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KUKA KR C4 smallsize‑2 小型机器人控制柜
时间: 2026-09-20浏览次数：
KUKA KR C4 smallsize‑2 小型机器人控制柜
KUKA KR C4 smallsize‑2 小型机器人控制柜
库卡 KR C4 smallsize‑2 小型机器人控制柜装配指导手册，面向具备电气电子、机器人控制柜、Windows 系统专业知识的工程人员；文档版权归属 KUKA Deutschland GmbH，未经书面许可不得复制或向第三方泄露。该控制柜最多支持 6 个伺服轴，如果要驱动外部轴（线性单元、变位机），需要额外选配 KR C4 smallsize 驱动箱。
产品描述
整套系统由机械手本体、KR C4 smallsize‑2 控制柜、smartPAD 示教器、连接线缆、软件、选件组成。
控制柜核心硬件
驱动单元 DC：包含 KPP_SR 驱动电源、KSP_SR 伺服驱动，生成中间回路直流电压，实现电机、抱闸控制，制动模式监控母线电压。
KPC 控制 PC：主板支持 D3236‑K、D3445‑K；负责 HMI 人机界面、程序编辑归档、运动序列控制、路径规划、驱动回路控制、安全监控、外部设备通讯。
CCU_SR 小型机器人机柜控制单元：整机中央配电 + 通讯枢纽，由 CIB_SR 机柜接口板 + PMB 电源管理板组成。
集成 9 路安全输入、4 路隔离浮置输出；
电池后备供电，断电后保存位置数据再受控关机；
管理风扇、温度采集、主接触器、快速测量输入、示教器检测、标定测试。
低压电源模块：给柜内器件供电，绿色 LED 指示运行状态。
电池组：断电实现受控关机；存储必须根据环境温度定期充电，防止过放损坏。
三套内部总线
总线 挂载设备
KCB 库卡控制器总线 驱动单元、RDC、CIB_SR、EMD 电子标定装置
KSB 库卡系统总线 CIB_SR、SION、smartPAD SION、可选扩展 SIB 安全板
KEB 库卡扩展总线 各类现场总线 IO 扩展模块（PROFIBUS、DeviceNet、EtherCAT 等）
冷却系统：两套冷却回路；内部控制电子件依靠控制 PC 风扇热交换冷却；制动电阻、驱动单元散热片、低压电源由外部风扇直接用环境空气冷却。严禁在通风口加装滤棉，会升高温度缩短器件寿命。
其他部件：右侧 DIN 导轨客户选件安装位；可选浪涌抑制器、脚轮组件；脚轮只允许机柜组内部短距离推移，禁止长途运输。
硬件接口面板
X1 Harting 主电源接口；
X20 电机连接器（本体最多 6 轴电机 + 抱闸）；
X11 离散安全接口；
X19 smartPAD 示教器接口；
X21 RDC 旋变数据接口，支持 US2 可切换负载电压版本；
X42 参考开关 / 标定测试接口；
X69 服务接口，可选接口插槽。
重要：客户接入的接触器、继电器、阀线圈必须配续流二极管，RC 回路、VCR 电阻不可替代。
技术数据
基础柜体参数
柜体颜色：侧板 RAL7016 炭灰，柜门库卡橙色；最大 6 伺服轴；重量约 60 kg；防护等级 IP54；噪声＜66 dB (A)；柜顶均布允许载荷 1500 N；并排安装间距 50 mm。
软件版本限制：该控制柜仅支持 KSS ≥ V8.3.20。
供电条件
额定三相输入：AC 3×380 / 400 / 440 / 480 V；电压公差 ±10%；功率 3.30 kVA；频率 49‑61 Hz；
必须使用带接地中性的供电电网，无接地中性必须配置变压器；
