"追求技術(shù)進(jìn)步、服務(wù)科教興國、支持教育事業(yè)"
SB-16B工業(yè)機器人循環(huán)生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓設備
工業(yè)機器人循環(huán)生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓裝備，工業(yè)機器人智能生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓系統以工業(yè)化現場(chǎng)真應用作為教學(xué)藍本,采用多種型式、多種規格、多種應用組合成型的工業(yè)應用生產(chǎn)線(xiàn)。主要以體現工業(yè)機器人典型應用,讓學(xué)生撐握真實(shí)工業(yè)機器人現場(chǎng)應用方法。通過(guò)以工業(yè)現場(chǎng)真實(shí)應用案例實(shí)訓,縮短教學(xué)實(shí)訓與工廠(chǎng)崗位應用的差距。
工業(yè)機器人循環(huán)生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓裝置，工業(yè)機器人智能生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓系統將整體涵蓋高端裝備制造業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的核心技術(shù),將機器人與現代化工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行整體融合,為高技能綜合型人才培養提供一個(gè)新的載體,為現代機器人技術(shù)及工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的綜合應用提供一個(gè)新的人才培養和創(chuàng )新平臺,體現現代機器人產(chǎn)業(yè)中操作、安裝、調試、維護、維修、升級改造、二次開(kāi)發(fā)等職業(yè)能力要素,培養機器人技術(shù)應用領(lǐng)域高素質(zhì)技術(shù)技能型人才。
一、工業(yè)機器人循環(huán)生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓設備概述
工業(yè)機器人循環(huán)生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)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(shí)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(gè)單元，加上由鋁合金導軌式的實(shí)訓臺上工業(yè)機器人碼垛單元兩大部分組合成多種組合方式的實(shí)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(wǎng)孔板式的抽屜上，這種機電分離的格式更加符合了工業(yè)實(shí)際情況。外觀(guān)如上圖所示。
工業(yè)機器人循環(huán)生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓設備外觀(guān)圖
圖（圖片僅供參考、以實(shí)物為主）
其中，每一工作單元都可自成一個(gè)獨立的系統，同時(shí)也都是一個(gè)機電一體化的系統。各個(gè)單元的執行機構基本上以氣動(dòng)執行機構為主，但輸送單元的機械手裝置整體運動(dòng)則采取伺服電機驅動(dòng)、精密定位的位置控制，該驅動(dòng)系統具有長(cháng)行程、多定位點(diǎn)的特點(diǎn)，是一個(gè)典型的一維位置控制系統。分揀單元的傳送帶驅動(dòng)則采用了通用變頻器驅動(dòng)三相異步電動(dòng)機的交流傳動(dòng)裝置，對物料進(jìn)行分揀。碼垛單元使用的是工業(yè)機器人，對物料進(jìn)行入庫和拆分出庫。機器人控制技術(shù)、伺服位置定位控制和變頻器技術(shù)是現代工業(yè)企業(yè)應用最為廣泛的自動(dòng)化控制技術(shù)。
在設備上應用了多種類(lèi)型的傳感器，分別用于判斷物體的運動(dòng)位置、物體通過(guò)的狀態(tài)、物體的顏色及材質(zhì)等。傳感器技術(shù)是機電一體化技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是現代工業(yè)實(shí)現高度自動(dòng)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(wǎng)絡(luò )控制方案，即每一工作單元由一臺PLC承擔其控制任務(wù)，各PLC之間通過(guò)RS485串行通訊實(shí)現互連的分布式控制方式。用戶(hù)可根據需要選擇不同廠(chǎng)家的PLC及其所支持的通信模式，組建成一個(gè)小型的PLC網(wǎng)絡(luò )。小型PLC網(wǎng)絡(luò )以其結構簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的特點(diǎn)在小型自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)仍然有著(zhù)廣泛的應用，在現代工業(yè)網(wǎng)絡(luò )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(wǎng)絡(luò )技術(shù)，將為進(jìn)一步學(xué)習現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)等打下了良好的基礎。
二、技術(shù)參數
1、交流電源：三相五線(xiàn) AC 380 V±10% 50Hz；單相三線(xiàn) AC 220 V±10% 50Hz；
2、溫度：-10～50℃；環(huán)境濕度：≤90％無(wú)水珠凝結；
3、外形尺寸：長(cháng)×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(guān)的國標標準。
三、功能特點(diǎn)
各個(gè)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(gè)系統中，起著(zhù)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(dòng)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(xiàn)端子單元等組成。
供料單元工作過(guò)程如下：
系統啟動(dòng)后，頂料氣缸伸出頂住倒數第二個(gè)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(gè)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(gè)系統中，起著(zhù)對輸送站送來(lái)工件進(jìn)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(lái)）送到?jīng)_壓機構下面，完成一次沖壓加工動(dòng)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(lái)）送到?jīng)_壓機構下面，完成把小工件壓入到大工件的工作過(guò)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(dòng)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(xiàn)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(gè)對工件的沖壓加工過(guò)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(dòng)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(kāi)→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(gè)系統中，起著(zhù)對輸送站送來(lái)工件進(jìn)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(jìn)行送料抬上。
