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1、1,FT531型机器人解包系统,编制：余佑辉 霍建松 张春全,2,烟包解包是卷烟企业制丝线生产的第一道工序， 其自动化水平的高低影响着制丝线的整体自动化水平，因此烟包解包系统的改造、升级是制丝线改造的关键环节之一。该系统解决了目前人工解包、半自动化解包中劳动强度大、作业环境差，工人直接和烟叶粉尘接触的问题。,FT531型机器人解包系统,3,PART,设备简介,1,4,设备简介,5,整个解包系统由割带机器人、抓纸箱机器人、打包带碎料机、进料穿梭车、烟包翻转机、出料穿梭车、纸箱折叠堆垛机、纸箱内塑料袋切割机、辊子输送机、皮带输送机，以及相关的辅连设备和相关的电气系统组成。单条解包生产线的生产能力为
2、：对内包装物为纸板的烟包的生产能力为32包/小时，对内包装物为塑料袋的烟包的生产能力为24包/小时。,设备简介,6,本模块包括割带机器人、割带多功能夹具、pv带碎料机及归正顶升输送辊道。,一、割带功能块,设备简介,7,割带机器人选用了德国kuka公司的kr150-2型机器人，用于安装割带多功能夹具。该型的机器人具有6个运动轴，每个轴都可在一定范围内旋转。,割带机器人,手腕持重：150kg 最大臂展半径：2.7m 轴数：6轴 重复定位精度：0.06mm 防护等级：IP65 电源： 3 相 380V(+10%，-10%) 4961Hz 耗电量：7.3 KVA 机器人重量：1068 kg 环境温度：
3、10C55C 最大噪音： 75dB,割带机器人(kr150-2型机器人)技术参数,设备简介,8,割带机器人(kr150-2型机器人)技术参数,轴运动参数,图注： 长度度量单位：毫米（mm） 角度度量单位：度（）,设备简介,9,多功能夹具,多功能夹具安装在割带机器人第六关节的法兰盘上（a6轴），用于剪除纸箱外的pv带。工作状态时有机械手带动刀片剪切pv带，剪切方向为自左到右水平方向。其中CCD相机位于左图红色矩形框标识位置，剪切量为CCD视觉系统识别计算获得的pv带数量，剪切力可达到半吨，当视觉系统识别pv带时，防尘门开启对pv带进行识别，割带时防尘门关闭以保护CCD镜头。,设备简介,10,pv
4、带碎料机,pv带碎料机用于将机器人剪切下来的pv带碎料成30cm-40cm的带段，便于收集运输。,Pv带碎料机结构简图,Pv带碎料机工作流程简图,设备简介,11,烟包归正、顶升装置,在机器人剪pv带工位安装有烟包归正、顶升装置，用于烟包的归正和顶升。 烟包规正装置：由一气缸驱动，可有效地消除烟包的角度偏差，便于机器人、翻转机、内塑料袋切割机的处理。 烟包顶升装置：烟包顶升装置由四个气缸组成，工作时剪带位置处的气缸降下，其它位置处的三个气缸升起。人工工位处四个顶升气缸的升降可由操作人员控制。便于剪带后抽带，需要在上述工位处，将烟包顶升起来 止挡装置：由一气缸驱动，当烟包到达指定位置后，气缸驱动止
5、挡板升起，对烟包位置进行确定和调整,12,二、解包功能块,本模块包括解包机器人、多功能夹具、进料穿梭车、烟包翻转机、出料穿梭车及塑料膜割袋机。,设备简介,13,解包机器人,解包机器人选用了德国kuka 公司的kr360-2型机器人，用于安装抓纸箱、纸板、牛皮纸、内塑料袋的多功能夹具。,手腕持重：360kg 最大臂展半径：2.8m 轴数：6轴 重复定位精度：0.08mm 防护等级：IP65 电源： 3 相 400V(+10%，-10%) 4961Hz 耗电量：15KVA 机器人重量：2385 kg 环境温度：10C55C 最大噪音： 75dB,解包机器人(kr360-2型机器人)技术参数,设备简
