SB-16B工業機器人循環生產線實訓設備
工業機器人循環生產線實訓裝備，工業機器人智能生產線實訓系統以工業化現場真應用作為教學藍本,采用多種型式、多種規格、多種應用組合成型的工業應用生產線。主要以體現工業機器人典型應用,讓學生撐握真實工業機器人現場應用方法。通過以工業現場真實應用案例實訓,縮短教學實訓與工廠崗位應用的差距。
工業機器人循環生產線實訓裝置，工業機器人智能生產線實訓系統將整體涵蓋高端裝備制造業自動化領域中的核心技術,將機器人與現代化工業生產進行整體融合,為高技能綜合型人才培養提供一個新的載體,為現代機器人技術及工業自動化生產的綜合應用提供一個新的人才培養和創新平臺,體現現代機器人產業中操作、安裝、調試、維護、維修、升級改造、二次開發等職業能力要素,培養機器人技術應用領域高素質技術技能型人才。
一、工業機器人循環生產線實訓設備概述
工業機器人循環生產線實訓裝備采用1+1組合式結構分別由安裝在鋁合金導軌式的實訓臺上的送料單元、加工單元、裝配單元、雙層輸送單元、分揀單元5個單元，加上由鋁合金導軌式的實訓臺上工業機器人碼垛單元兩大部分組合成多種組合方式的實訓裝備。電氣布局采用抽屜式，所有其電氣控制器都安裝在網孔板式的抽屜上，這種機電分離的格式更加符合了工業實際情況。外觀如上圖所示。
工業機器人循環生產線實訓設備外觀圖
圖（圖片僅供參考、以實物為主）
其中，每一工作單元都可自成一個獨立的系統，同時也都是一個機電一體化的系統。各個單元的執行機構基本上以氣動執行機構為主，但輸送單元的機械手裝置整體運動則采取伺服電機驅動、精密定位的位置控制，該驅動系統具有長行程、多定位點的特點，是一個典型的一維位置控制系統。分揀單元的傳送帶驅動則采用了通用變頻器驅動三相異步電動機的交流傳動裝置，對物料進行分揀。碼垛單元使用的是工業機器人，對物料進行入庫和拆分出庫。機器人控制技術、伺服位置定位控制和變頻器技術是現代工業企業應用最為廣泛的自動化控制技術。
在設備上應用了多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運動位置、物體通過的狀態、物體的顏色及材質等。傳感器技術是機電一體化技術中的關鍵技術之一，是現代工業實現高度自動化的前提之一。
在控制方面，的標準配置采用了基于RS485串行通信的PLC網絡控制方案，即每一工作單元由一臺PLC承擔其控制任務，各PLC之間通過RS485串行通訊實現互連的分布式控制方式。用戶可根據需要選擇不同廠家的PLC及其所支持的通信模式，組建成一個小型的PLC網絡。小型PLC網絡以其結構簡單，價格低廉的特點在小型自動生產線仍然有著廣泛的應用，在現代工業網絡通信中仍占據相當的份額。另一方面，掌握基于RS485串行通信的PLC網絡技術，將為進一步學習現場總線技術、工業以太網技術等打下了良好的基礎。
二、技術參數
1、交流電源：三相五線 AC 380 V±10% 50Hz；單相三線 AC 220 V±10% 50Hz；
2、溫度：-10～50℃；環境濕度：≤90％無水珠凝結；
3、外形尺寸：長×寬×高=2100mm×1000mm×1600mm+1000mm×1000mm×1900mm；
4、整機功耗：≤1.5 kVA；
5、安全保護措施：采用獨立式配電系統具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關的國標標準。
三、功能特點
各個單元的基本功能如下：
1、供料單元
供料單元的基本功能：
供料單元是中的起始單元，在整個系統中，起著向系統中的其他單元提供原料的作用。
供料單元的具體功能：
按照需要將放置在料倉中待加工工件（原料）自動地推出到物料臺上，以便輸送單元的機械手將其抓取，輸送到其他單元上。
供料單元的主要組成：
主要包括豎式料筒，頂料氣缸，推料氣缸，物料檢測傳感器部件，安裝支架平臺,材料檢測裝置部件,帶保護接線端子單元等組成。
供料單元工作過程如下：
系統啟動后，頂料氣缸伸出頂住倒數第二個工件；推料氣缸推出，把料槽中最底層的工件推到物料臺上工件抓取位。工件到位傳感器檢測到工件到位后，推出氣缸和頂料氣缸逐個縮回，倒數第二層工件落到最底層，等待推出。搬運站機械手伸出并抓取該工件，并將其運送往加工站。
