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2026第47屆無錫太湖國際機床及智能工業(yè)裝備產業(yè)博覽會
2025-04-01
展會專題
活動專題
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活動專題 【機床商務網(wǎng)欄目 機床上下游】如何在機器人的幫助下實現(xiàn)切肉刀自動研磨？這個大膽的想法付諸實踐會遇到不少阻礙，但憑借集成商豐富的專業(yè)知識和史陶比爾高性能機器人，創(chuàng)造了開拓性的研磨和拋光應用單元。
從統(tǒng)計數(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，在自動化過程中經過優(yōu)化研磨的刀具可使肉類產量增加0.5%。如果年產量達到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)全自動研磨機領域的技術先鋒，位于德國康士坦茨湖附近。Knecht不斷優(yōu)化現(xiàn)有工藝，與某自動化公司簽訂了一個包含基于機器人系統(tǒng)的訂單，該系統(tǒng)將在質量和靈活性方面超越之前的四軸磨床。
表面上看，機器人已經能夠研磨人工髖關節(jié)和胡須刀。但研磨切肉刀是一個特殊的挑戰(zhàn)，每把刀都有獨立的輪廓，并會隨著使用而改變，因此，機器人不是在始終不變的過程中研磨完全相同的新產品，而是分批處理切肉刀。從自動化技術角度看，工藝是完全不同的，必須先對每把刀的刀身輪廓進行測量，在此過程中所收集的數(shù)據(jù)將作為機器人執(zhí)行個性化軌跡的基礎。
▲史陶比爾潮濕環(huán)境機器人不受切屑和水介質飛濺影響
解決方案選擇重復定位精度為0.03mm的機器人
證明了機器人自動化方案可行后，需要一個具有高系統(tǒng)剛性的機器人來實現(xiàn)出色的路徑保真度和準確性，并滿足非常高的防護等級。史陶比爾TX2系列機器人能輕松勝任這些挑戰(zhàn)，TX2-90六軸機器人完全具備客戶所需的性能數(shù)據(jù)、有效負載和工作范圍。另一個考量維度是史陶比爾機器人的維護要求非常低，使用壽命長。這些是客戶頻繁地將機器人整合到項目中的原因。
該應用在Knecht E 50 RT系列機器上實施，從輪廓檢測開始。機器人從刀庫中抓起一把刀，以線性運動方式引導它通過激光測量站。所記錄的數(shù)據(jù)作為同步任務被傳送到PLC，并與來自傳感器的測量數(shù)據(jù)一起暫時儲存在PLC中。合并后的數(shù)據(jù)生成為機器人的運動軌跡。接著，重復精度為0.03 mm的機器人按照其默認形狀引導切刀穿過研磨工具，產生的輪廓信息作為TCP(工具中心點)沿刀身分布。
Knecht系統(tǒng)還推出了另一項改進措施進一步提高輪廓檢測的準確性。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速度可以非常精確地記錄默認角度，并在每次重磨時保持刀片原來的形狀。
為了實現(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實現(xiàn)路徑保真。
▲全自動的磨刀單元每8小時可處理680把切肉刀
客戶應用一次性實現(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，刀具達到了精加工的鋒利度，在TX2-90 HE機器人的幫助下兩面同時進行快速和精細拋光。帶有鋒利度的全自動測試站由機器人引導，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)進行的，機器人不需要把刀放下。除了磨削過程中需要出色的重復精度和高剛性之外，機器人的密封設計遵循史陶比爾一貫的高標準，TX2-90 HE潮濕環(huán)境機器人具有IP65防護等級，其所有的介質均在機器人內部，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設備每班(8小時)可以處理多達680把切肉刀，機器人解決方案的高動態(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滾筒組成，可容納多達576把刀具，在操作過程中重新裝載無需停機。每把刀在研磨過程中都是單獨測量的，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，極高的研磨質量和可重復性比生產能力更重要。刀具被完美地重新研磨也不會失去其獨特的輪廓。以六軸機器人為中心處理刀具的設備受到了市場歡迎。Knecht公司已經在計劃部署更多的機器人系統(tǒng)來實現(xiàn)全面自動化。
▲重復定位精度為0.03mm的TX2-90 HE機器人對刀具進行研磨和拋光
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