摘要：机械手在物流运输货物过程中应用的非常多。本文对机械手气动真空系统以及搬运平台机构两个方面进行了分析，在分析内容中得出采用直线排列的吸盘组合吸力一起失效的几率比较大，并且一样面积上面多个吸盘的组合在实际运输中应用更为广泛。实现了物流系统对相同品规但是不同规格尺寸物料使用的平稳过渡，保持系统高效运行的同时，降低了卷烟出现破损的问题概率。
关键词：机械手，物流分拣
1.分拣机械手系统的简介
在机械手分拣系统的区域里面，主要的构成如下：托盘操作行走的输送线、3台ABB用于抓取的机械手、箱式输送线以及两个用于运输的穿梭车。机械手系统的核心功能就是将整托盘上面的烟箱通过相应规定放到箱式输送线上面进行运输。在北面的两楼上面，需要进行处理的烟的种类比较少，但是数量却比较多。机械手主要负责的两种工作一个是整箱出货的功能，一个是给SENZANI卷烟系统的补货功能。所有的机械手的旁边，一共设置了6个托盘位，其中有5个的作用是进行托盘的放置的，剩下来的那个作用是进行空托盘的放置的。首先一个满的托盘卷烟从高架库里面出来之后由工作人员进行托盘的外形整理之后，由相应的穿梭车把其送到特定的地方，这个地方一般在机械手的旁边，在机械手的操控电脑里面配置了特别的操作软件，这个特定的操作软件的功能是接收从仓库管理系统发送过来的整箱卷烟订单以及从卷烟箱式输送机发来的送到SENZANI补货的订单，这些订单会进行特别的处理，在处理完之后再通过每一个机械手处理卷烟品牌的不同将人物分配到各自的机械手里面。
本文系统中所采用的物品夹持装置是一种被称之为吸附式的夹持装置，工作原理是通过装置上的吸盘将烟箱抓取起来，采用压缩的空气当作吸力来源，这种夹持装置的真空系统是通过真空发生器、气源装置以及真空吸盘等组合而成的。
这个夹持装置主要有两个作用，一个是烟箱拆垛的作用，另一个是托盘抓取的作用，烟箱的拆垛作用是采用真空发生器来使二十四个波纹吸盘进行烟箱的拆垛操作，平均八个吸盘进行一件烟的吸取操作，能够实现1到3件直立烟箱的拆垛抓取作业；托盘抓取作业是采用两个气缸进行托盘抓钩的推动操作来进行的，能够进行拆垛作业之后的空托盘作业。
在夹持装置工作的过程中，偶尔会出现一些问题，比较常见的就是在抓取过程中烟箱的跌落。这个问题的发生会造成卷烟的破损，并且发生烟箱跌落的问题之后，装置需要马上停车，对整个装置的生产效率也会造成严重的影响。通过对整个装置的作业原理分析后发现夹持装置没有涉及到运动干涉的一些问题，所以路径规划是涉及不到的，本文在对整个装置了解之后，发现发生烟箱跌落的原因主要有两个：
（1）烟箱的位置不确定；
（2）烟箱、烟垛的高度不稳定。
2.分拣机械手真空系统组成和分析
整个系统的吸盘动力均是来源于所谓的真空系统，真空系统会通过一定的方法实现出真空用于产生吸力，真空系统的构成为真空泵、电动机、各种真空器件等，真空的产生不只是通过特定的真空系统，同样能估由压缩空气采用真空发生器所制造的二次真空进行实现。用真空系统产生出来的真空必须依靠一个独立真空系统，然而采用真空发生器的方法是采用现场产生的压缩空气就能够完成。所以，尤其是对于一些包装作业的现场，采用二次真空的方式非常的简单和节省成本。本文中的机械手系统的洗盘就是采用的通过真空发生器产生真空的方法，以压缩空气作为吸力，所以对真空系统进行研究为解决问题的重点所在，机械手真空系统主要是通过真空发生器、气源装置以及真空吸盘等组合而成，针对这些设备进行了解能够有助于克服掉机械手作业过程中存在的问题。
下面的内容中介绍一下烟箱夹持装置的构成。
