金属工业｜机器人辅助切肉刀高速研磨
【机床商务网栏目 机床上下游】如何在机器人的帮助下实现切肉刀自动研磨？这个大胆的想法付诸实践会遇到不少阻碍，但凭借集成商丰富的专业知识和史陶比尔高性能机器人，创造了开拓性的研磨和抛光应用单元。
从统计数据中来看，精心研磨的刀具在肉类加工中的重要性不言而喻。与人工磨刀相比，在自动化过程中经过优化研磨的刀具可使肉类产量增加0.5%。如果年产量达到10,000吨，则可以减少50,000公斤肉类损耗。
挑战一次磨好一把刀
Knecht公司是食品行业全自动研磨机领域的技术先锋，位于德国康士坦茨湖附近。Knecht不断优化现有工艺，与某自动化公司签订了一个包含基于机器人系统的订单，该系统将在质量和灵活性方面超越之前的四轴磨床。
表面上看，机器人已经能够研磨人工髋关节和胡须刀。但研磨切肉刀是一个特殊的挑战，每把刀都有独立的轮廓，并会随着使用而改变，因此，机器人不是在始终不变的过程中研磨完全相同的新产品，而是分批处理切肉刀。从自动化技术角度看，工艺是完全不同的，必须先对每把刀的刀身轮廓进行测量，在此过程中所收集的数据将作为机器人执行个性化轨迹的基础。
▲史陶比尔潮湿环境机器人不受切屑和水介质飞溅影响
解决方案选择重复定位精度为0.03mm的机器人
证明了机器人自动化方案可行后，需要一个具有高系统刚性的机器人来实现出色的路径保真度和准确性，并满足非常高的防护等级。史陶比尔TX2系列机器人能轻松胜任这些挑战，TX2-90六轴机器人完全具备客户所需的性能数据、有效负载和工作范围。另一个考量维度是史陶比尔机器人的维护要求非常低，使用寿命长。这些是客户频繁地将机器人整合到项目中的原因。
该应用在Knecht E 50 RT系列机器上实施，从轮廓检测开始。机器人从刀库中抓起一把刀，以线性运动方式引导它通过激光测量站。所记录的数据作为同步任务被传送到PLC，并与来自传感器的测量数据一起暂时储存在PLC中。合并后的数据生成为机器人的运动轨迹。接着，重复精度为0.03 mm的机器人按照其默认形状引导切刀穿过研磨工具，产生的轮廓信息作为TCP(工具中心点)沿刀身分布。
Knecht系统还推出了另一项改进措施进一步提高轮廓检测的准确性。刀片的尖端呈现出最大的角度变化。通过降低刀片的移动速度可以非常精确地记录默认角度，并在每次重磨时保持刀片原来的形状。
为了实现路径的最佳效果，程序员使用史陶比尔VAL3编程语言包中的携带Carried Parts插件，该工具有助于沿着砂带上定位的工作点实现路径保真。
▲全自动的磨刀单元每8小时可处理680把切肉刀
客户应用一次性实现切肉刀去毛刺、抛光和测试锋利度
在随后的去毛刺和抛光过程中，刀具达到了精加工的锋利度，在TX2-90 HE机器人的帮助下两面同时进行快速和精细抛光。带有锋利度的全自动测试站由机器人引导，在操作过程中，测量的锋利度显示在显示屏上。所有过程都是连续进行的，机器人不需要把刀放下。除了磨削过程中需要出色的重复精度和高刚性之外，机器人的密封设计遵循史陶比尔一贯的高标准，TX2-90 HE潮湿环境机器人具有IP65防护等级，其所有的介质均在机器人内部，这使得它非常适合在切屑脱落和冷却液飞溅的环境中工作。
根据刀具的形状和尺寸，E 50 RT设备每班(8小时)可以处理多达680把切肉刀，机器人解决方案的高动态性使其能力比Knecht原四轴磨床高出1.5倍。装有待磨刀具的刀库由两个滚筒组成，可容纳多达576把刀具，在操作过程中重新装载无需停机。每把刀在研磨过程中都是单独测量的，刀库可以容纳不同形状和尺寸的刀具。
从Knecht公司以及肉类加工行业的客户的角度来看，极高的研磨质量和可重复性比生产能力更重要。刀具被完美地重新研磨也不会失去其独特的轮廓。以六轴机器人为中心处理刀具的设备受到了市场欢迎。Knecht公司已经在计划部署更多的机器人系统来实现全面自动化。
▲重复定位精度为0.03mm的TX2-90 HE机器人对刀具进行研磨和抛光
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