6、介,14,解包机器人(kr360-2型机器人)技术参数,轴运动参数,图注： 长度度量单位：毫米（mm） 角度度量单位：度（）,设备简介,15,多功能夹具,该夹具固定在kr360-2型解包机器人第六关节的法兰盘上（a6），用于抓取纸箱、纸板、牛皮纸、内塑料袋。,16,多功能夹具工作流程简图,多功能夹具结构及工作流程,设备简介,17,进料穿梭车,进料穿梭车位于烟包翻转机之前，由穿梭车本体和运输皮带组成。运输皮带由电机驱动，用于输送烟包进、出穿梭车，穿梭车本体由变频电机驱动，用于形成烟包进出、机器人解包及割塑料袋三个工位。,18,翻转机,翻转机用于将烟包上下翻转，以便机器人取走内箱。,实物图,工作实
7、况图,设备简介,19,翻转机结构及工作原理,设备简介,20,出料穿梭车同进料穿梭车功能相似，工位对称。,出料穿梭车,设备简介,21,塑料膜割袋机固定有4把割刀，工作时将内塑料袋割成上、下两个部分，便于kr360 机器人抓走。,塑料膜割袋机,设备简介,22,4把割刀分别安装在4个刀架上，其中烟包行进方向上的两个刀架上可以升降，以便穿梭车进出。 4个刀架在前后方向是浮动的，不仅可以适应位置偏移的烟包（不大于5cm），同时还可以适应角度偏移的烟包（不大于5度），提高了割袋的可靠性。 4个刀架上的割刀由无杆气缸驱动，结构紧凑，割刀的切割速度和退回速度可以通过调节节流阀连续设定。 割刀的刀片平时旋进隐藏
8、起来，工作时在旋转气缸的作用下旋出。旋转气缸具有一定的弹性，可以驱动刀片紧紧贴合烟包的表面，提高了割袋的可靠性。,塑料膜割袋机结构及技术特点,设备简介,23,三、纸箱折叠堆垛模块,在本模块，由kr360-2型解包机器人取下的纸箱被转移到纸箱折叠堆垛机上堆成垛，经由叉车运走。本设备主要由纸箱折叠装置、纸箱输送装置及纸箱堆垛装置组成。,设备简介,24,纸箱折叠装置：该装置主要由一纸箱支架和一压杆组成，用于折叠纸箱。该装置的工作流程如下： a）机器人将纸箱套到支架上； b）纸箱被归正，同时顶部被顶开； c）支架连同套在外面的纸箱一起倒下； d）链式输送机将纸箱从支架上拉脱离； e）压杆压下，将纸箱压
9、倒，完成折叠。 纸箱输送装置：该装置为一链式输送机，由一变频电机驱动，用来将折叠后的纸箱沿斜坡输送到堆垛装置的翻板上。链式输送机输送纸箱时，采用低速，以保证输送平稳；退回时，采用高速，以提高效率。 纸箱堆垛装置：该装置主要由一对翻板和一托架组成，用于将纸箱堆成垛。翻板采用两组气缸驱动，实现翻板的翻开和合拢，以及放平和倾斜。托架的升降采用变频电机驱动，以实现平稳的启、停，和不同的上升和下降速度。,纸箱折叠堆垛模块结构及工作原理,设备简介,25,PART,控制原理,2,26,一、割带功能块控制原理,割带功能主要由kr150机器人的多功能夹具完成，夹具核心部件是ccd识别系统和割带夹持工具，ccd
10、识别系统通过图像识别分辨出pv带的位置和数量，然后根据识别的信号进行切割，并将割出的pv带送给碎带机，碎带机将机器人剪切下来的pv带碎料成20cm-30cm的带段。,控制原理,27,二、解包功能块控制原理,解包部分主要由kr360完成，其多功能夹具完成抓纸箱、纸板、牛皮纸及塑料袋的动作，抓纸箱用爪指、短钢钉、和吸盘完成，抓纸板、牛皮纸用钢钉扎取，抓塑料袋用钢抓完成。进、出料穿梭车、翻转机配合机器人完成所需的动作。,控制原理,28,三、纸箱折叠堆垛模块控制原理,纸箱堆叠的主要功能是将纸箱压平，整齐的堆垛到货盘上，方便叉车运输。其控制方式属于逻辑顺序控制。,控制原理,29,四、机器人解包系统完整流
11、程,控制原理,30,A、烟包输送至割打包带工位处，烟包归正/顶升装置对烟包进行归正，并将其顶升起来。 B、第1套CCD视觉系统开始工作，识别烟包外的打包带，并计算其位置。 C、割带机器人割去烟包外的34根打包带，并将打包带送至打包带碎料机处进行碎料，碎料成300mm400mm长打包带段。,具体流程,控制原理,31,D、烟包自归正/顶升装置上放下，并被输送至人工工位处，接着被输送至进料穿梭车。 E、进料穿梭车快速移动至“机器人作业工位”处，抓纸箱、纸板、塑料袋机器人抓走外纸箱，并送至纸箱折叠堆垛机处折叠和堆垛。 F、抓纸箱、纸板、塑料袋机器人将内纸箱连同其内的烟包夹紧、抬起360400mm；接着
