"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(jī)器人循環(huán)生產(chǎn)線實訓(xùn)設(shè)備
工業(yè)機(jī)器人循環(huán)生產(chǎn)線實訓(xùn)裝備，工業(yè)機(jī)器人智能生產(chǎn)線實訓(xùn)系統(tǒng)以工業(yè)化現(xiàn)場真應(yīng)用作為教學(xué)藍(lán)本,采用多種型式、多種規(guī)格、多種應(yīng)用組合成型的工業(yè)應(yīng)用生產(chǎn)線。主要以體現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人典型應(yīng)用,讓學(xué)生撐握真實工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場應(yīng)用方法。通過以工業(yè)現(xiàn)場真實應(yīng)用案例實訓(xùn),縮短教學(xué)實訓(xùn)與工廠崗位應(yīng)用的差距。
工業(yè)機(jī)器人循環(huán)生產(chǎn)線實訓(xùn)裝置，工業(yè)機(jī)器人智能生產(chǎn)線實訓(xùn)系統(tǒng)將整體涵蓋高端裝備制造業(yè)自動化領(lǐng)域中的核心技術(shù),將機(jī)器人與現(xiàn)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(yǎng)提供一個新的載體,為現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)及工業(yè)自動化生產(chǎn)的綜合應(yīng)用提供一個新的人才培養(yǎng)和創(chuàng)新平臺,體現(xiàn)現(xiàn)代機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中操作、安裝、調(diào)試、維護(hù)、維修、升級改造、二次開發(fā)等職業(yè)能力要素,培養(yǎng)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域高素質(zhì)技術(shù)技能型人才。
一、工業(yè)機(jī)器人循環(huán)生產(chǎn)線實訓(xùn)設(shè)備概述
工業(yè)機(jī)器人循環(huán)生產(chǎn)線實訓(xùn)裝備采用1+1組合式結(jié)構(gòu)分別由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式的實訓(xùn)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(dǎo)軌式的實訓(xùn)臺上工業(yè)機(jī)器人碼垛單元兩大部分組合成多種組合方式的實訓(xùn)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(jī)電分離的格式更加符合了工業(yè)實際情況。外觀如上圖所示。
工業(yè)機(jī)器人循環(huán)生產(chǎn)線實訓(xùn)設(shè)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(tǒng)，同時也都是一個機(jī)電一體化的系統(tǒng)。各個單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本上以氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)為主，但輸送單元的機(jī)械手裝置整體運(yùn)動則采取伺服電機(jī)驅(qū)動、精密定位的位置控制，該驅(qū)動系統(tǒng)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(tǒng)。分揀單元的傳送帶驅(qū)動則采用了通用變頻器驅(qū)動三相異步電動機(jī)的交流傳動裝置，對物料進(jìn)行分揀。碼垛單元使用的是工業(yè)機(jī)器人，對物料進(jìn)行入庫和拆分出庫。機(jī)器人控制技術(shù)、伺服位置定位控制和變頻器技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)應(yīng)用最為廣泛的自動化控制技術(shù)。
在設(shè)備上應(yīng)用了多種類型的傳感器，分別用于判斷物體的運(yùn)動位置、物體通過的狀態(tài)、物體的顏色及材質(zhì)等。傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是現(xiàn)代工業(yè)實現(xiàn)高度自動化的前提之一。
在控制方面，的標(biāo)準(zhǔn)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(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間通過RS485串行通訊實現(xiàn)互連的分布式控制方式。用戶可根據(jù)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(wǎng)絡(luò)。小型PLC網(wǎng)絡(luò)以其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉的特點在小型自動生產(chǎn)線仍然有著廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信中仍占據(jù)相當(dāng)?shù)姆蓊~。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(xí)現(xiàn)場總線技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)等打下了良好的基礎(chǔ)。
二、技術(shù)參數(shù)
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(huán)境濕度：≤90％無水珠凝結(jié)；
3、外形尺寸：長×寬×高=2100mm×1000mm×1600mm+1000mm×1000mm×1900mm；
4、整機(jī)功耗：≤1.5 kVA；
5、安全保護(hù)措施：采用獨立式配電系統(tǒng)具有接地保護(hù)、漏電保護(hù)功能，安全性符合相關(guān)的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。
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(tǒng)中，起著向系統(tǒng)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(jī)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(hù)接線端子單元等組成。
