技术方案20：饲料码垛机器人工作站技术方案

一、工件基础资料

工件种类：一种；

搬运对象：面粉袋；

最重工件重量：40KG的饲料袋尺寸60*100；

节拍要求：每小时1000-1200包。

二、工作环境：

电 源：3相～50Hz±1Hz 380V

工作温度：-10℃— 45℃

工作湿度：90%以下

三、机器人工作站简介：

1. 工作站简述：

本系统主要由1台搬运机器人、1套传输系统、1套机器人底座、1套包装袋叉形夹持器。控制台采用触摸屏控制，方便快捷，系统通过PLC将搬运机器人与传输系统互相联动，实现系统高效、安全运作；且能实现时产量1000-1200包。

2. 机器人工作站布局: (图中尺寸仅供参考)：

3. 机器人工作站效果图：

四、工作站配置清单：

序号	名称	型号及配置	品牌	数量	备注
1	搬运机器人系统	KR 60-3 R2033	KUKA	1
1-1	机器人本体	KR 60-3 R2033	KUKA	1	负载60KG 臂展2033
1-2	机器人控制柜	KRC4	KUKA	1	配7米电缆
1-3	示校器	KCP	KUKA	1	配10米电缆
1-4	搬运软件		KUKA	1
2	叉形夹持器			1	可选
3	机器人底座			1
4	饲料码盘			1	可选配
5	码盘输送线			1
5.1	辊道架			1
5.2	缓冲盘			1
6	控制系统			1

五、机器人工作站主要配置介绍：

1. KUKA KR60-2 R2033搬运机器人：

※ 机器人主要构成:机器人本体、控制柜、示教器、控制电缆等。

1.1 机器人系统：

1.1.1 机器人系统KR60-3

• 机器人本体采用铝合金铸造结构，通过计算机辅助设计和有限元结构分析获得总体优异的坚固刚性结构，从而获得最佳的固定负载能力。

• 所有轴都采用免维护交流伺服电机驱动，使用无间隙的传动组件和绝对编码器。所有的机器人轴全部配有刹车装置和温度监测安全装置。

• 优化的驱动能力，高精度位置监测系统，大功率伺服系统，保证了机器人具有高度的动态特性和良好的精度。

• 第二轴采用前置设计，在同样保证机器人灵活性的同时，最大地增加了机器人的有效工作范围，亦可以采用倒挂安装方式。用户还可以在机器人大臂上安装一定数量的自己的工艺装备。
  

• 采用刚性和密封式的驱动单元，密封式管线和传动组件，保证了极高的实用性和可靠性。即使在恶劣的环境下也能保证机器人正常工作，使用寿命可达15年，平均事故间隔时间长达7万小时。

KR60-3性能参数
负载(指第6轴最前端P点负载）		30公斤
手臂及第1轴转盘负载		35公斤
总负载		65公斤
运动轴数		6
法兰盘（第6轴上）		DIN ISO 9409-1-A100
安装位置		地面/天花板
最大工作半径		2033mm
重复精度		+/-0.06mm
控制器		KRC2
自重		665公斤
作业空间范围		27，2立方米
每个轴的运动参数	运动范围		运动速度
轴1	+/-185°		128°/s
轴2	+35°/-135°		102°/s
轴3	+158°/ -120°		128°/s
轴4	+/-350°		260°/s
轴5	+/-119°		245°/s
轴6	+/-350°		322°/s

2.1.2 机器人控制系统 KRC4：

KRC4更高效、更安全、更灵活，最重要的是更智能化。KRC4 的革新理念为自动化的明天打下了坚实的基础。 降低了自动化方面的集成、保养和维护成本。 并且同时持久地提高系统的效率和灵活性。 所以库卡开发了一个全新的、结构清晰且注重使用开放高效数据标准的系统架构。

这个系统架构中集成的所有安全控制（SafetyControl）、机器人控制（RobotControl）、运动控制（MotionControl）、逻辑控制（LogicControl）及工艺过程控制（ProcessControl）均拥有相同的数据基础和基础设施并可以对其进行智能化使用和分享。 使系统具有最高性能、可升级性和灵活性。 引领时代、开创未来 — 而且并不仅限于库卡机器人。

功能特征概述

• 计划、操作和维护更简单；

• 继续采用历经验证的基于计算机的控制技术；

• 通过继续采用已有标准实现快速和简捷的操作；

• 扩展的指令集便于更具用户友好性的轨迹；编程；

• 与现有的 KRC4 程序高度兼容

• 安全控制、机器人控制、逻辑控制、运动控制和工艺流程控制集成于一套控制系统中；

• 专用控制模块之间能进行实时通信；

• 通过中央基础服务系统实现了最大化的数据一致性；

• 无缝集成的针对全新应用领域的安全技术；

• 集成软件防火墙，网络更加安全；

• 创新的软件功能，能源效率得以最优化；

• 适合未来发展、无专用硬件的技术平台；

• 多核处理器支持，性能更具可升级性；

• 多核处理器支持，性能更具可升级性；

• 一体化集成存储卡，储存重要系统数据；

• 专为 400-480VAC 设计；

• 优化能源效率的全新风扇设计；

• 冷却装置无需保养且不带滤毡；

• 在最小的空间内实现最大化的性能；

• 最大化的可用性。

技术参数

型号：	KR C4
可控制轴数：	最多8轴
重量：	150kg
防护等级：	IP 54
声级，根据DIN45635-1	50～67dB(A)（根据负载）
并柜：	可堆叠

电源连接

额定电源电压DIN/IEC 38	AC 3×400～480V （直接连接与接地中性点）替代网络或电压由变压器
电压允许偏差：	-10% / 10%
频率：	49～61 Hz
额定输入：	7,3 KvA (13,5 kvA)

