自动化项目升级改造方案讲课教案

伟星自动化项目升级改造

建设方案

浙江中创科联智能装备技术有限公司

哈工大工研院智控所

2017年12月

目录

1.系统研制背景 (2)

1.1系统的行业应用背景介绍 (2)

1.2系统的国内外现状 (2)

1.3我们的产品、行业及技术优势 (2)

2.客户对项目的需求描述 (4)

2.1 功能需求 (4)

2.2 性能需求 (6)

3.项目需求分析 (7)

3.1 功能需求分析 (7)

3.2 性能需求分析 (7)

4. 系统设计 (7)

4.1系统介绍 (7)

4.2布局示意图 (8)

4.3系统操作流程设计 (9)

4.4系统组成 (11)

4.5重要模块设计 (12)

5.供货范围 (14)

6.关于我们 (21)

1.系统研制背景

1.1系统的行业应用背景介绍

随着加工企业生产发展的需要，劳动力市场人员紧缺，人力成本逐年攀升，不可预见的风险因素，为企业的生产带来了不必要的制约因素。能否减人增效，增加企业经济效益，同时保证生产质量，实现批量化、批次化，已经成为当今企业发展的一大难题。

1.2系统的国内外现状

根据调研信息的掌握和了解，目前国内外企业生产模式，主要采取以下几种工作方式：

人工手动作业

由人工完成全部的作业，比如将生产的货物进行灌装、封包，通过叉车、推车等辅助设备，将加工货物运送到下一工位，该种工作方式为最原始作业，

工程造价成本低，用工需求量大，短途作业速度快，但是长时间作业后，生产配送效率将大大降低，出错率增高等情况，再搬运大型货物时，还易发生重大安全隐患。

●大型生产线

该种方式实现了企业自动化生产，通过传送装置，运送到工位或仓储区，再配合相应的作业或工艺流程，需要人工来操作控制台。该种模式生产造价成本高，用工数量不减，只是实现了半自动化生产模式。

●智能装备

该种作业方式是目前最为主流的生产加工方式，国内多个大型企业都以采用这种方式进行货物配送及加工。采用AGV或机械手完成整改生产作业流程，AGV配送能够保证货物准时到达，同时对车上的货物信息进行信息记录登记，保证货物信息与物流信息的统一，减少人工参与，根据工艺流程和生产线的节拍即可制定相应的路径规划。通过机械手的运用，自动化完成生产线的加工，省去人力和物力，降低生产成本，是工业4.0在企业生产运营的一个体现。

以上三种模式，只是实现了点的自动化，没有将整个生产线进行串联，同时，需要人工配合的程度高。

1.3我们的产品、行业及技术优势

公司秉承着“挖掘企业需求，立足自主开发，提升品质效率，改造传统产业，引领自控市场，创建民族品牌”为己任，以“高效、实用、优质、共

赢”为企业宗旨，量身定制自动化、智能化、高效化的生产设备。行业产研发展涉及到印染业、医药业、新能源行业、高中职院校等。

我公司拥有10余年的智能装备及工业机器人的研发和产业化经验，以哈工大专业技术团队为依托，所研产品硬件设备与软件控制并重，充分利用远程控制、互联网+及大数据等高精尖技术。公司不仅注重自动化控制，而且更注重设备所传达的潜在信息，挖掘工业级数据潜能，从内在改变现有的生产模式，致力于建设无人化和智能化的智慧工厂。

2.项目一波纹管自动码垛

2.1客户对项目的需求描述

2.1.1功能需求

实现两台注塑机生产出波纹管后，自动码垛，按照码垛要求，第一层管口朝里，第二层管口朝外摆放。

图2.1现场注塑机实物图

图2.2波纹管及料车

图2.3现场CAD图纸

2.1.2 性能需求

●波纹管长6.1m，直径225mm和300mm。

●波纹管一根重40KG。

●注塑机每3分钟出一根管子。

●改造现场有两台注塑机。

●接料车尺寸：长3160mm*宽1550mm*高1150mm。

●现场有1米左右的安全通道，不能占用。

2.2项目需求分析

2.2.1 功能需求分析

根据客户自动化需求，建议采用龙门式码垛生产线，龙门架设计摆放在两条注塑机旁，不会占用安全通道，同时根据码放要求，设计机械手工装夹具能够旋转180°，机械手可以上下抓取，左右移动的龙门结构。

