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工業(yè)4.0智能制造生產(chǎn)線教學(xué)平臺
據(jù)國家2025智能制造規(guī)劃，和人工智能教學(xué)普及，著力提高教學(xué)與專業(yè)建設(shè)，本實驗室建設(shè)方案充分體現(xiàn)智能制造工業(yè)4.0發(fā)展趨勢與應(yīng)用動向，所展示的工業(yè)機器人、數(shù)控機床加工、立體倉庫、RFID、PLC工作站等單元，涉及內(nèi)容全面。以結(jié)合實際生產(chǎn)的實訓(xùn)為核心設(shè)施，注重基礎(chǔ)訓(xùn)練，兼顧未來應(yīng)用的新型機器人，拓展學(xué)生視野。可作為大專院校自動化專業(yè)、機電一體化專業(yè)、機器人專業(yè)的實訓(xùn)設(shè)備，組建工業(yè)4.0智能無人工廠培訓(xùn)，提高階段綜合性學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。
一、產(chǎn)品定位：
可作為大專院校、中高職學(xué)生自動化專業(yè)、機電一體化專業(yè)、機器人專業(yè)、企業(yè)工程師進(jìn)行機器人、數(shù)控加工、材料出入倉庫進(jìn)一體化組建機器個上下料培訓(xùn)，提高階段綜合性學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。
二、產(chǎn)品功能：
本套設(shè)備是以小型的柔性制造系統(tǒng)為載體，主要特點是占地空間小、操作安全、涉及的知識點豐富、綜合，系統(tǒng)性強、成本低、師生容易上手等；主要是由一臺工業(yè)6軸自由度機器人、一臺三坐標(biāo)機械手臂、一臺柔性數(shù)控車床、一臺柔性數(shù)控銑床、RFID系統(tǒng)、PLC工作站、智能倉庫、中控臺、傳輸帶等部份組成，實現(xiàn)自動化上下料、加工等無人工作環(huán)節(jié)，機器人按指令分別給兩臺機器送料取料；該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)機器人上下料工作站系統(tǒng)的編程、上下料系統(tǒng)的集成、RFID系統(tǒng)應(yīng)用、PLC系統(tǒng)編程、數(shù)控車床編程加工、數(shù)控銑床編程加工、現(xiàn)場總線的通訊實訓(xùn)等環(huán)節(jié)。讓學(xué)生輕松掌握工業(yè)6軸機器人上下料與數(shù)控機床組建柔性加工生產(chǎn)系統(tǒng)，能滿足學(xué)生對工業(yè)機器人學(xué)習(xí)及操作的需要，學(xué)生通過該套系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，對智能生產(chǎn)無人工廠的組建整體性應(yīng)用有全面的了解與體驗。
三、產(chǎn)品工作流程：
三坐標(biāo)機械手臂從原材料倉庫取出原材料到傳輸線上，RFID系統(tǒng)讀取數(shù)值，由傳輸線運送到6自由度工業(yè)機器人端，由負(fù)責(zé)數(shù)控機床的上下料工作，數(shù)控車削單元將零件加工完畢后，機床自動開門，零件由機器人送置到數(shù)控銑削加工中心進(jìn)行加工下一道工序，加工完畢后銑床自動開門，由機器人取出成品零件送置到傳輸帶上，輸送到智能倉庫端，由三坐標(biāo)機械手臂將成品零件入庫，RFID系統(tǒng)讀取數(shù)值。學(xué)生在熟練掌握該系統(tǒng)的操作與編程以后，也可以對零件類型和加工工藝進(jìn)行調(diào)整。
三、基本實訓(xùn)項目
1、工業(yè)機器人實訓(xùn)
2、數(shù)控技術(shù)實訓(xùn)
3、機器人與機床通訊技術(shù)
4、機械結(jié)構(gòu)訓(xùn)練技術(shù)