12、夹紧气缸的气压切换至一低压，约0.1Mpa；纸箱内的塑料袋烟包在重力的作用下滑落至穿梭车上；机器人抓走内纸箱，并送至纸箱折叠堆垛机处进行折叠和堆垛。,具体流程,控制原理,32,G、进料穿梭车快速移动至“割内塑料袋工位”处，纸箱内塑料袋切割机在内塑料袋烟包的四个侧面沿中部水平的方向将内塑料割成上、下两个部分。 H、进料穿梭车再次快速移动至“机器人作业工位”处，抓纸箱、纸板、塑料袋机器人抓走上半个内塑料袋，并送至废料箱。 I、第2套CCD视觉系统识别、判断烟包上有无残存的塑料袋。,具体流程,控制原理,33,J、进料穿梭车快速移动至“烟包进出工位”处，并将烟包送入烟包翻转机，翻转机将烟包翻转180度
13、，接着将烟包输送至出料穿梭车。 K、出料穿梭车快速移动至“机器人作业工位”处，抓纸箱、纸板、塑料袋机器人抓走下半个内塑料袋，并送至废料箱。 L、第3套CCD视觉系统识别、判断烟包上有无残存的塑料袋。 M、出料穿梭车快速移动至“烟包进出工位”处，并将去除包装物后的净烟坯送至皮带输送机，接着送出，烟包解包结束。,具体流程,控制原理,34,FT531型机器人解包系统工作实况,控制原理,35,PART,控制结构,3,36,FT531型机器人烟包解包系统的控制按照集中管理、分布控制的原则，可划分为设备控制层、集中监控层、信息管理层三个层次。,FT531型机器人烟包解包系统控制结构,控制结构,37,设备控
14、制层,设备控制层采用现场总线通讯，主要由主控plc（配图片）、分布式i/o 子站（配图片） 、割带机器人、抓箱机器人、变频器（配图片） 、profinet （以太网）网及profibus 网组成。设备控制层是整个机器人解包系统的控制基础，主要实现机器人解包的工艺流程、完成对解包设备的控制。设备控制层具体实现手动、自动控制、参数设定、安全保护、报警提示等。,控制结构,38,集中监控层主要由现场操作站（主控柜上的panel pc）、中控室的监控服务器、监控客户机，以及工业以太网、网络部件、监控组态软件、网络通讯软件（加流程图）等组成。该层主要实现对生产线的组合操作、状态实时监控、生产数据采集、工艺
15、参数设定、报警显示和记录等功能，并提供实时工艺数据的各种棒图、趋势图（配图片） 。,集中控制层,控制结构,39,信息管理层主要由数据库服务器、车间和各职能部门的客户机（加流程图）组成，信息管理层的设备通过以太网交换信息。信息管理层主要功能为：解包作业的生成和下发，生产管理数据的查询，生产数据的存储以及统计和报表的生成。信息管理层有直观、清晰、友好的操作界面，操作简单、可靠，能为管理者提供全面、准确的消息。,信息管理层,控制结构,40,FT531型机器人烟包解包系统控制系统的网络结构如下图所示，其中主控PLC、分布式I/O子站（含电机启动器）、现场操作站、变频器、机器人、编程计算机等接入PROF
16、INET网，不能接入PROFINET网的，接入PROFIBUS网。,41,PART,FT351解包系统操作面板,4,42,FT351解包系统操作面板,43,FT351解包系统操作面板,44,FT351解包系统操作面板背面, T1、T2模式下伺服电源上电开关 该白色开关有未按下、按到中间位置、按到底三个位置，只有刚好按到中间位置时，伺服电源才接通。在采用自动运行模式和外部自动运行模式时，确认开关不起作用。 启动键 铭牌,FT351解包系统操作面板,45,FT351解包系统操作面板主界面,状态栏 信息提示计数器 信息窗口 空间鼠标状态指示器 手动状态指示器 运行键标记 程序速度调节 手动速度调节 功能栏 时钟 WorkVisual图标,FT351解包系统操作面板,46,47,FT351解包系统操作面板,FT351解包系统操作面板主界面,48,49,50,PART,机器人启动、停止、运行模式切换,5,51,52,53,PART,FT351解包系统数据采集监控系统,6
