机器人码垛机搬运工作站方案说明.pdf

U-PACK Engineering(Shanghai)Co.,Ltd.上海昱上海昱庄机械庄机械有限公司有限公司 纸箱纸箱机器人机器人码垛码垛工作站工作站方案说明方案说明 一一、项目内容：、项目内容：1.1.项目内容项目内容 1.1.1 1 项目名称项目名称:纸箱机器人码垛工作站 1.2 1.2 设备数量：设备数量：该工作站主要包括一台 KR100-2PA 搬运机器人，1 套吸盘式抓具、1 套机械式抓具、四套垛箱输出传送线，一套空木拍放置架，一套纸箱定位调整装置，一套安全栏和一套控制系统。1.3 1.3 设备用途设备用途 该工作站用于纸箱的下线码垛。2.2.设计依据设计依据 2.12.1 用户提出的“技术参数及技术要求”。2.22.2 用户提供的工件尺寸及生产线的速度。2.32.3 KR100-2PA 机器人的特性参数。3.3.系统特点系统特点：该系统具备以下特点：（1）机器人根据程序的设定，以及接受到的不同生产线工件到位信号，自动切换不同生产线抓取程序。（2）整个系统单元由系统控制柜（PLC）统一集中控制，包括机器人的信号交换，防撞信号、安全门锁、纸箱到位信号、木拍位置信号等逻辑关系。（3）由于在系统设计上及设备配置上充分考虑到安全性，故工作站具有较高的安全性。（4）操作、编程、示教在手持控制器 KCP2 上完成，控制电缆长 10 米。完全根据工效学设计的示教器，配上六维滑鼠，使用方便、舒服、快速。大大提高编程和操作的效率。（5）生产线的自动化设计，大大减轻劳动者的劳动强度。4.4.系统方案介绍系统方案介绍 U-PACK Engineering(Shanghai)Co.,Ltd.上海昱上海昱庄机械庄机械有限公司有限公司 该工作站主要包括一台 KR100-2PA 搬运机器人，一套吸盘式抓具，1 套机械式抓具、四套垛箱输出传送线，一套空木拍放置架，一套纸箱定位调整装置，一套安全栏和一套控制系统。4.1 工作站工作过程说明：生产线将生产完成的纸箱输送到纸箱抓取工位，由定位调整装置将其定位后发信号给机器人，机器人抓取纸箱到码垛位置进行码垛，整垛码放完成后由垛箱输出传送线将垛箱输出到升降梯位置，机器人则到木拍放置架抓取木拍放置到码垛工位，然后重复抓取纸箱进行新垛的码放。4.2 纸箱定位调整装置说明：纸箱定位调整装置采用固定定位挡块和推紧气缸进行定位，作用是使机器人抓取时纸箱位置准确，保证抓取方便及放置位置的准确度。4.3 垛箱输出传送线说明：垛箱输出传送线装置采用电机驱动的滚道形式，当垛箱码放完成后输送线接收信号后启动，将垛箱输送出码垛工位，最终人工铲走进行入库。4.4 电气系统说明：电气控制系统包括安全光电开关、安全锁、启动按钮盒、不同工作状态的选择开关等设备的控制。该套系统的控制部分使用系统控制柜（PLC）进行控制。5.5.生产线生产能力的核算生产线生产能力的核算：生产节拍：（以机器人抓取一次所用时间定为一个生产节拍）序号 动作内容 时间序列 1 1 机器人由待机工位至抓取工位 0.5s 2 2 抓取装置抓取动作 1s 3 3 机器人由抓取工位至码垛工位 1.5s 4 4 抓取装置码垛动作 1.5s 5 5 机器人由码垛工位至待机工位 0.5s 6 6 生产节拍 T=5s U-PACK Engineering(Shanghai)Co.,Ltd.上海昱上海昱庄机械庄机械有限公司有限公司 单机搬运效率：12件/min,满足单机双线搬运效率11件/min的条件。满足单机四线6件/min的条件 6.6.主要设备清单主要设备清单 【主要设备构成表】序号 名 称 型号及规格 数量 备 注 1 弧焊机器人系统 KR100-2PA 1 德国 KUKA 2 吸盘式抓具 1 上海昱庄 3 机械式抓具 1 上海昱庄 4 垛箱输出传送线 4 上海昱庄 5 空木拍放置架 1 上海昱庄 6 纸箱定位调整装置 1 上海昱庄 7 机器人工作站安全防护装置及附属设备 1 上海昱庄 8 电气控制系统 1 上海昱庄 9 管线槽及其它 4 上海昱庄 6.6.1 1 机器人系统机器人系统 本系统所选用的 KR100-2PA 机器人是德国 KUKA 搬运专用机器人，包括机器人本体，机器人控制柜（KRC2），示教盒（KCP）三部分及供电电缆。