2.2.2 性能需求分析

●完成波纹管长度6.1m，重量40KG，直径225mm和300mm两种管材的码垛。

●符合现场注塑机的工作节拍。

●满足码垛需求，一层管口朝外，一层管口朝内。

2.3系统设计

2.3.1系统介绍

该方案采用三轴机械手，配有180°旋转双夹具结构。A注塑机生产完波纹管后，传送到接料装置。

当不需要对波弯管进行旋转时，中控系统启动气动装置，波纹管直接从接料装置滚落到接料车中。

当需要波纹管进行旋转时，机械手从待作业区，横向滑动到注塑机作业区，抓取波纹管，横向移动到接料车，工装夹具旋转180°，码垛放置到接料车中。

整个生产过程由中控系统进行控制，根据生产节拍，保证波纹管的码放按照用户规定进行码垛。

2.3.2布局示意图

图2.4 系统布局示意图

说明： 1：机械手 2：龙门架 3：接料车

4：接料装置 5：波纹管

2.3.3系统作业流程设计

监控、控制

图2.5 系统作业流程图

2.3.4系统工作流程设计

图2.6 系统工作流程图

2.4系统组成

该系统由机械手和中控系统组成。

●机械手：采用龙门式机械手机构，机械手配有能够旋转180°工装夹具，

夹取波纹管。

●中控系统：采用上位机控制系统，联动控制工业机器人启停、夹具工

装的装卡、接料装置启动等动作，采用简单易操作的人机界面，方便

人员更改系统参数和调整动作时间，并可调整程序，实现波纹管码垛作业。

2.5重要模块设计

2.5.1机械手

经过综合性考虑，能够完成波纹管抓取及码放的同时，又能提升经济效益，同时还能够降低成本，此方案中选配的机械手为三轴机械手。

三轴机械手是一款经济实用性产品，它不但能够满足生产工序的需要，而且以价格的优势占据了一定的市场空间。

图2.7机械手示意图（具体根据实物设计为主）

2.5.2机械手末端夹具

根据工件特征量身定制夹具，采用180度旋转头双夹具结构。为了保证波纹管夹取的稳固性，设计两爪间距1m。抓取后，不会出现偏坠现象。

夹具设计配备传感器及电气保护装置，在设备突然失电或失气的情况下，仍能保证工件抓取牢靠。

图2.8机械手末端夹具示意图（具体根据实物设计为主）

图2.9机械手末端双夹具示意图（具体根据实物设计为主）

2.5.3生产节拍

根据生产流程及节拍，两台注塑机的加工时间基本一致，取其中任一道工序来计算：机械手抓取、移动、下料及翻转时间需要10s，注塑机出管需要180s，即10+180=190s可完成一个波纹管的搬运，计算一定的不可预估时间5s，即方案一的生产节拍可达195s/件。由于机械手生产可24小时不停工，按每月工作29天，每天工作20小时计算，月产量可高达：29×20×60×60/195=10707件。

3.项目二原材料自动称量输送线

3.1客户对项目的需求描述

3.1.1 功能需求

完成料袋的自动称量，并且将称量后的料袋，自动封包，设置一定的码垛规则，完成托盘的码放，完成码放作业后，将托盘自动运输到原料堆放区，根据作业要求，将原料堆放区的原料，自动搬运到仓库中。

图2.1现场烘车实物图

图2.2现场CAD图纸

图2.3现场CAD图纸

3.1.2 性能需求

●完成颗粒料自动称量，称重25KG一包。

●称量精度：±0.1kg。

●缝袋要求，料袋可重复利用。

●码垛要求：8层5袋，3袋横放，2袋竖放，保证稳固。

●完成每天50吨原料的运输。

●完成两个车间直接的运输，其中地面不平整，两车间距离30m。

●地面坡度：4000:30。

●灌装区到原料堆放区距离17m。

●每天要保证50吨货物的入库量。

●一托盘颗粒料高1.2m。

3.2项目需求分析

3.2.1 功能需求分析

根据客户提供的需求，进行分析，需要完成以下作业：

●颗粒料袋的自动称量：配置相应的控制器，对称量进行自动化控制，

达到系统上线时，调节称量的精度。

●颗粒料袋的自动码垛：完成封包后颗粒料的自动码垛，按照一定规则

进行码放。

●颗粒料袋的运输：将成托盘的颗粒料运送到暂存区，以及暂存区的颗

粒料运送到仓库中。

3.2.2 性能需求分析

自动称重一包25KG的颗粒料，并且精度达到±0.1KG。

完成一吨货物的搬运，保证每天运送50托货物的最大输送量。

智能叉车的举升需要在1.2m以上。

码垛机械手配置要在

3.3系统设计

3.3.1系统介绍

根据客户提供的性能需求，本公司初步制定本方案如下，系统由自动称量、自动输送、机械手码垛系统及智慧物流系统组成。

●自动称量：用于完成颗粒料的自动称量。

●自动输送系统：颗粒料袋称量完成后，人工进行封装，封装完毕后，

通过传送线运送到码垛区，并在传送线上设置缓存区，进行料袋位姿

调整，保证下一步机械手码垛作业。

●机械手码垛系统：完成的颗粒料袋的码垛。

●智慧物流系统：用于物料托盘的运送，该项目分为称量区到原料堆放

区的运送，以及原料堆放区到仓库的物流运送。

3.3.2系统操作流程设计

3.3.3系统逻辑结构设计

3.4系统组成