（1）、把從加工單元已加工好的大工件進(jìn)行裝配（通過(guò)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(jìn)行裝配（通過(guò)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(jìn)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(xiàn)端子單元等組成。
裝配單元工作過(guò)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(shí)，頂料氣缸伸出頂住供料單元倒數第二個(gè)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(shí)針旋轉180度（右旋），到位后裝配機械手按下降氣動(dòng)手爪→抓取小圓柱→手爪提升→手臂伸出→手爪下降→手爪松開(kāi)的動(dòng)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(shí)，旋轉送料單元逆時(shí)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(lái)的已加工、裝配的工件進(jìn)行分揀，使不同顏色的工件從不同的料槽進(jìn)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(dòng)力單元，分揀氣動(dòng)組件，傳感器檢測單元，高進(jìn)度反饋和定位機構，帶保護接線(xiàn)端子單元等組成。
分揀單元工作過(guò)程如下：
本站的功能是完成從裝配站送來(lái)的裝配好的工件進(jìn)行分揀。當搬運站送來(lái)工件放到傳送帶上并為入料口光電傳感器檢測到時(shí)，即啟動(dòng)變頻器，工件開(kāi)始送入分揀區，金屬工件進(jìn)入第一個(gè)料槽，黑料進(jìn)入第三個(gè)料槽，白料進(jìn)入第二個(gè)料槽。
5、輸送單元
輸送單元的基本功能：
該單元通過(guò)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(diǎn)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(xiàn)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(xiàn)端子單元等組成。
輸送單元工作過(guò)程如下
本站的功能是完成向各個(gè)工作單元輸送工件，系統分為雙機械手單元和直線(xiàn)位移位置精確控制單元兩部分，系統上電后，先執行回原點(diǎn)操作，當到達原點(diǎn)位置后，若系統啟動(dòng)，供料站物料臺檢測傳感器檢測到有工件時(shí)，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(kāi)始縮會(huì )機械手整體下將到位后，伺服電機開(kāi)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(kāi)，松開(kāi)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(jìn)行大小料裝配，裝配完成后機械手抓取物料送到分揀站進(jìn)行分揀，這樣雙機械手的一個(gè)加工運動(dòng)過(guò)程就完成了。只要料筒不缺料會(huì )持續以上過(guò)程。當料筒出現缺料后，機器人會(huì )搬運過(guò)來(lái)物料，機械手會(huì )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(diǎn)，當機器人再次搬運過(guò)來(lái)物料，機械手會(huì )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(gè)物料的拆分過(guò)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(jìn)行入庫處理，對庫里的物料進(jìn)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(dòng)組件等
機器人碼垛單元工作過(guò)程如下
本站的主要功能是對物料進(jìn)行出入庫處理。系統上電后，先執行復位然后按下啟動(dòng)按鈕，系統進(jìn)行復位，復位完成后系統直接啟動(dòng)。當分揀站分揀完成后，機器人會(huì )到對應的料槽抓取物料進(jìn)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(mǎn)后機器人會(huì )自動(dòng)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(huì )把料臺上的物料進(jìn)行拆分出庫處理。
四、實(shí)訓項目
1、有機融合了機械技術(shù)（包括氣動(dòng)技術(shù)）、傳感器技術(shù)、工業(yè)機器人、交流電動(dòng)機變頻調速和步進(jìn)電機驅動(dòng)控制、觸摸屏技術(shù)、PLC控制及通信網(wǎng)絡(luò )等技術(shù)，體現了現代制造業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的特征。
★供料單元的安裝與調試的實(shí)訓；
★加工單元的安裝與調試的實(shí)訓；
★裝配單元的安裝與調試的實(shí)訓；
★分揀單元的安裝與調試的實(shí)訓；
★輸送單元的安裝與調試的實(shí)訓；
★碼垛單元的安裝與調試的實(shí)訓；
★自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)控制的安裝與調試的實(shí)訓；
2、用于教學(xué)，可按工作過(guò)程導向，工學(xué)結合的模式規劃教學(xué)活動(dòng)，完成以下工作任務(wù)：
1）氣動(dòng)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(dòng)執行元件和單控電磁換向閥、雙控電磁換向閥和磁性開(kāi)關(guān)、吸盤(pán)真空發(fā)生器等氣動(dòng)控制元件，可完成下列氣動(dòng)技術(shù)的工作任務(wù)：
★氣動(dòng)方向控制回路的安裝；
★氣動(dòng)速度控制回路的安裝；
★擺動(dòng)控制回路的安裝；
★氣動(dòng)順序控制回路的安裝；
★氣動(dòng)機械手裝置的安裝；
★氣動(dòng)系統安裝與調試；
★氣動(dòng)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(xiě)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(dòng)模塊、傳感器等，可完成下列PLC應用技術(shù)工作任務(wù)：
★三相電動(dòng)機正反轉控制電路的連接與控制程序編寫(xiě)；
★三相電動(dòng)機控制電路的連接與控制程序編寫(xiě)；
★電動(dòng)機調速控制電路的連接與控制程序編寫(xiě)；
★變頻器模擬量控制的連接與控制程序編寫(xiě)；
★伺服電機控制電路的連接與參數設置；
★PLC控制網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)；
★氣動(dòng)方向控制程序編寫(xiě)；
★氣動(dòng)順序動(dòng)作控制程序編寫(xiě)；