主回路熔断器：不带外部驱动箱 3×16 A 慢熔；带驱动箱 3×32 A 慢熔；系统阻抗≤300 mΩ；短路电流 5 kA。
环境条件
项目 参数
运行温度 +5 … +45 ℃
带电池存储运输 -25 … +40 ℃
拆除电池存储运输 -25 … +70 ℃
温度变化速率 最大 1 K/min
海拔 ≤1000 m 不降功率；1000‑4000 m 每升高 1000 m 功率降 5%
电池存储充电周期 ≤20 ℃每 9 个月；20‑30 ℃每 6 个月；30‑40 ℃每 3 个月
机械尺寸与安装
柜体外形、带脚轮外形；地面安装开孔 M8 螺钉；
最小安装间隙：上方 300 mm，侧面 150 mm，后方 100 mm；必须保障维护可达；
支持堆叠安装（最多叠 2 台控制柜，或搭配驱动箱）；脚轮版本不可堆叠。
CIB_SR 安全接口电气参数
安全输出：≤30 V；电流 10 mA ~750 mA；线缆截面≥1 mm²；20 年寿命最大 10 万次切换，超周期必须更换模块；
安全输入：5‑11 V 为未定义过渡区；‑3~5 V 断开；11‑30 V 导通；每通道最大负载＜15 mA；支持动态脉冲测试 TA‑A / TA‑B；
线缆：执行器线缆最大 50 m；传感器线缆最大 50 m。
线缆约束
smartPAD 示教器线缆扩展最多 2 段，总长度≤50 m；
RDC 各个通道电缆长度差不允许＞10 m。
REACH 法规
CR2032 纽扣电池含有 SVHC 高关注物质：1,2‑二甲氧基乙烷（EGDME），CAS：110‑71‑4。
安全章节
KR C4 smallsize‑2 安全功能满足 EN ISO 13849‑1 Category3，Performance Level d；要求急停装置至少每 12 个月按压测试一次。
责任与机械指令
机器人属于部分完成机械设备，不能单独投产；必须集成完整系统，系统集成商出具 EC 符合性声明；控制柜拥有 EMC、低电压 CE 标识。
未经库卡授权，禁止修改软硬件；第三方加装配件造成损坏，全部由使用方承担风险。
定义 STOP0、STOP1、STOP2 停止类别，符合 EN60204‑1。
人员分类
区分系统集成商、操作人员、维护维修人员、保洁人员；所有作业人员必须读懂文档安全章节；高危作业只能由经过专项培训的合格人员执行。
区域定义
工作空间：机器人运动范围；危险区 = 工作空间 + 机械手 / 外部轴停止距离；安全区在危险区之外；必须物理防护危险区，禁止人员进入。
停止距离测定：机器人带实际工具与负载，运行约 1 小时达到工作温度，多次测试 STOP0、STOP1，取最坏数值。
运行模式
模式 功能 速度限制
T1 手动减速模式 示教、调试、程序验证 最大 TCP 250 mm/s，超速触发 STOP0；需要使能开关
T2 手动高速模式 测试运行 允许高于 250 mm/s，禁止示教编程
AUT 自动模式 单机自动运行 程序设定速度
AUT EXT 外部自动模式 上位 PLC 控制自动运行 程序设定速度
模式切换不允许在程序运行中执行，会触发 Safety Stop2。
核心安全功能
急停 EMERGENCY STOP：示教器自带急停；系统必须额外配置外部急停；按下执行 STOP1。
三位置使能装置：smartPAD 上 3 个使能开关；松开→STOP2；完全按死（恐慌位）→STOP1；两个使能开关同时保持中位最多允许 15 s。支持外接外部使能装置。
操作员安全（安全门监控）：仅 AUT / AUT‑EXT 生效；安全门打开触发 STOP1；重新启动必须外部确认按钮，禁止自动确认。
