技术方案24：工件上，下料装置搬运机器人工作站技术方案

一阅斋 2015-09-07

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一、工件

工件种类：七种；

搬运对象：见图1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6、1-7；

最大工件外形尺寸：长×宽×高=2800X950X2.3mm；

最小工件外形尺寸：长×宽×高=1120X1000X5mm；

最重工件重量：87.5KG；

工件典型零件图纸：（如图所示，具体尺寸以双方签字确认的蓝图为准）

图1-1毛坯尺寸2.3X950X2800，成品尺寸2.3 X922X2760，净重45.9kg

图1-2毛坯尺寸5X1100X1425，成品尺寸5X986X1300，净重46.4kg

图1-3毛坯尺寸5X956X2065，成品尺寸5X820X1940，净重71kg

图1-4毛坯尺寸4X1000X1120，成品尺寸4X790X986，净重28.67kg，材质不锈钢

图1-5毛坯尺寸4X1805X1145，成品尺寸4X1741X1087，净重60.31kg，材质：不锈钢

图1-6毛坯尺寸4X1665X1145，成品尺寸4X1600X1087，净重50.55kg，材质：不锈钢

图1-7毛坯尺寸5X1500X1760，成品尺寸4X1373X1460，净重87.5kg

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：

本系统采用工业机器人系统及真空吸盘抓取冲压件：本系统主要由2台机器人、1台上料架、1台下料架、2套机器人底座、2套清扫装置、2套抓具、1套定位装置、1套薄膜抽拉装置和2台空气冷干机组成冲压件自动上、下料工序的作业。本搬运工作站具有自动控制、监测、安全防护及报警等功能。控制台采用触摸屏控制，方便快捷，系统通过PLC将搬运机器人与油压机互相联动，实现系统高效、安全运作。且能保证按4件/分钟的生产节奏。

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 210 R2700	KUKA	2
1-1	机器人本体	KR 210 R2700	KUKA	2	负载210KG 臂展2700
1-2	机器人控制柜	KRC4	KUKA	2	配7米电缆
1-3	示校器	KCP	KUKA	2	配10米电缆
1-4	搬运软件		KUKA	2
2	专用抓具	TC120X400-P20		2	德国FIPA
3	空气冷干机	IDFA-8E	SMC	2	去除压缩空气水
4	底座安装平台			2
5	机器人底座			2
6	控制系统			2
7	定位装置			1
8	薄膜拉伸装置			1
9	自动清扫装置			2	除去模具上的边角余料

五、机器人工作站主要配置介绍：

1.KUKA KR210 R2700搬运机器人

1.1、机器人系统：

1.1.1机器人系统KR210 R2700

a.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。

b.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。

c.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。

d.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.

1.1.2机器人本体机器人KR210 R2700技术参数

形式		KR210 R2700
结构		垂直多关节型（6自由度）
载荷		210kg
重复定位精确度 *1		±0.06mm
动作范围	A1轴（旋转）	±185°
	A2轴（下臂）	-5°～ -140°
	A3轴（上臂）	+155°～ -120°
	A4轴（手腕旋转）	±350°
	A5轴（手腕摆动）	±122.5°
	A6轴（手腕回转）	±350°
最大速度	A1轴（旋转）	123°/s
	A2轴（下臂）	115°/s
	A3轴（上臂）	112°/s
	A4轴（手腕旋转）	179°/s
	A5轴（手腕摆动）	172°/s
	A6轴（手腕回转）	230°/s
本体重量		1111Kg

1.1.2、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、专用抓具

2．1、德国FIPA吸盘（120×400）:

德国FIPA吸盘主要用于搬运纸板、木材、金属板、玻璃或塑料等材料；该系统主要由多级真空发生器、过滤器、压力检测开关和真空吸盘组成和管道附件等构成。


主要应用：搬运各种尺寸，位置不定的工件；搬运不平整工件；仅用一个夹具系统就能自动码垛、拆跺、分拣各种不同尺寸个工件；搬运不同材质工件，如纸板、木材、金属板、玻璃或塑料等等。
特点	优势
在几乎所有的自动化处理过程：码垛，卸垛，分离，排序。	〉快速产生真空；〉真空软管和连接件都集成在夹具系统中，结构更精简；〉安装简便：只需连一根电缆和压缩空气软管即可；
采用集成真空；	〉吸附纸箱效果更好；
TL的设计：流电阻；TC设计：阀门技术，允许空吸口被密封，从而节省能源；	〉可根据需要灵活调整；
防污染设计保证高可用性和过程的安全性；	〉可在所需部位快速产生真空：操作周期最短；
安装和操作简单快捷；	〉安全搬运特长型工件；
快速和容易的更换新的泡沫垫。	〉搬运不平整、甚至扭曲的工件；

3、SMC空气冷干机IDFA-8E：

由于真空发生器长期工作会在内部积累大量水分，影响元器件的性能和寿命。对进入真空发生器的压缩空气进行二次过滤是相当必要的。

4、座式搬运机器人：

座式搬运机器人主要由机器人本体、底座安装平台、底座配重、机器人底座和专用抓具组成，结构见下图：

5、定位装置：

搬运机器人搬运工件的过程中需辅助定位装置，对工件进行较精确的定位，定位装置的结构示意图如下图所示：

薄膜抽拉装置主要由机架、伺服电机、控制系统、薄膜套筒和专用抓具组成，结构见下图：

注：

①、伺服电机带动齿轮驱动伸缩梁来回移动，以使专用抓具抓住薄膜后能够覆盖工件表面，从而起到保护工件表面的作用；

②、夹持装置主要是将薄膜能够始终维持在同一位置，以使专用抓具能够可靠抓取；

③、此薄膜伸缩装置可按用户要求，任意调节位置，满足不同的专区要求。

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。