本文系统所采用的烟箱夹持装置的气源是一种负压的压缩空气，用于夹抓空托盘的气缸是DESTIO的DNC-32-B0-PPV-A；所采用的真空发生器的型号是VR09，能够实现的最大真空度是89%，能够实现的最大的抽吸速度是1.3立方米每小时，进行抓取时的耗气量是2.2立方米每小时，操作的气压为5Bar，重量是15千克，并且为单级式真空发生器；所采用的真空发生器的型号是FSGA 78，这个真空吸盘是通过八个各自单独的洗盘构成的，每个吸盘的尺寸是Φ83mm，高度是47mm，总吸力是1099.2N。
当前所研究的夹持装置运行过程中经常发生的主要问题有：机械手夹持装置上面的一些吸盘没有办法进行烟箱的吸附，导致吸力损失掉了一部分，使烟箱在被搬运时发生掉落。由于这次的项目没有涉及对管道的改造。所以压力损失在这里默认是不变的，因此不在本文的研究之内。
3.分拣机械手的搬运稳定性分析和改进设计
通过机械手机构的组成能够看出，影响分拣机械手抓取稳定的因素主要分为两类：软件与硬件方面。在软件的方面，主要是针对于用于控制机械手抓取作业的软件程序，这个软件程序是否合理会严重影响机械手搬运的稳定性问题。在硬件的方面，主要针对机械手组成机构中进行抓取烟箱的结构，包含真空发生器、气源装置以及真空吸盘等装置，主要器件的型号的选取也会严重影响到机械手搬运的稳定性。
下面我们将问题的研究重要放在对于真空吸盘的分析上面。对于任何一种吸盘，不论这种吸盘是采用什么样的排布方式，只要了解吸盘组内吸盘的直径大小，并且所有吸盘内真空度一定以及安全系数固定的情况下，其对于平面重物的提升力均能够由现有的真空吸盘或者吸盘组直径估算公式得出：
（1）
对其进行数学公式的推导，能够获得这个真空吸盘组的提升力求解公式：
（2）
采用单吸盘的方法很可能发生内吸盘与外吸盘一起出现问题的情况。如果采用两个时不论按照哪种角度进行设置，吸盘的盘心都是在一条直线上的，一起出现问题的概率也是比较大的，并且在吸盘组进行工作的时候，没有办法确保整个盘基的表面所承受的力是能够完全均衡的。三个吸盘组成的排列方式能够很大可能上克服前两个情况所产生的问题。当采用4到9个吸盘进行放置的时候，这些吸盘的最大值相差的不是很大，采用4个吸盘进行设置时，每个吸盘和洗盘之间的间距都比较大，相比较之下，采用4个吸盘的组合方式更为有效，7到9个吸盘进行设置的话，吸盘数目在不断加多的情况下，每个盘的抗倾覆力矩能力没有得到太多的改善。这能够表明，在一样的提升力前提之下，抗倾覆力矩能力并不是完全通过吸盘的数目进行决定的。
通过上面内容能够得出采用四吸盘方式是真空吸盘的最佳选择。通过不同方案的比较并考虑了抽吸速度以及真空度等一些因素之后，本文得出使用SPT420*120-SW吸盘与SEM真空发生器结合的方案，改造之后的夹持装置不但从真空吸力还是在稳定性上都要优于当前的夹持装置，这样更适合我们业务的需要。
总结
本文对机械手气动真空系统以及搬运平台机构两个方面进行了研究，在研究中发现采用直线排列的吸盘组合吸力一起失效的几率比较大，而且相同面积上面多吸盘的组合在实际生产中应用更为广泛。实现了物流系统对相同品规但是不同规格尺寸物料使用的平稳过渡，保持系统高效运行的同时，降低了卷烟出现破损的问题概率。
参考文献
[1]王龙.齿轮加工桁架物流机械手设计常见问题及其解决方法[J].科技与企业,2015(10):124.
[2]王玲,朱祥森,梁博宇,王振峰,田辉.物流搬运机械手建模仿真与快速成型[J].物流科技,2017,40(02):71-73.
论文作者:李苏惠
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/13
标签：吸盘论文; 机械手论文; 真空论文; 装置论文; 系统论文; 托盘论文; 发生器论文; 《基层建设》2018年第17期论文;