供料單元工作過程如下：
系統(tǒng)啟動后，頂料氣缸伸出頂住倒數(shù)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(shù)第二層工件落到最底層，等待推出。搬運(yùn)站機(jī)械手伸出并抓取該工件，并將其運(yùn)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(tǒng)中，起著對輸送站送來工件進(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(jī)械手裝置供料送來）送到?jīng)_壓機(jī)構(gòu)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(jī)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(jī)械手裝置從裝配站送來）送到?jīng)_壓機(jī)構(gòu)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(jī)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(jī)械手，物料臺伸出/縮回氣缸，帶保護(hù)接線端子單元及相應(yīng)的傳感器，電磁閥構(gòu)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(yùn)站機(jī)械手把工件運(yùn)送到物料臺上→物料檢測傳感器檢測到工件→機(jī)械手指夾緊工件→物料臺回到加工區(qū)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(jī)械手指松開→搬運(yùn)站機(jī)械手伸出并夾緊工件，將其運(yùn)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(tǒng)中，起著對輸送站送來工件進(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(nèi)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（通過機(jī)械手把小工件裝配到大工件內(nèi)），然由輸送單元的搬運(yùn)機(jī)械手搬向分解單元。
（2）、把從供料單元的大工件進(jìn)行裝配（通過機(jī)械手把小工件裝配到大工件內(nèi)），然由輸送單元的搬運(yùn)機(jī)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(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)送料單元，機(jī)械手裝配單元，放料臺，帶保護(hù)接線端子單元等組成。
裝配單元工作過程如下：
當(dāng)搬運(yùn)站的機(jī)械手把工件運(yùn)送到裝配站物料臺上時，頂料氣缸伸出頂住供料單元倒數(shù)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(zhuǎn)供料臺上，然后旋轉(zhuǎn)供料單元順時針旋轉(zhuǎn)180度（右旋），到位后裝配機(jī)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(jī)械手裝配單元復(fù)位的同時，旋轉(zhuǎn)送料單元逆時針旋轉(zhuǎn)180度（左旋）回到原位，搬運(yùn)站機(jī)械手伸出并抓取該工件，并將其運(yùn)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(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(jī)構(gòu)，三相電機(jī)動力單元，分揀氣動組件，傳感器檢測單元，高進(jìn)度反饋和定位機(jī)構(gòu)，帶保護(hù)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(jìn)行分揀。當(dāng)搬運(yùn)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(qū)，金屬工件進(jìn)入第一個料槽，黑料進(jìn)入第三個料槽，白料進(jìn)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(jī)械手，直線輸單元，比例傳送機(jī)構(gòu)，多功能安裝支架，同步輪，同步帶, 帶保護(hù)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(tǒng)分為雙機(jī)械手單元和直線位移位置精確控制單元兩部分，系統(tǒng)上電后，先執(zhí)行回原點操作，當(dāng)?shù)竭_(dá)原點位置后，若系統(tǒng)啟動，供料站物料臺檢測傳感器檢測到有工件時，機(jī)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(jī)械手整體下將到位后，伺服電機(jī)開始工作按設(shè)定好的脈沖量到加工站。加工站到位后機(jī)械手整體提升，提升到位后手爪伸出伸出到位后機(jī)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(jī)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(jī)械手抓取物料送到分揀站進(jìn)行分揀，這樣雙機(jī)械手的一個加工運(yùn)動過程就完成了。只要料筒不缺料會持續(xù)以上過程。當(dāng)料筒出現(xiàn)缺料后，機(jī)器人會搬運(yùn)過來物料，機(jī)械手會運(yùn)行到取料位置抓取機(jī)器人上的小料，然后放入小料筒中，然后返回原點，當(dāng)機(jī)器人再次搬運(yùn)過來物料，機(jī)械手會運(yùn)行到取料位置抓取機(jī)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(jī)器人碼垛單元
機(jī)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(jī)器人碼垛單元的主要組成：
主要包括碼垛機(jī)構(gòu)，機(jī)器人單元，手爪夾具、氣動組件等
機(jī)器人碼垛單元工作過程如下
本站的主要功能是對物料進(jìn)行出入庫處理。系統(tǒng)上電后，先執(zhí)行復(fù)位然后按下啟動按鈕，系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位完成后系統(tǒng)直接啟動。當(dāng)分揀站分揀完成后，機(jī)器人會到對應(yīng)的料槽抓取物料進(jìn)行入庫放到對應(yīng)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(dāng)料臺放滿后機(jī)器人會自動把物料放到廢料盒中，當(dāng)廢料處理。只要料筒出現(xiàn)缺料，機(jī)器人就會把料臺上的物料進(jìn)行拆分出庫處理。
