码垛机器人技术方案
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二、
设计一套机器人码垛系统用于学生教学，演示。
三、
1.需求分析
1）现场场地分析
厂房条件：高度大于5M无行吊，需客户提供叉车安装支持（小于3T）电源电压：三相五线制，电压380±15湫、频率50Hz土1%HZ设备安装地点：客户
2.系统方案
图1系统布局示意图
我公司已为多所高职院校设计、制造多套机器人系统，用于码垛、焊接、打 磨等机器人应用种类的演示及教学。 图中所示为码垛机器人教学系统布局，由机 器人、来料物流线、托盘输送线、安全围栏及电气系统构成。系统中以纸箱模拟 实际生产中的产品，产品通过来料物流线源源不断的输送至机器人工作站内，系
系统控制流程如图：
图3控制流程图
针对教学机器人系统，可将主控制柜设计可用于PLC自动化系统的教学演
示实验台。
电气系统主要部件品牌:
序号
名称
厂家
备注
1
PLC
二菱
2
触摸屏
二菱
3
断路器
施耐德
4
按扭
和泉
5
安全光栅
欧姆龙
6
安全门锁
欧姆龙
3.安全围栏
由于机器人在运行过程中，机器人的动作速度高、范围大，而且经
常有突然启动的动作，这些对非法进入机器人动作范围的人来说相当危 险，因此设备的安全防护非常重要。一般我们在机器人工作站的四周设 有防护栏，防护栏的人工操作区域为封闭式结构，两侧设有挡板防止人 员违规进入，并且在操作区域安装安全光栅，保护操作者的安全，防护 栏上还配有维护人员进出的安全门，安全门上安装有安全锁，当安全门 打开时安全锁发出报警信号，机器人无法启动，保证维修人员的人身安 全。
将纸箱放入来料物流线，纸箱送入进料口。
传感器检测到纸箱到位，机器人自动抓取纸箱。
机器人按预置程序将纸箱摆放到位。
以此循环，到达预置层数后，机器人停止运行，托盘输送线将满托
盘运出。
四、系统各主要部品介绍
1.焊接机器人
FANU（是全球最多样化的FA（工厂自动化）、机器人和智能机械的制造商。FANUC自1956年成立以来，始终是全球计算机数控设备发展的先驱，在自动化 领域贡献突出。上世纪70年代，FANU（成为世界上最大的专业数控系统生产厂 家，占据了全球70%勺市场份额。从单台机器的自动化，到整个生产线自动化的 变革，FANU技术为全球制造业革命做出了重要贡献。2008年，FANU（成为世界
电源电压
3相AC 380V±10%50Hz
七、制作担当
序号
码垛机器人教学系统
技源自文库方案
一、项目设计准则 二、客户要求
四、系统各主要部品介绍
五、 设备颜色8
六、设备使用环境8
七、制作担当8
八、保修及售后服务事项9
九、培训计划10
十、设备验收10
十一、客户交工资料11
、项目设计准则
本项目的设计以产品工艺要求为基础，以客户的产能需求为条件，力求 设备做到高柔性，使设备的性价比达到最高。我们以经济性、安全性、良好 的操作性、可靠性作为设计准则，并把优质的设备作为我们首要追求的目标
统检测到有产品进入搬运区域，机器人自动运行，将产品码放在托盘上。机器人 内部装有码垛软件，自动计算每个摆放的层数及位置，托盘摆满后，托盘输送线 将托盘推出机器人系统，等待转运。该系统最大可能的模拟实际生产时， 设备运 行的方式及可能出现的状况，对学生掌握机器人的操作及了解实际工厂的生产流 程有极大的帮助。另外，根据具体要求，系统还可以增加视频监控，工件种类扫 码分类等功能。
五、
1.机器人本体、机器人控制柜等为原设备标准颜色。
2.机械本体、电气控制部分颜色，审图时确定，可选用本公司标准颜色。 若由贵公司确定，请提供色板，在审图时确认。
六、
场所
室内（附近没有电气噪声源）
周围温度
-25-60°C
周围湿度
20—90%（不结露）
易燃气体
无
腐蚀性气体
无
压缩气源
0.4—0.6MPa气源，流量不低于4000L/min
项目
规格
M-20iA
动作类型
独立多关节型机器人
控制轴
6轴
放置方式
地装、吊装
动作范围
最大到达距离
1811mm
最小到达距离
317mm
前后动作范围
-1117mm~+1437mm
最大动作速度
J1轴旋转
195°/sec
J2轴旋转
175°/sec
J3轴旋转
180°/sec
