自动化制造系统-ch04物流供输自动化

自动化制造系统第四章物流供输自动化物流系统是机械制造系统的重要组成部分之一，它的作用是将制造系统中的物料（如毛坯、半成品、成品、工夹具等）及时地输送到有关设备或仓储设施处。在物流系统中，物料首先输入到制造系统中，然后由物料输送系统送至指定位置。物流系统的自动化是当前制造企业追求的目标,现代物流系统是在全面信息集成和高度自动化环境下,以制造工艺过程的知识为依据,高效、合理地利用全部储运装置将物料准时、准确和保质地运送到位。制造业中，物流的传输和存储占据了大量的时间95%和成本30～40%。第一节概述一、实例分析图4—1半柔性制造系统实物照片图4—2半柔性制造系统功能组成图（1）带式输送子系统（2）回转传输子系统（3）控制及调度子系统二、物流系统及其功用▲什么是物流？——物料的流动过程▲物流的分类——工件流、工具流、配套流▲物流系统——是指工件流、工具流、配套流的移动与存储。▲物流系统的功用——主要完成物料的存储、输送、装卸、管理等功能。三、物流系统的组成及分类▲物流供输系统的组成图4-3物流供输系统的组成及分类▲物流供输系统的分类——单机自动供料装置完成单机自动上下料任务，由储料器、隔料器、上料器、输料槽、定向定位装置等组成。——自动线输送系统完成自动线上物料输送任务，由各种连续输送机、通用悬挂小车、有轨导向小车及随行夹具返回装置等组成。——FMS物流系统完成FMS物料的传输，由自动导向小车、积放式悬挂小车、积放式有轨导向小车、搬运机器人、自动化仓库等组成。四、物流系统应满足的要求1）应实现可靠、无损伤和快速地物料流动；2）应具有一定的柔性，即灵活性、可变性和可重组性；3）实现“零库存”生产目标；4）采用有效的计算机管理，提高物流系统的效率，减少建设投资；5）物流系统应具有可扩展性、人性化和智能化。第二节单机自动供料装置一、概述▲供料方式人工供料与自动供料▲自动供料装置的组成储料器、输料槽、定向定位装置和上料器组成。▲料仓与料斗的区别案例：螺栓料仓案例：圆棒铣槽机料斗式储料器只需将工件倒入料斗，由料斗自动完成定向。料仓式储料器需人工将工件按一定方向摆放在仓内；图4—4机床自动供料装置1—料仓2—隔料器3—上料器4—弹簧夹头5—上料杆6—推料杆7—出料槽8—弹簧9—自动停车装置运输装置料斗定向装置料仓式装料装置大型毛坯供料装置机床上的自动机构中等毛坯供料装置1.输送带2.分料板3.料斗4.定向器5.料仓6.自动关断机构7.隔料器8.上料器9.推入器10.夹头11.顶出器12.落料机构▲基本要求1）供料时间应尽可能少，以缩短辅助时间和提高生产率；2）供料装置结构尽可能简单，供料稳定可靠；3）供料时避免大的冲击，防止供料装置损伤工件；4）供料装置要有一定的适用范围，以适应不同类型、不同尺寸的工件要求；5）满足一些工件的特殊要求。二、料仓、料斗及输料槽1.料仓的结构形式及拱形消除机构由于工件的重量和形状尺寸变化较大，因此料仓结构设计没有固定模式。一般我们把料仓分成自重式和外力作用式两种结构。螺旋式料斗式重锤垂直压送式重锤水平压送式图4—5料仓的结构形式扭力弹簧压送式工件和平带摩擦式链条传送式同步带式拱形消除机构拱形消除机构一般采用仓壁振动器。仓壁振动器使仓壁产生局部、高频微振动，破坏工件间的摩擦力和工件与仓壁间的摩擦力，从而保证工件连续地由料仓中排出。振动器振动频率一般为1000杠杆式摆动杠杆加搅动器拱形消除机构电磁振动式棘齿式～3000次/min。当料仓中物料搭拱处的仓壁振幅达到0.3mm时，即可达到破拱效果。在料仓中安装搅拌器也可消除拱形堵塞。2.料斗▲上料装置——带有定向机构，工件在料斗中自动完成定向。但并不是所有工件在送出料斗之前都能完成定向。▲料斗结构—表4—1▲供料率——为了保证正常生产，应使料斗的平均供料率大于机床的生产率。