四、實訓(xùn)項目
1、有機(jī)融合了機(jī)械技術(shù)（包括氣動技術(shù)）、傳感器技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人、交流電動機(jī)變頻調(diào)速和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制、觸摸屏技術(shù)、PLC控制及通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，體現(xiàn)了現(xiàn)代制造業(yè)生產(chǎn)過程的特征。
★供料單元的安裝與調(diào)試的實訓(xùn)；
★加工單元的安裝與調(diào)試的實訓(xùn)；
★裝配單元的安裝與調(diào)試的實訓(xùn)；
★分揀單元的安裝與調(diào)試的實訓(xùn)；
★輸送單元的安裝與調(diào)試的實訓(xùn)；
★碼垛單元的安裝與調(diào)試的實訓(xùn)；
★自動生產(chǎn)線控制的安裝與調(diào)試的實訓(xùn)；
2、用于教學(xué)，可按工作過程導(dǎo)向，工學(xué)結(jié)合的模式規(guī)劃教學(xué)活動，完成以下工作任務(wù)：
1）氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試項目：
選用該裝備配置的單出桿氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸等氣動執(zhí)行元件和單控電磁換向閥、雙控電磁換向閥和磁性開關(guān)、吸盤真空發(fā)生器等氣動控制元件，可完成下列氣動技術(shù)的工作任務(wù)：
★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(jī)械手裝置的安裝；
★氣動系統(tǒng)安裝與調(diào)試；
★氣動綜合系統(tǒng)的設(shè)計與安裝；
2）電氣控制電路的安裝和機(jī)器人以及PLC程序編寫項目：
選用該裝置配置的PLC模塊、機(jī)器人、變頻器模塊和伺服驅(qū)動模塊、傳感器等，可完成下列PLC應(yīng)用技術(shù)工作任務(wù)：
★三相電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的連接與控制程序編寫；
★三相電動機(jī)控制電路的連接與控制程序編寫；
★電動機(jī)調(diào)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(jī)控制電路的連接與參數(shù)設(shè)置；
★PLC控制網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)；
★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(jī)械手控制程序編寫；
★皮帶輸送機(jī)控制程序編寫；
★機(jī)器人硬件接線實訓(xùn)；
★機(jī)器人示教操作實訓(xùn)；
★機(jī)器人編程實訓(xùn)；
★機(jī)器人碼垛搬運(yùn)實訓(xùn)；
★機(jī)器人與PLC通訊實訓(xùn)；
★機(jī)器人仿真教學(xué)實訓(xùn)；
★機(jī)電一體化設(shè)備控制程序編寫；
★自動生產(chǎn)線控制程序編寫。
3）PLC通訊網(wǎng)絡(luò)的安裝、程序編制及調(diào)試：
★PLC控制技術(shù)---485通信技術(shù)的編程和調(diào)試
4）機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試項目
選用該裝置配置的機(jī)電一體化設(shè)備部件、PLC模塊、機(jī)器人、變頻器模塊和指令開關(guān)、傳感器等，可完成下列機(jī)電設(shè)備安裝和機(jī)電一體化技術(shù)的工作任務(wù)：
★傳動裝置同軸度的調(diào)整；
★供料單元的機(jī)械安裝與調(diào)整；
★加工單元的機(jī)械安裝與調(diào)整；
★裝配單元的機(jī)械安裝與調(diào)整；
★分揀單元的機(jī)械安裝與調(diào)整；
★輸送單元的機(jī)械安裝與調(diào)試；
★碼垛單元的機(jī)械安裝與調(diào)試；
★自動生產(chǎn)線設(shè)備安裝與調(diào)試。
3、本裝備用于考核或技能競賽，可考察的職業(yè)能力：
★機(jī)械構(gòu)件的裝配與調(diào)整能力；
★機(jī)電設(shè)備的安裝與調(diào)試能力；
★電路安裝能力；
★氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力；
★變頻器在自動生產(chǎn)線的使用能力；
★伺服電機(jī)在自動生產(chǎn)線的使用能力；
★PLC模擬量控制在自動生產(chǎn)線的使用能力；
★機(jī)器人硬件接線實訓(xùn)；
★機(jī)器人編程實訓(xùn)；
★機(jī)器人與PLC通訊實訓(xùn)；
★機(jī)電一體化設(shè)備的控制程序的編寫能力；
★自動控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力。
★PLC網(wǎng)絡(luò)的安裝、編程與調(diào)試能力。
★人機(jī)界面、組態(tài)技術(shù)的編程與調(diào)試能力
★符合國家職業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)"可編程序設(shè)計師三級標(biāo)準(zhǔn)"
五、工業(yè)機(jī)器人循環(huán)生產(chǎn)線實訓(xùn)設(shè)備配置
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序號 |
名稱 |
型號及規(guī)格 |
數(shù)量 |
制造商 |
備注 |
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1 |
實訓(xùn)桌 |
1998mm×960mm×780mm |
1臺 |
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鋁鋼結(jié)構(gòu),帶滾輪,作為自動生產(chǎn)線的機(jī)械和電氣設(shè)備的安裝載體，各設(shè)備可自由、靈活安裝。 |
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2 |
供料單元 |
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1套 |
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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。 |