U-PACK Engineering(Shanghai)Co.,Ltd.上海昱上海昱庄机械庄机械有限公司有限公司 6 6.1.1.1.1 KRKR10100 0-2 2PAPA 机器人机器人 （1）KR40PA 的外形尺寸及工作范围 KR6ARC 机器人工作范围机器人工作范围 最大工作半径 3200mm 空间最大旋转角度 185 空间最大工作覆盖的体积 727 立方米 （2）KR40PA 性能参数 KR6ARC 性能参数性能参数 负载(指第 6 轴最前端 P 点负载）100 公斤 手臂/第 1 轴转盘负载 20/50 公斤 总负载 150 公斤 运动轴数 4 法兰盘（第 6 轴上）DIN ISO 9409-1-A160 安装位置 地面/天花板 U-PACK Engineering(Shanghai)Co.,Ltd.上海昱上海昱庄机械庄机械有限公司有限公司 重复精度+/-0.25mm 控制器 KRC2 自重 1200 公斤 作业空间范围 72.7 立方米 每个轴的运动参数 运动范围 运动速度 轴 1+/-185 105/s 轴 2 +0/-129 105/s 轴 3+161/-19 105/s 轴 6+/-350 300/s 6 6.1.1.2 2 机器人机器人控制器控制器 KRC2KRC2 （1）机器人控制器 KRC2 外形尺寸 （2）KRC2 性能参数 KRC2 性能参数性能参数 处理器 库卡(工业)计算机 操作系统 微软 WINDOWS XP 编程及控制 库卡 KCP 设计生产标准 DIN EN 292,DIN EN 418,DIN EN 614-1,DIN EN 775,DIN EN 954,DIN EN 50081-2,DIN EN 50082-2,DIN EN 60204-1 保护等级 IP54 工作环境温度 0-45 (如果加冷却器,温度范围为0-55)控制轴数 6-8 个 自重 178 公斤 输入电源 3x400V-10%3x415V+10%,49-61 U-PACK Engineering(Shanghai)Co.,Ltd.上海昱上海昱庄机械庄机械有限公司有限公司 赫兹 负载功率 4KVA(最大 8KVA)保护熔断器 32A，3 只（慢熔型）与外围设备通讯接口 Ether Net,CAN BUS(Interbus,profibus 作为可选项)至机器人电缆总成 7 米(可加长到 15 米,或 25、35、50 米)噪音等级(根据 DIN 45635-1)67dB 6 6.1.1.3 3 机器人机器人编程控制器编程控制器 KUKA 编程控制器 KCP 性能参数 性能参数性能参数 尺寸（长 x 高 x 厚）：330 x260 x35mm 保护等级：IP54 显示屏：640 x480，256 色 LCD 彩显，VGA 模式，6D 空间鼠标，使示教动作容易操作 4 种工作模式切换旋钮，方便操作与安全 3 位人体学始能开关 中/英/德/法多种语言菜单切换容易 10 米控制电缆 开始/停止/紧急停止按钮 6 6.1.1.4 4 库卡机器人特点库卡机器人特点 库卡机器人由肘节式结构的机器人本体，KRC2 控制柜、示教控制器 KCP 组成；铝合金机器人本体、高速运动曲线的动态模型优化，使得库卡机器人的加速性能比其它普通机器人高出 25%，有利于提高系统寿命、优化工作节拍；KRC2 控制柜采用熟悉的个人电脑 WINDOWS 操作界面，中英文多种语言菜单；标准的工业计算机，硬盘、光驱、软驱、打印接口、I/O 信号、多种总线接口，远程诊断；KCP 具有示教、编程、存储、检测、安全保护、绝对位置检测记忆、软 PLC 功能；平均无故障间隔时间长达 7 万小时-这是其它机器人所无法比拟的。库卡工业机器人优点描述：（1）标准四轴工业机器人本体：合理的机械结构和紧凑化设计 4 个自由度 AC 伺服马达 绝对位置编码器 所有轴都带有抱闸 U-PACK Engineering(Shanghai)Co.,Ltd.