5、氣動控制技能培訓(xùn)
6、故障檢測技術(shù)技能培訓(xùn)
7、傳感器技術(shù)及應(yīng)用
8、PLC編程技術(shù)
9、RFID系統(tǒng)的應(yīng)用
四、系統(tǒng)主要配置清單
序號 | 名稱 | 數(shù)量 | 型號 |
1 | 工業(yè)6軸高速機器人 | 1臺 | RF006 |
2 | 三坐標(biāo)機械手臂 | 1臺 | RF003 |
3 | 數(shù)控車削加工中心 | 1臺 | CK210-FM |
4 | 數(shù)控銑削加工中心 | 1臺 | XK200-FM |
5 | 智能倉庫 | 1個 | CS01 |
6 | 傳輸帶 | 1條 | CS02 |
7 | RFID系統(tǒng)單元 | 1套 | CS03 |
8 | 西門子PLC控制器 | 1個 | 6ES7 214-1HG31-0XB0 |
9 | 西門子PLC擴展IO模塊 | 1個 | 6ES7 223-1PL30-0XB0 |
10 | 觸摸屏中控臺 | 1個 | MT8102IP |
11 | 歐姆龍繼電器模組 | 2個 | BMZ-R1 |
12 | 電子手脈 | 2個 | HLI6 |
13 | 車削數(shù)控系統(tǒng) | 1套 | 980TB數(shù)控系統(tǒng) |
14 | 銑削數(shù)控系統(tǒng) | 1套 | 980MC數(shù)控系統(tǒng) |
15 | 6軸機器人控制系統(tǒng) | 1套 | CRP-S4 |
16 | 三爪氣動卡盤 | 1套 | SMC |
17 | 銑床自動夾具 | 1套 | SH01 |
18 | 機床自動門推拉系統(tǒng) | 2套 | KIFL3 |
19 | SMC 平行機械手夾爪 | 1個 | MHZL2 |
20 | 屏蔽電纜 | 3條 | |
22 | 0.6帕空壓機 | 1臺 | |
23 | 鋁合金工作臺 | 1套 |
五、主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)
序號 | 名稱 | 數(shù)量 | 單位 | 設(shè)備簡介及功能 |
1 | RF006六自由度工業(yè)機器人 | 1 | 套 | 1)動作類型：多關(guān)節(jié)型；控制軸數(shù)6軸； 2)活動半徑：562mm； 3)手部負(fù)載（第6軸）：3 kg 4)機器人重量：36kg； 5)機器人 底座尺寸：340 x 340mm 6)驅(qū)動方式：交流伺服驅(qū)動； 7)重復(fù)定位精度：±0.02mm； 8)軸運動：軸動作范圍 J1回轉(zhuǎn)軸≥+150°～ -150° J2立臂軸≥+ 136°～ - 51° J3橫臂軸≥+ 64°～ - 131° J4腕軸≥+ 150°～ - 150° J5腕擺軸≥+ 120°～ - 120° J6腕轉(zhuǎn)軸≥+ 360°～- 360° 9)軸運動速度： J1回轉(zhuǎn)軸≥375°/s J2立臂軸≥375°/s J3橫臂軸≥419°/s J4腕軸≥600°/s J5腕擺軸≥600°/s J6腕轉(zhuǎn)軸≥750°/s 10)扭矩： J4腕軸≥9.3Nm J5腕擺軸≥9.3Nm J6腕轉(zhuǎn)軸≥4.5Nm 11)控制軸數(shù)量：6 12)手動操作速度≥4段可調(diào) 13)機器人本機、控制系統(tǒng)、驅(qū)動器、伺服電機要求為同一國產(chǎn)品牌； 14) J1，J2，J3減速器采用：進(jìn)口RV減速器 15)CPU card DRAM模塊：32MB； 16)FROM模塊：32 MB； 17)SRAM模塊：2MB； |