2、加工單元
加工單元的基本功能：
加工單元是中對工件處理單元之一，在整個系統中，起著對輸送站送來工件進行模擬沖孔處理或工件沖壓等作用。
加工單元的具體功能：
（1）、把該單元物料臺上的工件（工件由輸送單元的抓取機械手裝置供料送來）送到沖壓機構下面，完成一次沖壓加工動作，然后再送回到物料臺上，待輸送單元的抓取機械手裝置取出。
（2）、該單元物料臺上的工件（工件由輸送單元的抓取機械手裝置從裝配站送來）送到沖壓機構下面，完成把小工件壓入到大工件的工作過程，然后再送回到物料臺上，待輸送單元的抓取機械手裝置取出。
加工單元的主要組成：
主要包括滑動料臺，模擬沖頭和沖床, 緊機械手，物料臺伸出/縮回氣缸，帶保護接線端子單元及相應的傳感器，電磁閥構等組成。
本站的功能是完成一個對工件的沖壓加工過程，流程如下：
搬運站機械手把工件運送到物料臺上→物料檢測傳感器檢測到工件→機械手指夾緊工件→物料臺回到加工區域沖壓氣缸的下方→沖壓氣缸向下伸出沖壓工件→完成沖壓動作后向上縮回→沖壓氣缸縮回到位→物料臺重新伸出→到位后機械手指松開→搬運站機械手伸出并夾緊工件，將其運送往裝配站。
3、裝配單元
裝配單元的基本功能：
裝配單元是中對工件處理的力一單元，在整個系統中，起著對輸送站送來工件進行裝配及小工件供料的作用。
裝配單元的具體功能：
將該單元將料倉內的黑色或白色小圓柱工件進行送料抬上。
（1）、把從加工單元已加工好的大工件進行裝配（通過機械手把小工件裝配到大工件內），然由輸送單元的搬運機械手搬向分解單元。
（2）、把從供料單元的大工件進行裝配（通過機械手把小工件裝配到大工件內），然由輸送單元的搬運機械手搬加工單元進行沖壓的加工。
裝配單元的主要組成：
主要包括供料機構，旋轉送料單元，機械手裝配單元，放料臺，帶保護接線端子單元等組成。
裝配單元工作過程如下：
當搬運站的機械手把工件運送到裝配站物料臺上時，頂料氣缸伸出頂住供料單元倒數第二個工件；擋料氣缸縮回，使料槽中最底層的小圓柱工件落到旋轉供料臺上，然后旋轉供料單元順時針旋轉180度（右旋），到位后裝配機械手按下降氣動手爪→抓取小圓柱→手爪提升→手臂伸出→手爪下降→手爪松開的動作順序，把小園柱工件順利裝入大工件中，機械手裝配單元復位的同時，旋轉送料單元逆時針旋轉180度（左旋）回到原位，搬運站機械手伸出并抓取該工件，并將其運送往物料分解站。
4、分揀單元
分揀單元的基本功能：
完成將上一單元送來的已加工、裝配的工件進行分揀，使不同顏色的工件從不同的料槽進行分揀。
分揀單元的主要組成：
主要包括傳送帶機構，三相電機動力單元，分揀氣動組件，傳感器檢測單元，高進度反饋和定位機構，帶保護接線端子單元等組成。
分揀單元工作過程如下：
本站的功能是完成從裝配站送來的裝配好的工件進行分揀。當搬運站送來工件放到傳送帶上并為入料口光電傳感器檢測到時，即啟動變頻器，工件開始送入分揀區，金屬工件進入第一個料槽，黑料進入第三個料槽，白料進入第二個料槽。
5、輸送單元
輸送單元的基本功能：
該單元通過到指定單元的物料臺精確定位，并在該物料臺上抓取工件，把抓取到的工件輸送到指定地點然后放下的功能。
輸送單元的主要組成：
主要包括雙機械手，直線輸單元，比例傳送機構，多功能安裝支架，同步輪，同步帶, 帶保護接線端子單元等組成。
輸送單元工作過程如下
本站的功能是完成向各個工作單元輸送工件，系統分為雙機械手單元和直線位移位置精確控制單元兩部分，系統上電后，先執行回原點操作，當到達原點位置后，若系統啟動，供料站物料臺檢測傳感器檢測到有工件時，機械手整體先提升到位后手爪伸出到位后手爪夾緊，手爪夾緊到位手爪開始縮會機械手整體下將到位后，伺服電機開始工作按設定好的脈沖量到加工站。加工站到位后機械手整體提升，提升到位后手爪伸出伸出到位后機械手整體下降，下降到位后工件已放入加工站物料臺上，然后手爪松開，松開到位后機械手回縮，等加工站加工完成后再將工件送到裝配站進行大小料裝配，裝配完成后機械手抓取物料送到分揀站進行分揀，這樣雙機械手的一個加工運動過程就完成了。只要料筒不缺料會持續以上過程。當料筒出現缺料后，機器人會搬運過來物料，機械手會運行到取料位置抓取機器人上的小料，然后放入小料筒中，然后返回原點，當機器人再次搬運過來物料，機械手會運行到取料位置抓取機器人上的大料，然后放入大料筒中，這樣一個物料的拆分過程就完成了，直到把碼垛料臺上的物料全部拆分完成后為止。