上海昱上海昱庄机械庄机械有限公司有限公司 特定的负载和运动惯量的设计，使得速度和运动特性达到最优化 臂部的附加负载对额定负载没有运动限制 本体和控制器之间 7m 长电缆,并可根据需要进行扩展 特点描述：旋转范围大，工作效率更高 模块化的机械结构设计，任何部分都可迅速更换 高精度电子零点标定 可调机械手臂，更大的活动空间和柔韧性 高速运动曲线中动态模型的优化，加速性能高于普通机器人25%，更利于提高系统寿命、优化工作节拍（2）KUKA 机器人控制器 KRC2 标准的工业控制计算机PENTIUM处理器 基于Windows平台的操作系统，可在线选择多种语言（包括中文）支持多种标准工业控制总线，包括：Interbus、Profibus、Devicenet、Canbus、Controlnet、EtherNet、Remote I/O等 U-PACK Engineering(Shanghai)Co.,Ltd.上海昱上海昱庄机械庄机械有限公司有限公司 标准的ISA、PCI插槽，方便扩展。可直接插入各种标准Modem接入高速Intrnet，实现远程监控和诊断。采用高级语言编程 标准的控制软件功能包，可适应于各种应用 6D运动控制鼠标，方便运动轨迹的示教 断电自动重启，不需重新进入程序 系统设示波器功能，可方便进行错误诊断和系统优化 软件可自动更新和升级 KUKA标准的工业控制PC 基本配置：CPU：2.0 GHZ 内存：256MB RAM 硬盘：20G 串口：COM1、COM2、COM3，9针或15针 标准并口和打印机接口 主板：标准工业控制计算机主板，含PCI、ISA插槽 USB接口 标准CD-ROM和软驱 标准显卡，可外接显示器 优点：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 程序可方便进行备份及恢复，而且可在短时间内完成 可直接外接显示器、鼠标和键盘，方便程序的读写 U-PACK Engineering(Shanghai)Co.,Ltd.上海昱上海昱庄机械庄机械有限公司有限公司 可随时进行系统的更新 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 支持多种总线协议，与总线接口板连接方便，即插即用 一旦出现系统错误，可在最短时间内恢复 可方便进行联网，易于监控和管理 拆卸方便、易于维护（3）KUKA控制编程器 LCD彩显，VGA模式，640X480,256色 6D空间鼠标，外加键盘运动控制。示教过程简单，犹如游戏操作 三位使能开关、易于安全操作 四种工作模式，可根据实际需要任意选择 通过Canbus 与PC通讯，实时性更强 6.26.2 电气控制系统电气控制系统 整套系统均由机器人控制柜（KRC2）和 PLC 柜来进行控制和管理。西门子 S7-300 主机 CPU315-2DP 西门子电源模块 PS507 西门子 32 点输入模块 U-PACK Engineering(Shanghai)Co.,Ltd.上海昱上海昱庄机械庄机械有限公司有限公司 西门子 32 点输出模块 控制系统具有自动控制、检测、保护、报警等功能。系统的启动、停止以及暂停、急停等运转方式均通过操作盘进行。系统运行状态及系统报警可在操作盘上显示，也同时由系统运转状态高置显示灯显示。此外，机器人控制柜（KRC2）、示教盒、操作盘上设有急停按钮，在系统发生紧急情况时可通过按下急停按钮来实现系统急停并同时发出报警信号。1)主操作盘 工作站的主操作盘包括触摸屏、手动/自动方式选择开关、机器人准备带灯按钮、抓具准备带灯按钮、报警复位按钮、暂停按钮、急停按钮等。2)现场双手按钮副操作盘 工作站的现场双手按钮副操作盘包括双手启动按钮、工作中指示灯、报警指示灯、急停按钮等。3）人机操作界面:使用西门子的 TP270/10.4 英寸彩色触摸面板作为人机界面，完全实现智能化操作、监控 a)a)生产线的组态 b)b)机器人组态 c)c)产品计数 d)d)错误故障跟踪报警信息 e)e)可视化输入输出状态以及循环时间 f)f)网络状态管理 4)具有强大通用性能的软件程序 6.36.3 安全防护装置及附属设备安全防护装置及附属设备 机器人运转的高速性对接近它的操作者非常危险，所以有必要在机器人周围设置安全防护装置，包括安全栏、安全门及安全锁等。7.7.一般规格事项一般规格事项 7.7.1 1 电源电源 生产线动力用电AC 380V，三相五线，50Hz,100KVA 照明用电AC 220V，50Hz 7.2 7.2 气源气源 U-PACK Engineering(Shanghai)Co.,Ltd.