工作环境

工作环境温度无需冷却装置

+5～45℃，可选55℃

主机PC

处理器：	多核技术，2.6GHz
硬盘驱动器：	硬盘30GB，SSD可选
接口：	USB,以太网
主记忆本：	1GB RAM
现场总线：	PRofINET, PRofIbUS, Interbus,EtherCAT技术

尺寸

高度：	960mm
宽度：	792mm
长度：	596mm

示教器smartPAD

触摸屏、 图形辅助、 灵活互动。 机器人的功能越强大，直观感知式机器人操作界面就越重要。 新型 KUKA SmartPAD 在超大高清无反射触摸屏上以最佳的效果显示出如何直观地操控机器人。 智能交互式对话窗口向用户清晰地展示各项流程。 在任何时刻都会为用户提供其在那一时刻正好需要的操作元件。 其目的是将用户的注意力吸引到最重要的因素上，以便其能够直观、简单、快速并有效地工作;真正实现全面智能。

功能特征概述：

• 触控板拥有上下文敏感的浮动窗口，使得操作更直观；

• 通过单独的运行键直接控制八根轴/附加轴，无需来回切换；

• 使用 6D 鼠标进行高效编程，并且触控板上带有基于人机工程学设计的键盘；

• 坚定不移地继续发展了库卡久经考验的操作和编程方案；

• 无培训成本；

• 可直接在 smartPAD 上储存和读取配置；

• 热插拔功能。 如果不需要使用 smartPAD，可以直接拔掉；

• 工作期间，高清、超大、防反射的显示屏可以保护眼睛；

• 由于重量只有 1 公斤，因此具有高机动性，并可防止工作疲劳。

技术参数

外形尺寸（长×宽×高）：	330×260×80mm
显示：	触摸感应式，彩色显示屏，分辨率600×800
显示屏尺寸：	8.4’’
重量：	1.1kg

2、叉形夹持器：

叉形夹持器的机构形式如下图所示：

包装袋输送到辊道上时，叉形夹持器抓取包装袋，且在搬运中不会将其损伤。叉形夹持器能够满足不同规格大小的面粉袋的搬运。

以下搬运夹具为备选夹具

3、码盘输送线：

码盘输送线有码盘、支架、推进机构、辊道和缓冲旋转盘等机构组成。码盘用于饲料袋的码垛，推进机构用于盘码的推进，码盘的下降由PLC电气元器件组成的控制系统控制，并与搬运机器人协调动作，以符合搬运机器人的动作节拍。辊道由伺服电机驱动，与搬运机器人协同动作并将码垛完成的饲料传输至缓冲旋转盘上，缓冲旋转盘用码盘的缓冲，以便不能及时叉走时码垛不用停顿。

其三维模型如下图所示：

六、机器人对比优势：

1.开放性好，能够直接和多种功能卡直接插接，方便扩展，通用性好。

2.程序可方便进行备份及恢复，而且可在短时间内完成。

3.可直接外接显示器、鼠标和键盘，方便程序的读写。

4.可随时进行系统的更新。

5.大容量硬盘对程序指令基本无限制，并可长期存储相关操作和系统日志。

6.支持多种总线协议，与总线接口板连接方便，即插即用。

7.具备再生暂时停止自动恢复功能，在再生时的焊接中发生电弧异常和暂时停止的时候，去除错误因素或者暂时停止原因后，在再起动时调用命令，自动从任意的位置向电弧切断位置恢复的功能。焊接过程中由于碰撞和焊枪位置变化等异常情况中断焊接后，不需要重新示教，从示教器即可查看错误信息，并立即纠正。可以方便的在中断位置重新开始焊接，处理时间不超过2min。

8.极高的重复定位精度（可达0.06mm）。

9.具备停电中断后的再生再开功能，在机器人运转中突然停电的时候，为了可以平稳的恢复到停电前的再生状态，而支援再生再开的功能。

10.可方便进行联网，易于监控和管理, 拆卸方便、易于维护。

11.具有粘丝自动解除功能。

七、电气控制系统：

对开始工作的时间、待机时间及停机时间进行记录，同时可以记录下用户的操作记录，以及报警记录。

异常诊断停止功能: 控制系统元器件、机器人、焊接电源等设备出现异常时，进行自动诊断，提供故障信息，保障系统安全；焊接异常、用户操作异常等情况下能诊断并采取停机保护措施。同时还具有:焊枪机械防碰传感器、伺服防碰、干涉领域检查。

系统设有操作权限，权限分为一般操作者、高级操作者、维修人员等，不同的权限只能操作相应按钮或修改相应的数据，从而增加系统的安全性。具有“手动”、“自动”选择功能，在“手动”模式下可以人工参与，在“自动”模式下机器人自动完成操作。并且设有：电源开/关及指示按钮；急停按钮，当发生意外时可紧急停止。

全系统采用数字化处理，可通过通讯的方式和外界设备相连，所有数据均能远程存储和查看。由于系统采用网络连接，因此本系统具有很大扩展性，为今后增加工位提高方便性。

本系统具有自动保存和断电记忆功能，系统参数一旦修改，本系统将立即进行自动保存，即使突然断电，系统里的所有参数也不会被丢失。

控制柜内线路具耐油性，有线号套管，接地标志等，方便维修。控制柜设置有排风散热装置。控制柜与各工序设备和传输线之间采用标准的线槽盒进行连接，规范整洁。

设备多处设有紧急停止开关，在紧急的情况下能立即停止设备的任何工作。

设备设有红（设备报警或故障）、黄（设备暂停）、绿（设备正在运行）三种故障报警指示，并安装在设备明显位置。操作者能准确知道当前系统运行状况。

设备设有安全接地系统。