自动化生产线和机器人技术应用ppt课件.ppt
《自动化生产线和机器人技术应用ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自动化生产线和机器人技术应用ppt课件.ppt(144页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、自动化生产线与机器人技术应用,智能化制造系统由于其加工工艺范围很广,涉及到很多设备。本课程主要介绍常用自动化生产线和工业机器人的类型及布局、各种自动化加工设备、工件的储运系统、刀具准备及储运系统、控制与监控系统、各种辅助设备以及自动化制造系统的控制系统。,1 概述2 自动化加工设备 3 工件储运设备4 刀具准备与储运系统5工业机器人6 质量控制和运行监控系统7 辅助设备8 控制系统思考题,1 概述,1.1 刚性自动化生产1.刚性半自动化单机除上、下料外,机床可以自动完成单个工艺过程的加工循环,这样的机床称为刚性半自动化机床。 2.刚性自动化单机 它是在刚性半自动化单机的基础上增加了自动上、下料
2、等辅助装置而形成的自动化机床。 ,3.刚性自动化生产线刚性自动化生产线是多工位生产过程,用工件输送系统将各种自动化加工设备和辅助设备按一定的顺序连接起来,在控制系统的作用下完成单个零件加工的复杂大系统。 图1-1所示为加工曲拐零件的刚性自动线总体布局图。该自动线年生产曲拐零件17000件,毛坯是球墨铸铁件。由于工件形状不规则,没有合适的输送基面,因而采用了随行夹具安装定位,便于工件的输送。,1-1曲拐加工自动线(a)正视图;(b)俯视图,刚性自动线生产率高,但柔性较差,当加工件的变化时,需要停机、停线并对机床、夹具、刀具等工装设备进行调整或更换,如更换主铀箱,通常调整工作量大,停产时间较长。,
3、该曲拐加工自动线由七台组合机床和一个装卸工位组成。全线定位夹紧机构由一个泵站集中供油。工件的输送采用步伐式输送带,输送带用钢丝绳牵引式传动装置驱动。 1.2 柔性制造单元(FMC)柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)由单台数控机床、加工中心、工件自动输送及更换系统等组成。,1. FMC控制系统FMC控制系统一般分为两级,分别是单元控制级和设备控制级。(1)设备控制级。(2)单元控制级。 2. FMC的基本控制功能 FMC的基本控制功能包括: (1)单元中各加工设备的任务管理与调度。 (2)单元内物流设备的管理与调度。(3)刀具系统的管理。图1-2所示为一以加工
4、回转体零件为主的柔性制造单元。,图1-2 柔性制造单元,图1-3所示是加工棱体零件的柔性制造单元。单元主机是一台卧式加工中心,刀库容量为70把,采用双机械手换刀,配有8工位自动交换托盘库。托盘库为环形转盘,托盘库台面支承在圆柱环形导轨上,由内侧的环链拖动而回转,链轮由电机驱动。,图1-3 带托盘库的柔性制造单元,预备知识 常用的机械加工方法和设备,车削,铣削,刨削,镗削,磨削,钻削,常用机械加工方法,电火花加工,激光加工,精密及特种加工方法,电解加工,超声加工,1.3柔性制造系统(FMS)柔性制造系统(Flexible Manufacturing System)由两台或两台以上加工中心或数控机
5、床组成,并在加工自动化的基础上实现了物料流和信息流的自动化。其基本组成部分有:自动化加工设备、工件储运系统、刀具储运系统和多层计算机控制系统等。1. 自动化加工设备组成FMS的自动化加工设备有数控机床、加工中心、车削中心等,也可能是柔性制造单元。,2. 工件储运系统 FMS工件储运系统由工件库、工件运输设备和更换装置等组成。工件库包括自动化立体仓库和托盘(工件)缓冲站。工件运输设备包括各种传送带、运输小车、机器人或机械手等;工件更换装置包括各种机器人或机械手、托盘交换装置等。3. 刀具储运系统FMS的刀具储运系统由刀具库、刀具输送装置和交换机构等组成。 ,4. 辅助设备FMS可以根据生产需要配