J4轴手臂旋转
360°/sec
J5轴手腕旋转
上最大的机器人生产厂商，成为全球首家突破20万台机器人的生产商，市场份 额稳居第一。本方案所选用的机器人是日本FANU（技术领先机型M-20IA多功能 机器人；包括机器人本体、机器人控制柜、示教器3部分。
FANUC ROBOT M- 20iA系电缆内置式的多功能6轴机器人，在其同系列中 具有最高性能的动作能力。
高强度的手臂与最先端的伺服技术有效提高各轴的动作速度以及加减速的 性能。运动的作业时间缩短15%以上，实现了行业内最高的生产能力。
腕部轴内采用独立的驱动机构设计， 实现了世界上最为细巧、紧凑的内置电 缆的机械手臂。使机器人在狭窄的空间以及高密度的环境下的作业得以有效实 现。
前悬臂实现了卓越的电缆集成能力， 保持手部电缆路径的平滑，维护更加简 易。也可提供手部电缆内插入管道作为选配。
3.系统主要构成（单套）
序
号
名称
型号及规格
数量
备注
1
机器人系统
1.1机器人本体
M-20Ia
1
FANUC
1.2机器人控制柜
1.3示教编程器
2
来料输送线
1
沈阳天宝
3
托盘输送线
1
沈阳天宝
4
安全围栏
1
沈阳天宝
5
电气系统
1
沈阳天宝
6
视频监控系统
选配
1
沈阳天宝
7
扫码系统
选配
1
沈阳天宝
4.操作流程
机器人回到待机位置，操作者启动自动运行按钮。
360°/sec
J6轴手腕旋转
550°/sec
手部取大负载
20kg
驱动方式
AC伺服马达驱动
重复精度
±0.08mm
重量
250kg
安装环境
周围温度：一25°C~60° C
表1机器人参数表
2.电气系统
系统中电气系统可以根据用户需求定制功能， 一般系统电气系统由主控电控 柜、副操作盒、主操作盒及外围安全装置构成。主控柜由主控PLC及低压电气元 件构成，该单元为电气系统核心部分，主要负责与机器人控制信号通讯， 处理人 工操作信号，判断设备安全信号；副操作盒为人机界面，负责显示系统工作状态、 参数设置、记录产量等信息及处理报警数据库等；主操作盒为操作工完成系统的 启动，暂停，预约，急停等操作的人机装置。外围安全装置为系统所配备的安全 传感器，如操作区域的安全光栅、维修门开关等。
设计一套机器人码垛系统用于学生教学，演示。
三、
1.需求分析
1）现场场地分析
厂房条件：高度大于5M无行吊，需客户提供叉车安装支持（小于3T）电源电压：三相五线制，电压380±15湫、频率50Hz土1%HZ设备安装地点：客户
2.系统方案
图1系统布局示意图
我公司已为多所高职院校设计、制造多套机器人系统，用于码垛、焊接、打 磨等机器人应用种类的演示及教学。 图中所示为码垛机器人教学系统布局，由机 器人、来料物流线、托盘输送线、安全围栏及电气系统构成。系统中以纸箱模拟 实际生产中的产品，产品通过来料物流线源源不断的输送至机器人工作站内，系
系统控制流程如图：
图3控制流程图
针对教学机器人系统，可将主控制柜设计可用于PLC自动化系统的教学演
示实验台。
电气系统主要部件品牌:
序号
名称
厂家
备注
1
PLC
二菱
2
触摸屏
二菱
3
断路器
施耐德
4
按扭
和泉
5
安全光栅
欧姆龙
6
安全门锁
欧姆龙
3.安全围栏
由于机器人在运行过程中，机器人的动作速度高、范围大，而且经
常有突然启动的动作，这些对非法进入机器人动作范围的人来说相当危 险，因此设备的安全防护非常重要。一般我们在机器人工作站的四周设 有防护栏，防护栏的人工操作区域为封闭式结构，两侧设有挡板防止人 员违规进入，并且在操作区域安装安全光栅，保护操作者的安全，防护 栏上还配有维护人员进出的安全门，安全门上安装有安全锁，当安全门 打开时安全锁发出报警信号，机器人无法启动，保证维修人员的人身安 全。
将纸箱放入来料物流线，纸箱送入进料口。
传感器检测到纸箱到位，机器人自动抓取纸箱。
机器人按预置程序将纸箱摆放到位。
以此循环，到达预置层数后，机器人停止运行，托盘输送线将满托
盘运出。
四、系统各主要部品介绍
1.焊接机器人
FANU（是全球最多样化的FA（工厂自动化）、机器人和智能机械的制造商。FANUC自1956年成立以来，始终是全球计算机数控设备发展的先驱，在自动化 领域贡献突出。上世纪70年代，FANU（成为世界上最大的专业数控系统生产厂 家，占据了全球70%勺市场份额。从单台机器的自动化，到整个生产线自动化的 变革，FANU技术为全球制造业革命做出了重要贡献。2008年，FANU（成为世界
