B更小，符合要求。

（8）結(jié)論。改造后的KR125L 100/3（W）機(jī)器人與在用的碼垛機(jī)器人荷載系列和版本號(hào)一致，關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)符合要求，增加臂長(zhǎng)和配重后改造適用性可行。

茶染藝術(shù)的染色方法主要分為直接染色法、同浴媒染法和后媒染色法[8]。其中采用直接染色法可染棕色，采用綠礬同浴媒染法可得皂色，分別用綠礬、鐵漿后媒染色法可得蓮子褐色和磚褐色。雖然茶葉分為了綠、黃、黑、紅、青和白六種，但是每一種下又有多樣的品種，不同的品種，其茶色都會(huì)有微妙的差別。甚至同一品種下，不同的制作工藝都會(huì)造成不同的茶色。除此之外，染色的手法、環(huán)境、時(shí)間、溫度均是影響茶染效果的因素。所以，經(jīng)過(guò)茶染出的成品總是帶有獨(dú)一無(wú)二的特性。

2.3 改造程序

機(jī)器人的拆除、起吊、搬運(yùn)、裝配、調(diào)整等操作有特定的要求，需要按照給定的方法和程序進(jìn)行改造。

（1）拆除機(jī)器人夾具（圖4a）。手動(dòng)操作機(jī)器人，使腕部豎直，將夾具擱于托盤上，拆除連接螺栓。

（2）起吊機(jī)器人（圖4b）。機(jī)器人有3個(gè)吊點(diǎn)位置，調(diào)整吊繩位置及長(zhǎng)短，使吊點(diǎn)豎直通過(guò)機(jī)器人重心；同時(shí)注意吊繩綁縛方法和防脫落保護(hù)方法。

（3）搬運(yùn)機(jī)器人（圖4c）。將機(jī)器人收縮，重心通過(guò)機(jī)器人中心，擱于托盤，叉車進(jìn)入托盤位置后，用綁縛帶拴在叉車上防止搬運(yùn)時(shí)傾倒。

（4）使用正確的吊帶綁縛方法，拆除機(jī)器人腕部（圖4d）。

（5）拆下KR150L 150/3腕部上的加長(zhǎng)臂，安裝在KR125/3腕部上，然后將其安裝到KR125/3。

圖4 垛機(jī)器人改造過(guò)程

（6）拆下KR150L 150/3的配重塊，安裝在KR125/3上，改造成KR125L 100/3（W）。

（7）將KR125L 100/3（W）安裝到碼垛工位，恢復(fù)碼垛夾具。

（8）調(diào)試運(yùn)行，由于改造后機(jī)器人與在用碼垛機(jī)器人荷載系列、版本、臂長(zhǎng)、配重一致，所以改造后碼垛位置正確，僅需在個(gè)別位置上使用KCP進(jìn)行微調(diào)。

3 應(yīng)用效果

KR125型機(jī)器人改造后用于卷煙成品煙箱碼垛作業(yè)，能夠按照給定碼垛程序正常運(yùn)行，控制過(guò)程、動(dòng)作范圍、碼垛精度均正常。在保證煙箱不掉落、保障產(chǎn)品合格率的前提下，速度可達(dá)75%以上，能夠22 h連續(xù)工作，完全能滿足卷煙生產(chǎn)成品碼垛需求。利用現(xiàn)有設(shè)備資源，分析拆機(jī)件的適用性，進(jìn)行拼裝改造，可在不投入購(gòu)置設(shè)備費(fèi)用的情況下滿足生產(chǎn)所需，極大地節(jié)省費(fèi)用。

〔編輯 利文〕

TH17

B

10.16621/j.cnki.issn.1001-0599.2017.02.28