国产机器人技术及其在啤酒包装中的应用

国产机器人技术及其在啤酒包装中的应用

一、国产机器人技术及发展

我国工业机器人研制始于197.2年，至今大致经历了70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期3个阶段。经过40多年的努力，我国现已实现特种机器人的跨越式发展，推进了工业机器人产品的系列化及工程应用，并成功将机器人技术应用于传统产业，直接为国民经济服务，增强了企业的市场竞争能力。

工业机器人技术是我国由制造大国向制造强国转变的主要手段和途径，政府已对国产工业机器人提供众多政策与经济支持，对智能机器人研究开发与应用给予大力支持，目前已形成产品和自动化制造装备同步协调的新局面，部分国产工业机器人已经与国外相当，子锐机器人，机器人立足开发和应用国产化趋势日趋明显。工业机器人市场竞争越来越激烈，我国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，机器人维修，加快工业机器人技术的研究开发与生产是我们抓住这个历史机遇的主要途径。

二、包装机器人技术及特点

目前机器人已广泛地应用于工业生产的诸多领域，极大地提高了生产效率，降低了劳动强度。包装机器人的应用是包装行业快速成长的典型标志之一，机器人技术在包装行业中的应用在过去的5年中从9.5%增加到了17.4%，几乎翻了一番。机器人几乎应用在所有包装功能领域，尤其在码垛、装箱、拾取和放置等领域最为普遍。

在啤酒包装中，机器人技术的成本持续降低，而其性能和稳定性却不断提高。包装机器人可以将不同外形尺寸的包装货物整齐地、自动地码在托盘上，可以充分利用托盘的面积和码堆物料的稳定性。包装机器人还配有物料码垛机顺序、排列设定器，功能全面，使用起来非常方便。包装机器人的作业特点如下：

（一）应用范围广

包装机器人的用途非常广泛，它可以完成抓取、搬运、装卸和堆垛等多项作业活动。

（二）适用性强

当客户产品的尺寸、体积、形状及托盘的外形尺寸发生变化时，只需在触摸屏上稍做修改即可，不会影响客户的正常生产。而机械式的码垛机更改相当的麻烦甚至是无法实现的。

（三）自动化程度高

包装机器人的操作依靠程序控制，无须人工参与，自动化程度高，节省了大量的劳动力。

（四）准确性好

包装机器人的操作控制精确，其位置误差基本处于毫米级以下，准确性非常好。

（五）高效率性

包装机器人的工作速度比较快，而且没有时间间断，因此其工作效率比较高。

（六）高可靠性

包装机器人重复操作能够始终维持同一状态，不会出现类似人的主观性干扰，因此其操作的可靠性比较高。

（七）能耗低

通常机械式码垛机的功率在26KW左右，而包装机器人的功率为5KW左右，大大降低了客户的运行成本。

（八）占地面积少

包装机器人可以设置在狭窄的空间，即可有效地使用，有利于客户厂房中生产线的布置，并可留出较大的库房面积。

目前国内市场上包装机器入主要有沈阳新松、珠海博信、北京自动化研究所、广州数控、日本的FUJI、FANUC、瑞典的ABB、德国的库卡等。国内二次包装设备制造厂家如达意隆、科时敏、中德、万世德、新科等厂家干包装线都已引进机器人系统，其包装设备结构性能差不多，所有的零部件都采用世界著名品牌，保证了整机的性能及零件的使用寿命和作业效率。但是，我国啤酒包装机器人技术及其工程应用的水平和国外相比还有一定的差距，如可靠性低于国外产品，应用领域狭窄，应用规模小等。形成以上现象的主要原因是没有形成机器人产业，当前我国的包装机器人生产都是迎合客户的要求，即一个客户，一次重新设计，品种规格多，批量小，零部件通用化程度低，供货周期长，成本高，而且质量和可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，完善系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程。

三、机器人在啤酒包装中的应用

随着我国经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，现代物流作为现代经济的重要组成部分和工业化进程中最为经济合理的综合服务模式，正在全国范围内得以迅速发展。码垛机是自动化立体仓库中最重要的起重码垛设备，是货物堆放到立体仓库的前端设备，它能够把单一的物料码放到一起，便于运输，提高了生产效率。目前我国啤酒业码垛作业大部分是由机械式码垛机完成或人工搬运。由于机械式码垛机其结构等因素的限制，存在着占地面积大、程序更改麻烦（甚至无法更改）、耗电量大等缺点；而人工搬运劳动量大，完成同一工作量所需不少工人。而欧美日包装机器人在码剁市场的占有率达到了90%多，绝大数码垛作业由包装机器人完成。包装机器人对各种纸箱、袋装、罐装、啤酒箱、瓶装等各种形状的包装成品都适应。包装机器人将会以其所独有的优点，赢得越来越多客户的信赖，我国的码垛机市场将会逐步的为包装机器人所替代。

中国啤酒业的迅猛增长带动了啤酒包装机械的快速发展，酒业的发展对包装机械设备大型化、现代化方面提出了更高的要求。随着中国啤酒工业的发展及啤酒包装技术的提高，机器手和机器人系统在啤酒、食品饮料包装中也得到了广泛的推广和应用。广州万世德包装机械有限公司是较早把机器人系统运用到啤酒包装生产线的专业生产厂家之一，而海南亚太啤酒则是较早选用万世德机器人卸码垛系统的啤酒生产企业之一。目前，除了万世德机器人码卸垛机械在海南亚太啤酒正常运转之外，其主要二次包装设备基本都来自万世德公司。

（一）卸垛和码垛单机完成

在生产相同品种时，输垛机将空瓶箱垛及空垛板送至指定工位，机器人按顺序卸垛。

1卸垛和码垛单机完成

（二）装箱

在海南亚太啤酒，啤酒瓶首先被传送带运送到一个特定位置排列好，以准备被抓取。根据实际情况，机器人选择相应的手爪将瓶子装入纸箱或塑料箱，然后将纸箱或塑箱放置到垛板上。如果客户需要在箱体中间放置隔板，机器人则配合一套隔板放置机构从隔板仓中自动抓取隔板置于层间，完成隔板的自动放置。

2装箱

（三）码垛

垛板由输垛系统被运送到指定位置（也可采用机器人进行抓取，但效率会降低）。箱子在编组站排列组合成一层，之后被整层地从输送线上抓取并放置到垛板上，旋转手爪在层与层之间进行压箱。

当不同尺寸的箱子在一条传送带上被运送到机器人的工作区域，通过读取条形码，设备自动区分箱子并归整到各自的进料传送带上。机器人将根据每条进料传送带上的信号，灵活地处理每种箱子的码垛。

3码垛

（四）空瓶的存放