2 | CK210-FM數(shù)控車削加工中心本體 | 1 | 套 | (A) 設(shè)備特點 1、980TB工業(yè)級數(shù)控系統(tǒng)，采用ARM9硬件平臺，運行速度更快，確保高速、高效率加工，具備二次曲線插補、橢圓插補、拋物線插補、凹槽加工循環(huán)指令、自動刀補等功能。前置USB接口，前置RS232通信接口,支持U盤文件操作和軟件升級； 2、使用220伏電壓、采用透明有機玻璃與金屬鈑金全封閉結(jié)構(gòu)，提高使用的安全性和觀摩性，采用精選的優(yōu)質(zhì)鑄鐵材料鑄造，床身導(dǎo)軌經(jīng)超音頻淬火后精磨，硬度高、鋼性好,保證機器的鋼性，采用高精度研磨滾珠絲桿，保證機器加工精度，XZ各軸配置有集中式潤滑油路系統(tǒng)，保證絲桿及導(dǎo)軌使用壽命和加工精度；可自動車削各種回轉(zhuǎn)表面，如圓柱面、圓錐面、特形面等，并能進(jìn)行車螺紋、鏜、鉸加工，效率高、適用性強； 3、配有工件冷卻系統(tǒng)，可加工鋼件；配置4工位電動刀架，可加工復(fù)雜的零件工藝； 4、配有電子手輪（手脈）、手動操作及對刀操作更方便靈活，配有Led工作燈； 5、數(shù)控系統(tǒng)帶圖形仿真功能，7英寸彩色液晶屏，顯示加工程序的圖形以及實際運行時的刀具移動軌跡，完善的自診斷功能，實時顯示出現(xiàn)異常立即報警，保證操作安全性； 6、采用ISO標(biāo)準(zhǔn)G代碼編程，支持M代碼及S代碼，全面兼容FANUC，三菱G代碼和多種CAD/CAM軟件（ MasterCAM、UG、CAXA等軟件編程等）；支持強大的B類宏解析功能,方便用戶開發(fā)自己的運動控制程序； 7、主要加工材料有：鋼、鐵、銅、鋁、PVC塑料等材料； (B) 設(shè)備參數(shù) 重復(fù)定位精度：0.02mm 回轉(zhuǎn)直徑：210mm 夾持直徑：80mm X軸行程：80mm Z軸行程：290mm 主軸轉(zhuǎn)速(無級)：300~1750rpm±10% 電動刀架工位數(shù)：4工位 刀架角度：360 ° 刀具回轉(zhuǎn)精度：0.005mm 主軸通孔：20mm 氣動卡盤：直徑110mm 冷卻系統(tǒng)：有 車螺紋功能：有 主軸孔莫氏錐度：莫氏3號 尾軸孔莫氏錐度：莫氏2號 系統(tǒng)分辨率：0.0015mm 主軸電機功率：500W 電子手輪：配有電子手輪 絲桿：C5級滾珠絲桿 數(shù)控系統(tǒng)：980TB數(shù)控系統(tǒng) 電動精音門，開關(guān)門速度90mm/秒 使用電源：AC220V/50Hz 凈重：180kg 外型尺寸：1000×700×580mm |
3 | XK200-FM數(shù)控銑削加工中心本體 | 1 | 套 | (A) 設(shè)備特點 XK200-FM數(shù)控銑削加工中心平臺是小型的銑削工中心，占地面積極少，低能耗、使用耗材尺寸小節(jié)約成本；容易維護(hù)及維修方便；配合柔性加工，含自動氣動臺鉗和氣動門，全封閉加工防護(hù)結(jié)構(gòu)； 配980MC工業(yè)級數(shù)控系統(tǒng)，運行速度更快，確保高速、高效率加工，具備二次曲線插補、橢圓插補、拋物線插補、凹槽加工循環(huán)指令、自動刀補等功能。采用ISO標(biāo)準(zhǔn)G代碼編程，支持M代碼及S代碼，全面兼容FANUC，三菱G代碼和多種CAD/CAM軟件（ MasterCAM、UG、CAXA等軟件編程等）；支持強大的B類宏解析功能,方便用戶開發(fā)自己的運動控制程序；可以直用第三方編程軟件圖形直接生產(chǎn)G代碼程序，也可以手工編程，加工材料廣泛（鐵、銅、鋁、塑料、有機玻璃等材料），加工精度高，機器堅固穩(wěn)定耐用。 (B) 設(shè)備參數(shù) 重復(fù)定位精度：0.02mm 鉆孔直徑：13mm 銑削直徑：16mm 系統(tǒng)分辨率：0.0015mm 工作臺尺寸：380×90mm X/Y/Z軸方向行程：210/95/200mm 工作臺T型槽尺寸：12 mm 工作臺T型槽個數(shù)：3 主軸錐度：MT3 絲桿：工業(yè)級C5級滾珠絲桿 電子手輪：配有4軸電子手輪(手脈) 主軸轉(zhuǎn)速范圍：100-3500轉(zhuǎn)/分鐘 輸出功率：600W 數(shù)控系統(tǒng)： 980MC工業(yè)級數(shù)控系統(tǒng) 多軸聯(lián)動功能：預(yù)留有第4軸接口，可加裝第四軸，可實現(xiàn)四軸聯(lián)動 支持軟件及格式：全面兼容FANUC，三菱G代碼和多種CAD/CAM軟件（ MasterCAM、UG、CAXA等軟件編程等）；支持強大的B類宏解析功能,方便用戶開發(fā)自己的運動控制程序； 氣動鉗：夾持大小大于100*100mm 自動安全門：氣動 使用電源： AC220V/50Hz 機床尺寸：845×580×1300mm 凈重/毛重：160Kg |
