智能装车机设备(一种基于工业机器人的袋装水泥智能装车系统)

水泥作为建筑的重要材料，应用非常广泛，袋装水泥的装车系统作为水泥生产运输过程中的重要环节，其成本约占物流成本很大比重。目前，我国现有的袋装水泥装车设备普遍采用移动式袋装水泥装车机，该种装车机采用半自动化的装车方式，其装车终端要求工人站在货车车箱里进行人工装车。

　主要存在以下问题：

①　袋装水泥装车过程中易产生粉尘，影响环境和工人身体健康。

②　因人工装车码放随意，易产生人身财产等潜在危险。

③　劳动力生产成本昂贵。

④　装车效率低。

随着人们生活水平和生活品质的提高，水泥装车运输行业已经由原来的高价聘请劳动力逐渐转变为劳动力稀缺的地步。同时国家安全监管总局办公厅提出，认真落实党中央、国务院关于严格落实安全生产和职业健康法规标准，提高水泥行业安全生产和职业健康水平，维护广大劳动者职业安全健康权益。要突出对水泥包装和装车环节的治理改造，选用质量高、防尘效果好的水泥包装和装车设备系统。

这种转变是社会发展的必然结果，但同时也给水泥包装运输行业带来了转型的重大契机。

1、系统组成与研发

合肥固泰自动化有限公司抓住这一重大契机，利用公司在自动化控制和工业机器人应用领域多年的研发成果，并结合公司在码垛机器人上的实践经验和其他大量市场调研数据，研发出一种基于工业机器人的袋装水泥智能装车系统。

袋装水泥智能装车系统，是一种适用于水泥厂袋装水泥装车环节的全自动装车系统，它可以缩短装车码垛时间、降低劳动强度、减少货品损伤、降低装车成本和提高工作效率，从而实现袋装水泥装车过程的自动化。该系统在水泥行业中拥有广泛的应用前景，是现代化水泥企业降低劳动生产成本、提高生产效率和实现智能化生产的重要节点。

袋装水泥智能装车系统，通过伺服系统控制机器人抓手上下摆动来进行装车码垛，这样可以省时省力。此过程完全自动化，不需要人工辅助，是现代生产线装车自动化的理想设备。袋装水泥智能装车系统由桁架、工业机器人、控制系统、收尘系统等部分组成。装载前，待装载车辆进入指定位置，通过桁架上的红外激光扫描，确定车辆的大小及停放位置，桁架通过轨道移动到车辆货箱前端装包区域。

输入装车重量，开启设备，当水泥袋通过皮带输送到装车位置时，控制系统发出指令，机器人将水泥袋搬运到待装载车辆中，当前位置装载完成后，桁架通过轨道沿车辆方向移动，继续其他位置的装载。达到装载重量后，设备停止运行，车辆离开装车区域。

工业机器人是装车机的核心部分，机器人主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。在PLC程序的控制下，采用电动传动方式，来实现执行机构的相应部位，发生规定要求的有顺序、有运动轨迹、有一定速度和时间的动作。同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令, 必要时可对机器人的动作进行监视, 当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较, 然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。

控制系统是机器人的重要组成部分。本装车系统机器人采用PLC控制方式，机器人的手部、腕部、臂部等的动作以及相关机械的协调动作都是通过PLC的控制来实现的。主要控制内容有动作的顺序，动作的位置与路径、动作的时间。设定模拟一个工作过程来编制程序：小臂伸长→小臂下降→手部抓紧→ 腕部回转→小臂上升→小臂回转→小臂收缩→小臂下降→小臂回转→手部放松。

2、系统参数

袋装水泥智能装车系统，直接与包装线对接，按需进行设计，机器人抓手可适应各种水泥包装袋。与除尘系统相连，可以有效降低装车过程中的粉尘污染。具有计数装置，便于水泥厂对袋数监管，具有车辆识别系统，能快速识别装车车型，并选择码垛方式。控制系统设计满足自动识别车辆大小，提供可选装载模式、人工控制装载量，所有调节参数进行程序化处理。

　　技术参数：

①　码垛速度：≥2400包/小时(单机器人1200包/小时，双机器人2400包/小时)，快速可靠的抓取水泥袋，码垛整齐。

②　最大臂展半径：3米

③　重复定位精度：1毫米

④　适应温度：-20℃~50℃

⑤　控制硬件：PLC可编程控制器

⑥　桁架移动速度：0.21米/秒

3、系统应用

工业机器人是智能制造的一个典型代表和优先发展方向，针对当前水泥等建材行业生产中，在高粉尘环境下，物件的搬运与码垛，以机器人取代传统设备和人工，消除危险、不环保的工作，降低工人的劳动强度，以适应国家对提高水泥行业安全生产和职业健康水平的要求。同时还可以提高劳动生产效率，便于调整生产能力，实现柔性制造，提升产品质量。

袋装水泥智能装车系统是一种新型专业的和可人性化操作的装车系统，同时还可应用于邮政、快递、机场、码头、医药、化工、烟草等行业。特别适合于小规模货运场合，也可以应用于工厂平台的装卸货物等。

　合肥固泰自动化有限公司一直从事自动化控制的研究与机电装备的研发工作，拥有一支经验丰富的控制与机电专业高学历人才队伍;其中：教授级高工占8%，高级工程师占20%，研究生占15%，工程师占25%。同时，公司正与合肥工业大学、浙江大学等有专业商谈合作，优势互补，促进研发和产业化进程。固泰公司坚持以智能化技术和装备为公司的核心竞争力，努力成为集计量、检测、驱动与控制为一体的，为客户提供智能化领域整体解决方案的工程服务商。公司坚持以客户为中心、以创新为动力、以双赢为目标的经营理念。用先进的智能化技术和装备，助推传统工业转型升级，提质增效。

本文作者：合肥固泰自动化有限公司 潘宜斌，戴军康，芦志强，鹿建森