外部安全信号：外部安全运行停止 Safe operational stop、外部安全停止 1、外部安全停止 2；X11 离散接口仅支持安全停止 2。
附加保护：软件限位开关、机械硬限位；无驱动能量手动解脱抱闸（仅限人员救援应急使用，会损伤电机抱闸）。
各类作业安全要点
通用：严禁站在机器人臂下方；断电机械手仍可能下坠，必须机械固定；安全功能严禁拆除屏蔽；
运输：遵守运输姿态，避免冲击振动；
开机调试：上电前做整机目视检查、安全功能全项测试；修改机器数据之后必须做机器数据实操校验；提供Startup 启动模式，可以外部安全防护未安装时 T1 模式移动机器人，该模式屏蔽外部防护，人员必须隔离危险区；
手动模式：新 / 修改程序优先 T1 测试；T2 模式仅用于高速测试，人员必须全部处于危险区外；
仿真：仿真生成程序，实体机必须 T1 模式测试；
自动模式：所有防护完好，危险区无人；
维护维修：断电上锁挂牌；断电之后中间回路残余电压最高 780 VDC，需要等待放电；ESD 防静电；平衡缸属于压力设备；
退役、存储、处置：遵循当地法规；
单点控制 SPOC 安全：Submit 解释器、PLC、OPC、远程工具访问机器人限制；T1/T2 模式下，访问机器人必须满足\(USER_SAF=TRUE，\)SPOC_MOTION_ENABLE=TRUE；禁止后台改写 $OV_PRO（速度倍率）等安全相关变量。
引用标准
机械指令 2006/42/EU，EMC 指令，压力设备指令，ISO 10218‑1，ISO13849‑1/2，ISO13850，EN60204‑1 等。
系统规划
EMC 电磁兼容：外部线缆全部使用屏蔽电缆，屏蔽层大面积压接 PE 导轨；控制柜属于 A 类工业设备。
供电条件：必须接地中性电源；建议漏电保护器：通用‑电流型、选择性，300 mA；
X11 离散安全接口（本控制柜标配）
双通道安全接口，带 TA‑A、TA‑B 动态脉冲测试输出，实现 Cat.3 PL d；
支持外部急停、外部使能开关、安全门、操作员安全确认、Safe‑Stop2、安全运行停止；
提供接线原理图：外部急停回路、安全门 + 确认按钮、安全输入 / 输出接线时序脉冲图。
US2 可切换 24V 负载电压：三种配置：外部 PLC 控制、KRC 机器人控制器控制、禁用；每次开机、改安全配置、换接触器之后，必须校验 US2 功能；US1 与 US2 线缆必须隔离，防止短路带来危险状态。
等电位 PE 接地：机械手‑控制柜 4 mm² 等电位线缆；带驱动箱版本驱动箱到车间等电位母线使用 16 mm² 线缆。
安全 PFH 失效率：KR C4 smallsize‑2 PFH＜1×10⁻⁷，基于 20 年使用寿命；前提急停每 12 个月测试。
运输
三种运输方案：
吊具吊运：断电，拔掉全部线缆，柜门关闭；使用 4 个 M8 吊环，吊框优先；禁止斜拉吊装；吊运速度缓慢，防止摆动。
托盘叉车：固定在托盘上运输。
脚轮运输：仅限机柜组内部短距离平移，不能长距离运输，禁止车辆拖拽，有倾倒风险。
开机与重新投运
完整开机流程
控制柜水平就位，满足最小间隙，检查运输损伤；确认柜内无冷凝；
敷设线缆：电机线缆与数据线缆分开布线；更换 RDC 数据线缆，必须重新标定所有轴；遵守线缆弯曲半径；
连接 PE 等电位保护接地；
恢复电池放电保护插头 X305（出厂断开，防止运输存储电池耗尽）；
Harting X1 连接三相主电源；
硬件更换：同型号硬件直接替换；更换硬盘、增加 / 删减硬件、不同型号硬件替换，必须使用 WorkVisual 重新生成并下载项目配置；
按需启用 Startup 启动模式；
确认危险区无人，全部安全设备完好；合上总开关，释放急停，系统启动。