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3 |
輸送單元 |
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1套 |
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主要包括伺服電機(jī)及驅(qū)動、雙機(jī)械手，直線運(yùn)動單元，比例傳送機(jī)構(gòu)，多功能安裝支架，同步輪，同步帶等。 |
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4 |
加工單元 |
|
1套 |
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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 |
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5 |
裝配單元 |
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1套 |
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主要包括供料機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)送料單元，機(jī)械手裝配單元，放料臺等。 |
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6 |
分料單元 |
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1套 |
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主要包括傳送帶機(jī)構(gòu)，三相電機(jī)動力單元，分揀氣動組件，傳感器檢測單元，反饋和定位機(jī)構(gòu)等。 |
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7 |
機(jī)器人碼垛單元 |
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1套 |
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主要包括碼垛機(jī)構(gòu)，機(jī)器人單元，氣動組件等 見附表一 |
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8 |
可編程控制器和變頻器 |
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1套 |
西門子 |
見附表二 |
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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(fù)祥機(jī)電 |
靜音 |
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11 |
電源配電系統(tǒng) |
|
1套 |
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12 |
電腦推車 |
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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 |
型號/規(guī)格/編號 |
單位 |
數(shù)量 |
制造商 |
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1 |
機(jī)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(無結(jié)露） 5.氣源壓力：0.5-0.7Mpa
三、主要技術(shù)參數(shù)
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套 |
1 |
ABB |
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2 |
手爪夾具 |
氣缸1只；機(jī)械配件一套；真空吸盤一只 |
套 |
1 |
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3 |
物料臺架 |
分3排，每排6個工位，總計18個工位 |
套 |
1 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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4 |
實訓(xùn)桌 |
1000mm*1000mm*760mm |
套 |
1 |
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附表二 PLC配置，設(shè)備的西門子S7-1500可編程控制系統(tǒng)主要部件
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序號 |
名稱 |
型號/規(guī)格/編號 |
單位 |
數(shù)量 |
制造商 |
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1 |
可編程控制器PLC |
CPU1516-3PN/DP |
臺 |
1 |
西門子 |
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2 |
數(shù)字量輸入模塊 |
DI32*24VDC HF |
臺 |
1 |
西門子 |
|
3 |
數(shù)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(jī)模塊14DI/10DO |
臺 |
4 |
西門子 |
|
5 |
數(shù)字量輸入輸出模塊 |
SM1223數(shù)字量擴(kuò)展模塊16DI/16D0 |
臺 |
4 |
西門子 |
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6 |
工業(yè)交換機(jī) |
ZRS108-D24 8口 |
臺 |
1 |
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7 |
通信電纜 |
RJ45網(wǎng)線通訊線（3米） |
條 |
6 |
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8 |
變頻器 |
S120 0.75KW |
臺 |
1 |
西門子 |