★氣動(dòng)機械手控制程序編寫(xiě)；
★皮帶輸送機控制程序編寫(xiě)；
★機器人硬件接線(xiàn)實(shí)訓；
★機器人示教操作實(shí)訓；
★機器人編程實(shí)訓；
★機器人碼垛搬運實(shí)訓；
★機器人與PLC通訊實(shí)訓；
★機器人仿真教學(xué)實(shí)訓；
★機電一體化設備控制程序編寫(xiě)；
★自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)控制程序編寫(xiě)。
3）PLC通訊網(wǎng)絡(luò )的安裝、程序編制及調試：
★PLC控制技術(shù)---485通信技術(shù)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(kāi)關(guān)、傳感器等，可完成下列機電設備安裝和機電一體化技術(shù)的工作任務(wù)：
★傳動(dòng)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(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)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(yè)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(dòng)系統的安裝與調試能力；
★變頻器在自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的使用能力；
★伺服電機在自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的使用能力；
★PLC模擬量控制在自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的使用能力；
★機器人硬件接線(xiàn)實(shí)訓；
★機器人編程實(shí)訓；
★機器人與PLC通訊實(shí)訓；
★機電一體化設備的控制程序的編寫(xiě)能力；
★自動(dòng)控制系統的安裝與調試能力。
★PLC網(wǎng)絡(luò )的安裝、編程與調試能力。
★人機界面、組態(tài)技術(shù)的編程與調試能力
★符合國家職業(yè)技術(shù)標準"可編程序設計師三級標準"
五、工業(yè)機器人循環(huán)生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓設備配置
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序號 |
名稱(chēng) |
型號及規格 |
數量 |
制造商 |
備注 |
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1 |
實(shí)訓桌 |
1998mm×960mm×780mm |
1臺 |
|
鋁鋼結構,帶滾輪,作為自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)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(dòng)、雙機械手，直線(xiàn)運動(dòng)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(dòng)料臺，模擬沖頭等。 仿真接口模塊和仿真界面顯示單元 |
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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。 |
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6 |
分料單元 |
|
1套 |
|
主要包括傳送帶機構，三相電機動(dòng)力單元，分揀氣動(dòng)組件，傳感器檢測單元，反饋和定位機構等。 |
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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(dòng)組件等 見(jiàn)附表一 |
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8 |
可編程控制器和變頻器 |
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1套 |
西門(mén)子 |
見(jiàn)附表二 |
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9 |
觸摸屏 |
MCGS |
1臺 |
昆侖通態(tài) |
型號：TPC7062Ti |
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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(chē) |
|
2張 |
|
|
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13 |
工具 |
|
1套 |
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附表一 碼垛單元配置
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序號 |
名稱(chēng) |
型號/規格/編號 |
單位 |
數量 |
制造商 |
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1 |
機器人 |
1.電源：220V±10% 50HZ±1% 2.使用溫度：0℃-40℃ 3.最佳環(huán)境溫度：15℃-25℃ 4.相對濕度：20-80%RH(無(wú)結露） 5.氣源壓力：0.5-0.7Mpa
三、主要技術(shù)參數
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套 |
1 |
ABB |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2 |
手爪夾具 |
氣缸1只；機械配件一套；真空吸盤(pán)一只 |
套 |
1 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
3 |
物料臺架 |
分3排，每排6個(gè)工位，總計18個(gè)工位 |
套 |
1 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
4 |
實(shí)訓桌 |
1000mm*1000mm*760mm |
套 |
1 |
|
附表二 PLC配置，設備的西門(mén)子S7-1500可編程控制系統主要部件
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序號 |
名稱(chēng) |
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(mén)子 |
|
2 |
數字量輸入模塊 |
DI32*24VDC HF |
臺 |
1 |
西門(mén)子 |
|
3 |
數字量輸出模塊 |
DQ16*24VDC/0.5A HF |
臺 |
1 |
西門(mén)子 |
|
4 |
可編程控制器PLC |
CPU 1214C/DC/DC主機模塊14DI/10DO |
臺 |
4 |
西門(mén)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(mén)子 |
|
6 |
工業(yè)交換機 |
ZRS108-D24 8口 |
臺 |
1 |
|
|
7 |
通信電纜 |
RJ45網(wǎng)線(xiàn)通訊線(xiàn)（3米） |
條 |
6 |
|
|
8 |
變頻器 |
S120 0.75KW |
臺 |
1 |
西門(mén)子 |