6、機器人碼垛單元
機器人碼垛單元的基本功能：
該單元的主要功能是對分揀后的物料進行入庫處理，對庫里的物料進行拆分出庫處理。
機器人碼垛單元的主要組成：
主要包括碼垛機構，機器人單元，手爪夾具、氣動組件等
機器人碼垛單元工作過程如下
本站的主要功能是對物料進行出入庫處理。系統上電后，先執行復位然后按下啟動按鈕，系統進行復位，復位完成后系統直接啟動。當分揀站分揀完成后，機器人會到對應的料槽抓取物料進行入庫放到對應的料臺上，料臺上第一行是金屬工件第二行是白料第三行是黑料。當料臺放滿后機器人會自動把物料放到廢料盒中，當廢料處理。只要料筒出現缺料，機器人就會把料臺上的物料進行拆分出庫處理。
四、實訓項目
1、有機融合了機械技術（包括氣動技術）、傳感器技術、工業機器人、交流電動機變頻調速和步進電機驅動控制、觸摸屏技術、PLC控制及通信網絡等技術，體現了現代制造業生產過程的特征。
★供料單元的安裝與調試的實訓；
★加工單元的安裝與調試的實訓；
★裝配單元的安裝與調試的實訓；
★分揀單元的安裝與調試的實訓；
★輸送單元的安裝與調試的實訓；
★碼垛單元的安裝與調試的實訓；
★自動生產線控制的安裝與調試的實訓；
2、用于教學，可按工作過程導向，工學結合的模式規劃教學活動，完成以下工作任務：
1）氣動系統的安裝與調試項目：
選用該裝備配置的單出桿氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉氣缸等氣動執行元件和單控電磁換向閥、雙控電磁換向閥和磁性開關、吸盤真空發生器等氣動控制元件，可完成下列氣動技術的工作任務：
★氣動方向控制回路的安裝；
★氣動速度控制回路的安裝；
★擺動控制回路的安裝；
★氣動順序控制回路的安裝；
★氣動機械手裝置的安裝；
★氣動系統安裝與調試；
★氣動綜合系統的設計與安裝；
2）電氣控制電路的安裝和機器人以及PLC程序編寫項目：
選用該裝置配置的PLC模塊、機器人、變頻器模塊和伺服驅動模塊、傳感器等，可完成下列PLC應用技術工作任務：
★三相電動機正反轉控制電路的連接與控制程序編寫；
★三相電動機控制電路的連接與控制程序編寫；
★電動機調速控制電路的連接與控制程序編寫；
★變頻器模擬量控制的連接與控制程序編寫；
★伺服電機控制電路的連接與參數設置；
★PLC控制網絡控制技術；
★氣動方向控制程序編寫；
★氣動順序動作控制程序編寫；
★氣動機械手控制程序編寫；
★皮帶輸送機控制程序編寫；
★機器人硬件接線實訓；
★機器人示教操作實訓；
★機器人編程實訓；
★機器人碼垛搬運實訓；
★機器人與PLC通訊實訓；
★機器人仿真教學實訓；
★機電一體化設備控制程序編寫；
★自動生產線控制程序編寫。
3）PLC通訊網絡的安裝、程序編制及調試：
★PLC控制技術---485通信技術的編程和調試
4）機電設備安裝與調試項目
選用該裝置配置的機電一體化設備部件、PLC模塊、機器人、變頻器模塊和指令開關、傳感器等，可完成下列機電設備安裝和機電一體化技術的工作任務：
★傳動裝置同軸度的調整；
★供料單元的機械安裝與調整；
★加工單元的機械安裝與調整；
★裝配單元的機械安裝與調整；
★分揀單元的機械安裝與調整；
★輸送單元的機械安裝與調試；
★碼垛單元的機械安裝與調試；
★自動生產線設備安裝與調試。
3、本裝備用于考核或技能競賽，可考察的職業能力：
★機械構件的裝配與調整能力；
★機電設備的安裝與調試能力；
★電路安裝能力；
★氣動系統的安裝與調試能力；
★變頻器在自動生產線的使用能力；
★伺服電機在自動生產線的使用能力；
★PLC模擬量控制在自動生產線的使用能力；
★機器人硬件接線實訓；
★機器人編程實訓；
★機器人與PLC通訊實訓；
★機電一體化設備的控制程序的編寫能力；
★自動控制系統的安裝與調試能力。
★PLC網絡的安裝、編程與調試能力。
