【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 機(jī)床上下游】如何在機(jī)器人的幫助下實(shí)現(xiàn)切肉刀自動(dòng)研磨？這個(gè)大膽的想法付諸實(shí)踐會(huì)遇到不少阻礙，但憑借集成商豐富的專業(yè)知識(shí)和史陶比爾高性能機(jī)器人，創(chuàng)造了開拓性的研磨和拋光應(yīng)用單元。
 

　　從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中來看，精心研磨的刀具在肉類加工中的重要性不言而喻。與人工磨刀相比，在自動(dòng)化過程中經(jīng)過優(yōu)化研磨的刀具可使肉類產(chǎn)量增加0.5%。如果年產(chǎn)量達(dá)到10,000噸，則可以減少50,000公斤肉類損耗。
 

　　挑戰(zhàn)一次磨好一把刀
 

　　Knecht公司是食品行業(yè)全自動(dòng)研磨機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)先鋒，位于德國康士坦茨湖附近。Knecht不斷優(yōu)化現(xiàn)有工藝，與某自動(dòng)化公司簽訂了一個(gè)包含基于機(jī)器人系統(tǒng)的訂單，該系統(tǒng)將在質(zhì)量和靈活性方面超越之前的四軸磨床。
 

　　表面上看，機(jī)器人已經(jīng)能夠研磨人工髖關(guān)節(jié)和胡須刀。但研磨切肉刀是一個(gè)特殊的挑戰(zhàn)，每把刀都有獨(dú)立的輪廓，并會(huì)隨著使用而改變，因此，機(jī)器人不是在始終不變的過程中研磨完全相同的新產(chǎn)品，而是分批處理切肉刀。從自動(dòng)化技術(shù)角度看，工藝是完全不同的，必須先對(duì)每把刀的刀身輪廓進(jìn)行測量，在此過程中所收集的數(shù)據(jù)將作為機(jī)器人執(zhí)行個(gè)性化軌跡的基礎(chǔ)。
 

▲史陶比爾潮濕環(huán)境機(jī)器人不受切屑和水介質(zhì)飛濺影響
 

　　解決方案選擇重復(fù)定位精度為0.03mm的機(jī)器人
 

　　證明了機(jī)器人自動(dòng)化方案可行后，需要一個(gè)具有高系統(tǒng)剛性的機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)出色的路徑保真度和準(zhǔn)確性，并滿足非常高的防護(hù)等級(jí)。史陶比爾TX2系列機(jī)器人能輕松勝任這些挑戰(zhàn)，TX2-90六軸機(jī)器人完全具備客戶所需的性能數(shù)據(jù)、有效負(fù)載和工作范圍。另一個(gè)考量維度是史陶比爾機(jī)器人的維護(hù)要求非常低，使用壽命長。這些是客戶頻繁地將機(jī)器人整合到項(xiàng)目中的原因。
 

　　該應(yīng)用在Knecht E 50 RT系列機(jī)器上實(shí)施，從輪廓檢測開始。機(jī)器人從刀庫中抓起一把刀，以線性運(yùn)動(dòng)方式引導(dǎo)它通過激光測量站。所記錄的數(shù)據(jù)作為同步任務(wù)被傳送到PLC，并與來自傳感器的測量數(shù)據(jù)一起暫時(shí)儲(chǔ)存在PLC中。合并后的數(shù)據(jù)生成為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡。接著，重復(fù)精度為0.03 mm的機(jī)器人按照其默認(rèn)形狀引導(dǎo)切刀穿過研磨工具，產(chǎn)生的輪廓信息作為TCP(工具中心點(diǎn))沿刀身分布。
 

　　Knecht系統(tǒng)還推出了另一項(xiàng)改進(jìn)措施進(jìn)一步提高輪廓檢測的準(zhǔn)確性。刀片的尖端呈現(xiàn)出最大的角度變化。通過降低刀片的移動(dòng)速度可以非常精確地記錄默認(rèn)角度，并在每次重磨時(shí)保持刀片原來的形狀。
 

　　為了實(shí)現(xiàn)路徑的最佳效果，程序員使用史陶比爾VAL3編程語言包中的攜帶Carried Parts插件，該工具有助于沿著砂帶上定位的工作點(diǎn)實(shí)現(xiàn)路徑保真。
 

▲全自動(dòng)的磨刀單元每8小時(shí)可處理680把切肉刀
 

　　客戶應(yīng)用一次性實(shí)現(xiàn)切肉刀去毛刺、拋光和測試鋒利度
 

　　在隨后的去毛刺和拋光過程中，刀具達(dá)到了精加工的鋒利度，在TX2-90 HE機(jī)器人的幫助下兩面同時(shí)進(jìn)行快速和精細(xì)拋光。帶有鋒利度的全自動(dòng)測試站由機(jī)器人引導(dǎo)，在操作過程中，測量的鋒利度顯示在顯示屏上。所有過程都是連續(xù)進(jìn)行的，機(jī)器人不需要把刀放下。除了磨削過程中需要出色的重復(fù)精度和高剛性之外，機(jī)器人的密封設(shè)計(jì)遵循史陶比爾一貫的高標(biāo)準(zhǔn)，TX2-90 HE潮濕環(huán)境機(jī)器人具有IP65防護(hù)等級(jí)，其所有的介質(zhì)均在機(jī)器人內(nèi)部，這使得它非常適合在切屑脫落和冷卻液飛濺的環(huán)境中工作。
 

　　根據(jù)刀具的形狀和尺寸，E 50 RT設(shè)備每班(8小時(shí))可以處理多達(dá)680把切肉刀，機(jī)器人解決方案的高動(dòng)態(tài)性使其能力比Knecht原四軸磨床高出1.5倍。裝有待磨刀具的刀庫由兩個(gè)滾筒組成，可容納多達(dá)576把刀具，在操作過程中重新裝載無需停機(jī)。每把刀在研磨過程中都是單獨(dú)測量的，刀庫可以容納不同形狀和尺寸的刀具。
 

　　從Knecht公司以及肉類加工行業(yè)的客戶的角度來看，極高的研磨質(zhì)量和可重復(fù)性比生產(chǎn)能力更重要。刀具被完美地重新研磨也不會(huì)失去其獨(dú)特的輪廓。以六軸機(jī)器人為中心處理刀具的設(shè)備受到了市場歡迎。Knecht公司已經(jīng)在計(jì)劃部署更多的機(jī)器人系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化。
 

▲重復(fù)定位精度為0.03mm的TX2-90 HE機(jī)器人對(duì)刀具進(jìn)行研磨和拋光