图4—6往复推板式料斗1—轴2—销轮3—推板4—固定料斗5—工件6—料道十字叉式定向机构表4—1料斗结构及技术特性扇板式定向机构抓取式定向机构顶杆式定向机构抓取式定向机构筒型旋转式定向机构抓取式定向机构固定管式定向机构型孔筛选式定向机构径向条转盘式定向机构型孔筛选式定向机构静止导条式定向机构型孔筛选式定向机构格子圆盘式料斗型孔筛选式定向机构3.输料槽根据工件的输送方式（靠自重或强制输送）和工件的形状，输料槽有许多结构形式。一般靠工件自重输送的自流式输料槽结构简单，但可靠性较差；半自流式或强制运动式输料槽可靠性高。表4—2输料槽主要类型三、工件的二次定向机构有些外形复杂的工件，不可能在料斗内一次定向完成，因此需在料斗外的输料槽中进行二次定向。图4—7二次定向机构四、供料与隔料机构供料和隔料机构的功用是定时地把工件逐个输送到机床加工位置，为了简化机构，一般将供料与隔料机构设计成一体的。图4—8典型的供料与隔料机构a)往复式b)摆动式c)回转式d)连续式提升式上料用来控制从输料槽(或料仓)进入送料器的工件数量。往复式：速度低，150件/分滑板式摆叉式分度转盘式滑门式摆动式：速度中，150～200件/分回转式：速度快，200件/分隔料器:卸料器弹簧卸料推杆式，卸料手式1.螺纹机床的自动供料五、机床自动供料典型装置举例图4—10螺纹机床自动供料装置1—摆杆2—挡铁3—螺钉4—碰杆5—隔料器6—齿轮7—摆轴8—活塞9—夹持器10—扭簧11—料道12—液压缸13—限位销14—弹簧15—微动开关车床自动送料2.板材加工机床的自动供料与送料1）供料装置——功能：贮料、顶料、吸料、提料、移料和释料等；——作用：是把板料输送到加工设备的送料装置上；——过程：是先将板料放入贮料架内,再由顶料机构把板料提供给吸料器图4—11贮料与顶料装置1—贮料架2—挡杆3—液压缸4—吸料器5—板料图4—12电磁吸盘1—隔磁环2—铁心3—线圈图4—13气动式移料装置1—吸盘升降气缸2—移料气缸3—活塞杆2）送料装置送料装置的作用是将供料装置送来的板料传送到加工位置。图4—14斜刃夹持式送料装置1—斜楔2—滚轮3—固定斜刃座4—螺杆5—活动斜刃座6—手柄7—斜刃8—扭簧9—板料10—弹簧第三节自动线输送系统▲什么是自动线——指按加工工艺排列的若干台加工设备及其辅助设备，并用自动输送系统联系起来的自动生产线。▲自动线输送系统的特点——在自动线上，工件以一定的生产节拍，按工艺顺序自动地通过各个工作位置，完成预定的工艺过程。一、带式输送系统▲什么是带式输送系统——一种利用连续运动且具有挠性的输送带来输送物料的输送系统。▲组成——主要有输送带、驱动装置、传动滚筒、托辊、张紧装置等组成，如图4—15所示。图4—15带式输送系统1—上托辊2—工件3—输送带4—传动滚筒5—张紧轮6—下托辊7—电动机8—减速器9—传动链条2.滚筒及驱动装置滚筒分传动滚筒、改向滚筒和电动滚筒三类3.托辊4.张紧装置带式输送系统常用于远距离物料输送，为了防止物料重力和输送带自重造成的带下垂，须在输送带下安置许多托棍。张紧装置的作用是使输送带产生一定预张力，避免带在传动滚筒上打滑；同时控制输送带在托辊间的挠度，以减小输送阻力。二、链式输送系统链式输送系统由链条、链轮、电动机、减速器、联轴器等组成。1.链条——结构形式：有套筒滚柱链、弯片链、叉形链、焊接链、可拆链、履带链、齿形链等。——附件的作用：带动物料前进。2.链轮链轮的基本参数、齿形及公差、齿槽形状、轴向齿廓、链轮公差等依据国家标准GB/T8350—2003《输送链、附件和链轮》设计。三、步伐式传送带▲形式——有棘爪式、摆杆式等多种。▲作用——实现工件单向输送。图4—22棘爪步伐式传送带1—首端棘爪2—中间棘爪3—末端棘爪4—上侧板5—下侧板6—连板7—销子图4—23摆杆步伐式传送带1—输送摆杆2—回转机构3—回转接头4—活塞杆5—驱动液压缸6—液压缓冲装置7—支撑辊四、辊子输送系统辊子输送系统是利用辊子的转动来输送工件的输送系统，它一般分为无动力辊子输送系统和动力辊子输送系统两类。