上海昱上海昱庄机械庄机械有限公司有限公司 压缩空气，压力范围：0.50.7Mpa，需气量3000L/min.7.37.3 机器人安装环境条件机器人安装环境条件 温度：0+45 湿度：20%80%RH（不能有结露）振动：0.5G以下 其它：避免易燃、腐蚀性气体、流体；勿溅水、油、粉尘等；勿近电气噪声源。8.8.附表及附图附表及附图 附图一：生产线平面布置图 9 9、培训和售后服务培训和售后服务 培训培训 培训地点培训地点:我司所在地我司所在地(上海青浦工业园区上海青浦工业园区)培训时间培训时间:10 个工作日个工作日 9.1机器人培训机器人培训 9.1.1 KRC2 机机器人控制器电气培训器人控制器电气培训 培训目标 KR C2 电气培训课程的培训对象是 KUKA 工业机器人（KRC2 控制柜）的电气维护人员。该培训也为机器人系统首次运行人员开设。培训后将能正确首次运行机器人系统,并能对 KRC2 机器人系统的电气设备进行错误诊断和处理。培训内容 正确使用 KUKA 工业机器人的安全设备 计算机硬件和驱动系统的运行模式 计算机软件的运行模式 结构图、接线图和电路图 机器人系统的首次运行（安装、连接、启动和零点校正）U-PACK Engineering(Shanghai)Co.,Ltd.上海昱上海昱庄机械庄机械有限公司有限公司 软件安装（WinXP 的安装和 KRC2 的安装）查找故障（通过帮助说明和错误信息、电路信号、使用工具软件）根据 ESD（防静电）标准拆除和安装计算机部件 机器人的操作、使用及维护技巧 9.1.2 KRC2 基本操作及基本编程基本操作及基本编程 培训目标 初级编程培训课程的培训对象是 KUKA 工业机器人编程人员。提供以下培训：培养生产环境中机器人的安全操作意识 机器人应用程序的修改和维护 建立简单的应用程序（不包括分支结构和子程序结构）培训内容 KUKA 工业机器人安全设备的正确使用 编程人员的安全要求 机器人系统的组成 机器人系统的操作（启动、关机、手动操作、程序的选择、自动运行程序）机器人系统的首次运行（安装、连接、零点校正、工具标定）建立简单的应用程序（程序的运动指令和工艺指令）主程序中调用各个应用程序 程序的保存和维护 报警信息的处理 9.1.3 KRC2 高级编程高级编程 培训目标 高级编程培训课程的培训对象是 KUKA 工业机器人编程人员。它是在机器人初级编程的基础上，对编程知识和技能的扩展和深化。培训的重点是 KRL 高级编程语言。U-PACK Engineering(Shanghai)Co.,Ltd.上海昱上海昱庄机械庄机械有限公司有限公司 培训内容 程序折叠概念 编辑功能 数据结构 子程序的调用 程序结构的检查 运动指令 数字量和模拟量 I/O 的配置 中断子程序 触发指令的使用 外部自动接口的配置 9.1.4 设备培训设备培训 1.操作培训 培训目标 让操作工正确掌握机器人的使用，并且在出现故障时能够准确作出判断和处理。培训内容 机器人系统 辅助设备系统 机器人作业程序的编写 2.机器人作业程序的编制 培训目标 让应用工程师掌握机器人应用程序的编写。使得用户在以后新产品或者新的应用的开发中能够自己独立编制机器人应用程序 培训内容 U-PACK Engineering(Shanghai)Co.,Ltd.上海昱上海昱庄机械庄机械有限公司有限公司 KUKA 工艺包 作业规范的编写 作业参数设定 10.售后服务售后服务 我公司在上海设有专门的服务机构，负责中国大陆地区的所有用户的备件的供应和服务，同时也协助亚太地区其他国家的一些技术服务需求。公司设有一个十人左右的售后服务队伍和部门，并在上海外高桥保税区设有保税仓库，在保税仓库备有各种常用备件，供中国大陆地区的服务之用。在保修期内的服务以及备件的更换，都是由我公司免费提供。保修期之外，我们 承诺全天 24 小时提供服务咨询。在用户遇到故障时，可以随时向我公司技术人员进 行咨询，在技术人员的指导下进行操作。如果遇到用户不能解决的故障，需要进行现 场服务的，我公司承诺 24 小时内进行响应，48 小时内到达用户现场。