★人機界面、組態技術的編程與調試能力
★符合國家職業技術標準"可編程序設計師三級標準"
五、工業機器人循環生產線實訓設備配置
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序號 |
名稱 |
型號及規格 |
數量 |
制造商 |
備注 |
|
1 |
實訓桌 |
1998mm×960mm×780mm |
1臺 |
|
鋁鋼結構,帶滾輪,作為自動生產線的機械和電氣設備的安裝載體，各設備可自由、靈活安裝。 |
|
2 |
供料單元 |
|
1套 |
|
主要包括豎式料筒，頂料氣缸，推料氣缸，物料檢測傳感器部件，安裝支架平臺,材料檢測裝置部件等。 |
|
3 |
輸送單元 |
|
1套 |
|
主要包括伺服電機及驅動、雙機械手，直線運動單元，比例傳送機構，多功能安裝支架，同步輪，同步帶等。 |
|
4 |
加工單元 |
|
1套 |
|
主要包括滑動料臺，模擬沖頭等。 仿真接口模塊和仿真界面顯示單元 |
|
5 |
裝配單元 |
|
1套 |
|
主要包括供料機構，旋轉送料單元，機械手裝配單元，放料臺等。 |
|
6 |
分料單元 |
|
1套 |
|
主要包括傳送帶機構，三相電機動力單元，分揀氣動組件，傳感器檢測單元，反饋和定位機構等。 |
|
7 |
機器人碼垛單元 |
|
1套 |
|
主要包括碼垛機構，機器人單元，氣動組件等 見附表一 |
|
8 |
可編程控制器和變頻器 |
|
1套 |
西門子 |
見附表二 |
|
9 |
觸摸屏 |
MCGS |
1臺 |
昆侖通態 |
型號：TPC7062Ti |
|
10 |
氣泵 |
W58 |
1臺 |
復祥機電 |
靜音 |
|
11 |
電源配電系統 |
|
1套 |
|
|
|
12 |
電腦推車 |
|
2張 |
|
|
|
13 |
工具 |
|
1套 |
|
|
附表一 碼垛單元配置
|
序號 |
名稱 |
型號/規格/編號 |
單位 |
數量 |
制造商 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
機器人 |
1.電源：220V±10% 50HZ±1% 2.使用溫度：0℃-40℃ 3.最佳環境溫度：15℃-25℃ 4.相對濕度：20-80%RH(無結露） 5.氣源壓力：0.5-0.7Mpa
三、主要技術參數
|
套 |
1 |
ABB |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2 |
手爪夾具 |
氣缸1只；機械配件一套；真空吸盤一只 |
套 |
1 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
3 |
物料臺架 |
分3排，每排6個工位，總計18個工位 |
套 |
1 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
4 |
實訓桌 |
1000mm*1000mm*760mm |
套 |
1 |
|
附表二 PLC配置，設備的西門子S7-1500可編程控制系統主要部件
|
序號 |
名稱 |
型號/規格/編號 |
單位 |
數量 |
制造商 |
|
1 |
可編程控制器PLC |
CPU1516-3PN/DP |
臺 |
1 |
西門子 |
|
2 |
數字量輸入模塊 |
DI32*24VDC HF |
臺 |
1 |
西門子 |
|
3 |
數字量輸出模塊 |
DQ16*24VDC/0.5A HF |
臺 |
1 |
西門子 |
|
4 |
可編程控制器PLC |
CPU 1214C/DC/DC主機模塊14DI/10DO |
臺 |
4 |
西門子 |
|
5 |
數字量輸入輸出模塊 |
SM1223數字量擴展模塊16DI/16D0 |
臺 |
4 |
西門子 |
|
6 |
工業交換機 |
ZRS108-D24 8口 |
臺 |
1 |
|
|
7 |
通信電纜 |
RJ45網線通訊線（3米） |
條 |
6 |
|
|
8 |
變頻器 |
S120 0.75KW |
臺 |
1 |
西門子 |