4 | PLC工作站 | 1 | 套 | 設(shè)備特點 鋁合金型材構(gòu)成，連接牢固，玻璃門一目了然，使用品牌工業(yè)級PLC，可隨意擴展。 設(shè)備參數(shù) CPU 特征 用戶存儲器：75 KB 工作存儲器/4 MB 負(fù)載存儲器，可用 SD 卡擴展/10 KB 保持性存儲器 板載數(shù)字 I/O:14 點輸入/10 點輸出 板載模擬 I/O:2 路輸入 信號模塊擴展:最多 8 個信號模塊 信號板擴展:最多 1 塊信號板 通信模塊擴展:最多 3 個通信模塊 高速計數(shù)器：單相：3 個 100 kHz 以及 3 個 30 kHz 的時鐘頻率；正交相位：3 個 80 kHz 以及 3 個 20 kHz 的時鐘頻率 脈沖輸出：4 脈沖捕捉輸入：14 性能 布爾運算執(zhí)行速度:0.08μs/指令 移動字執(zhí)行速度:1.7μs/指令 實數(shù)數(shù)學(xué)運算執(zhí)行速度:2.3μs/指令 通信 端口數(shù):1 類型:以太網(wǎng) 連接數(shù): • 3 個用于 HMI • 1 個用于編程設(shè)備 • 8 個用于用戶程序中的以太網(wǎng)指令 • 3 個用于 CPU 對 CPU 電源 電壓范圍:20.4 － 28.8 V DC 保持時間（掉電）:24 V DC 時 10 ms 波紋噪聲（<10 MHz） 數(shù)字輸入: 輸入點:14 模擬輸入:2 數(shù)字輸出:10 |
5 | 智能倉庫 | 1 | 套 | 立體倉庫外圍尺寸：500×400×600mm 倉位：3層4列12格，每個倉位帶傳感器 托盤數(shù)： 12個 托盤大小：長100x 寬90mm 托盤固定物料：帶各種定位銷，可固定長*寬*高90*80*50mm以內(nèi)任意尺寸的工件 1.顯示器7寸 2.分辨率800X480 3.背光類型:LED 4.具有I/O接口:USB接口/以太網(wǎng)接口/RS485接口/ 5.閃存64MB |
6 | 三坐標(biāo)機械手臂 | 1 | 套 | X軸行程：450mm；Y軸行程：350mm；Z軸行程：500mm； 負(fù)重：1KG以上 氣動手指：按項目加裝 控制形式：PLC控制 控制PLC參數(shù): 1.電源:DC24V 2.輸入輸入端口>=64個 3.輸入類型:漏型/源型 4.帶脈沖接口 5.與RFID系統(tǒng)通信,實現(xiàn)對工件的監(jiān)控 6.與倉位智能倉庫通信,實時監(jiān)控倉庫的物料狀態(tài) 5.與機器視覺檢驗系統(tǒng)通信 6.與中控電腦主機通信 |
7 | RFID 管理平臺 | 1 | 套 | 16個RFID標(biāo)簽+3個讀取器 觸發(fā)開關(guān)：外部觸發(fā) 工作頻率：13.56MHZ 支持協(xié)議：ISO IEC 15693 ISO 18000-3M1 讀取距離：穩(wěn)定讀取20cm 輸出數(shù)據(jù)：Modbus 輸出功率：0-18±1dBm 存儲容量：1024bit 工作模式：可讀寫 |
8 | 輸送帶 | 1 | 套 | 1、鋁合金型材構(gòu)成，方便加裝各工作單元 2、線寬180mm，周長1米，高150mm 3、電機總功率0.24KW，變頻無級調(diào)速 4、物流周轉(zhuǎn)板到位傳感器：光電傳感器 5、物流周轉(zhuǎn)板駐留站：1個，用氣缸組件固定 6、120*120mm物流轉(zhuǎn)運板1塊 7、100mm寬柔性單鏈板 |