无动力辊子输送系统依靠工件的自重或人的推力使工件向前输送（图4—24）。图4—24无动力辊子输送系统五、悬挂输送系统▲悬挂输送系统适用于车间内成件物料的空中输送。▲类型——分通用悬挂输送系统和积放式悬挂输送系统两种。▲组成——悬挂输送机由牵引件、滑架小车、吊具、轨道、张紧装置、驱动装置、转向装置和安全装置等组成。图4—25通用悬挂输送机1—工件2—驱动装置3—转向装置4—轨道5—滑架小车6—吊具7—张紧装置▲两种类型的区别：牵引与承载分道；任意位置停车。1.牵引件（表4—6）图4—26双铰接链1—行走轮2—铰销3—导向轮4—链片5—吊板图4—28双滑架小车示意图（1个滑架小车）（2个滑架小车）2.滑架小车3.转向装置图4—27通用悬挂输送系统的滑架小车1—轨道2—滑架小车3—牵引链4—挂吊具图4—29积放式悬挂输送系统的滑架小车1—滑架小车2—推头3—框板4—牵引轨道5—牵引链6—挡块7—承重轨8—滚轮9—导向滚轮图4—30转向装置a)光轮转向装置b)链轮转向装置c)滚子排转向装置1—水平弯轨2—牵引链条3—光轮4—链轮5—滚子排六、有轨导向小车▲有轨导向小车（RailGuidedVehicle，简称RGV）是依靠铺设在地面上的轨道进行导向并运送工件的输送系统。▲特点——RGV具有移动速度大，加速性能好，承载能力大的优点。其缺点是RGV铺设轨道不宜改动，柔性差，车间空间利用率低，噪声高。▲组成——由牵引件、载重小车、轨道、驱动装置、张紧装置等组成。图4—31链式牵引的有轨导向小车1—牵引链条2—载重小车3—轨道七、随行夹具返回装置随行夹具返回装置分上方返回（图4—32）、下方返回、水平返回三种。图4—32随行夹具返回装置1—输送带2—随行夹具3—提升装置4—滚道5—下降装置第四节柔性物流系统一、物流输送形式▲物流输送系统是为FMS服务的，它决定着FMS的布局和运行方式。▲物流基本回路图4—33典型的物流基本回路a)直线式b)环形式c)带分支的直线式d)带分支的环形式e)网络式直线型输送形式环型输送形式网络型输送形式以机器人为中心的输送形式图4—34直线型输送形式1—工件装卸站2—有轨小车3—托盘缓冲站4—加工中心图4—35网络型输送形式1—托盘缓冲站2—输送回路3—自动导向小车4—立式机床5—加工中心6—研磨机7—测量机8—刀具装卸站9—工件存储站10—工件装卸站图4—36以机器人为中心的输送形式1—车削中心2—数控铣床3—钻床4—缓冲站5—加工中心6—机器人机器人加工二、托盘及托盘交换器1.托盘——工件与机床之间的硬件接口；——系统中所有的机床和托盘必须统一接口2.托盘交换器——是FMS的加工设备与物料传输系统之间的桥梁和接口。——可以暂时存储工件，起到防止系统阻塞的缓冲作用——两种形式：回转式托盘交换往复式托盘交换器图4—37回转式托盘交换器图4—38往复式托盘交换器1—加工中心2—工作台3—托盘库4—托盘移动APCAPC模拟托盘交换系统三、自动导向小车▲自动导向小车（AutomatedGuidedVehicle，简称AGV）是一种由计算机控制的，按照一定程序自动完成运输任务的运输工具。▲组成——AGV主要有车架、蓄电池、充电装置、电气系统、驱动装置、转向装置、自动认址和精确停位系统、移栽机构、安全系统、通信单元和自动导向系统等组成（图3—37）。1.AGV的特点：——较高的柔性——实时监视和控制——安全可靠——维护方便图4—39自动导向小车2．AGV的分类——线导小车——光导小车——遥控小车3．AGV车轮的布置4.AGV自动导向系统图4—40AGV车轮的布置a)舵轮转向b)两轮差速转向c)独立多轮转向图4—41AGV的自动导向原理1—导向感应线圈2—交流电压放大器3—整流器4—运算放大器5—功率放大器6—直流导向电动机7—减速器8—导向轮9—导向线5.AGV自动认址与精确停位系统6.AGV的导向控制系统7.AGV的管理图4—42AGV绝对地址的感应线圈地址码图4—43AGV导向控制系统AGV输送系统四、自动化