电源电压
3相AC 380V±10%50Hz
七、制作担当
序号
码垛机器人教学系统
技源自文库方案
一、项目设计准则 二、客户要求
四、系统各主要部品介绍
五、 设备颜色8
六、设备使用环境8
七、制作担当8
八、保修及售后服务事项9
九、培训计划10
十、设备验收10
十一、客户交工资料11
、项目设计准则
本项目的设计以产品工艺要求为基础，以客户的产能需求为条件，力求 设备做到高柔性，使设备的性价比达到最高。我们以经济性、安全性、良好 的操作性、可靠性作为设计准则，并把优质的设备作为我们首要追求的目标
统检测到有产品进入搬运区域，机器人自动运行，将产品码放在托盘上。机器人 内部装有码垛软件，自动计算每个摆放的层数及位置，托盘摆满后，托盘输送线 将托盘推出机器人系统，等待转运。该系统最大可能的模拟实际生产时， 设备运 行的方式及可能出现的状况，对学生掌握机器人的操作及了解实际工厂的生产流 程有极大的帮助。另外，根据具体要求，系统还可以增加视频监控，工件种类扫 码分类等功能。
五、
1.机器人本体、机器人控制柜等为原设备标准颜色。
2.机械本体、电气控制部分颜色，审图时确定，可选用本公司标准颜色。 若由贵公司确定，请提供色板，在审图时确认。
六、
场所
室内（附近没有电气噪声源）
周围温度
-25-60°C
周围湿度
20—90%（不结露）
易燃气体
无
腐蚀性气体
无
压缩气源
0.4—0.6MPa气源，流量不低于4000L/min
项目
规格
M-20iA
动作类型
独立多关节型机器人
控制轴
6轴
放置方式
地装、吊装
动作范围
最大到达距离
1811mm
最小到达距离
317mm
前后动作范围
-1117mm~+1437mm
最大动作速度
J1轴旋转
195°/sec
J2轴旋转
175°/sec
J3轴旋转
180°/sec
J4轴手臂旋转
360°/sec
J5轴手腕旋转
上最大的机器人生产厂商，成为全球首家突破20万台机器人的生产商，市场份 额稳居第一。本方案所选用的机器人是日本FANU（技术领先机型M-20IA多功能 机器人；包括机器人本体、机器人控制柜、示教器3部分。
FANUC ROBOT M- 20iA系电缆内置式的多功能6轴机器人，在其同系列中 具有最高性能的动作能力。
高强度的手臂与最先端的伺服技术有效提高各轴的动作速度以及加减速的 性能。运动的作业时间缩短15%以上，实现了行业内最高的生产能力。
腕部轴内采用独立的驱动机构设计， 实现了世界上最为细巧、紧凑的内置电 缆的机械手臂。使机器人在狭窄的空间以及高密度的环境下的作业得以有效实 现。
前悬臂实现了卓越的电缆集成能力， 保持手部电缆路径的平滑，维护更加简 易。也可提供手部电缆内插入管道作为选配。
3.系统主要构成（单套）
序
号
名称
型号及规格
数量
备注
1
机器人系统
1.1机器人本体
M-20Ia
1
FANUC
1.2机器人控制柜
1.3示教编程器
2
来料输送线
1
沈阳天宝
3
托盘输送线
1
沈阳天宝
4
安全围栏
1
沈阳天宝
5
电气系统
1
沈阳天宝
6
视频监控系统
选配
1
沈阳天宝
7
扫码系统
选配
1
沈阳天宝
4.操作流程
机器人回到待机位置，操作者启动自动运行按钮。
360°/sec
J6轴手腕旋转
550°/sec
手部取大负载
20kg
驱动方式
AC伺服马达驱动
重复精度
±0.08mm
重量
250kg
安装环境
周围温度：一25°C~60° C
表1机器人参数表
2.电气系统
系统中电气系统可以根据用户需求定制功能， 一般系统电气系统由主控电控 柜、副操作盒、主操作盒及外围安全装置构成。主控柜由主控PLC及低压电气元 件构成，该单元为电气系统核心部分，主要负责与机器人控制信号通讯， 处理人 工操作信号，判断设备安全信号；副操作盒为人机界面，负责显示系统工作状态、 参数设置、记录产量等信息及处理报警数据库等；主操作盒为操作工完成系统的 启动，暂停，预约，急停等操作的人机装置。外围安全装置为系统所配备的安全 传感器，如操作区域的安全光栅、维修门开关等。