6、置辅助设备。辅助设备一般包括自动清洗工作站,自动去毛刺设备,自动测量设备,集中切屑运输系统和集中冷却润滑系统等。,5.多层计算机控制系统FMS的控制系统采用三级控制,分别是单元控制级、工作站控制级、设备控制级。图1-4就是一个FMS控制系统实例,系统包括自动导向小车(AGV)、TH6350卧式加工中心、XH714A立式加工中心和仓储设备等。(1)设备控制级。(2)工作站控制级。(3)单元控制级。,图1-4 FMS控制系统实例,图1-5是一种较典型的FMS,四台加工中心直线布置,工件储运系统由托盘站2、托盘输送车4、工件装卸工位3和布置在加工中心前面的托盘交换装置12等组成。,图1-5 柔性制造
7、系统的组成,柔性制造系统的主要特点有:柔性高,适应多品种中小批量生产;系统内的机床在工艺能力上是相互补充和相互替代的;可混流加工不同的零件;系统局部调整或维修不中断整个系统的运作;多层计算机控制,可以和上层计算机联网;可进行三班无人干预生产。,图1-6所示是一个具有装配功能的柔性制造系统。柔性制造系统的主要特点有:柔性高,适应多品种中、小批量生产;系统内的机床工艺能力上是相互补充和相互替代的;可混流加工不同的零件;系统局部调整或维修不中断整个系统的运作;多层计算机控制,可以和上层计算机联网;可进行三班无人干预生产。1.4柔性制造线(FML)柔性制造线(Flexible Manufacturin
8、g Line)由自动化加工设备、工件输送系统和控制系统等组成。 ,图1-6 具有装配功能的柔性制造系统,柔性制造线的主要优点是:具有刚性自动线的绝大部分优点;当批量不很大时,生产成本比刚性自动线低得多;当品种改变时,系统所需的调整时间又比刚性自动线少得多,但建立系统的总费用却比刚性自动线高得多。 1. 自动化加工设备;2. 工件输送系统;3. 刀具;,图1-7为一加工箱体零件的柔性自动线示意图,它由两台对面布置的数控铣床,四台两两对面布置的转塔式换箱机床和一台循环式换箱机床组成。采用辊子传送带输送工件。这条自动线看起来和刚性自动线没有什么区别,但它具有一定的柔性。FML同时具有刚性自动线和FM
9、S的某些特征,在柔性上接近FMS,在生产率上接近刚性自动线。,图1-7 柔性制造线示意图,自动化加工设备,工件输送系统,刀具,FML,数控机床、可换主轴箱机床,传送带,主轴箱装多把刀具,人工换刀,钣金柔性加工线1,钣金柔性加工线2,1.5 柔性装配线(FAL)柔性装配线(FlexibleAssemblyLine)通常由装配站、物料输送装置和控制系统等组成。1.装配站FAL中的装配站可以是可编程的装配机器人,不可编程的自动装配装置和人工装配工位。2.物料输送装置3.控制系统FAL的控制系统对全线进行调度和监控,主要控制物料的流向和自动装配站、装配机器人。图1-8是FAL的示意图。,图1-8 柔性
10、装配线示意图,物料输送装配,控制系统,FAL,装配机器人、装配装置、人工装配工位,全线进行高度和监控,装配站,定时器自动装配线,传送带和换向机构,第二节 自动化加工设备,1、组合机床,2、数控机床,多工位小型组合机床,喷油泵体精镗组合机床,缸盖精加工组合机床,2 数控机床,2.1 一般数控机床一般数控机床通常是指数控车床、数控铣床、数控镗铣床等,它们的下述特点对其组成自动化制造系统是非常重要的。1. 柔性高2.自动化程度高3.加工精度高且质量稳定,4.生产效率较高 5.具有刀具寿命管理功能 6.具有通信功能现代数控机床一般都具有通信接口,可以实现上层计算机与数控机床之间的通信,也可以实现几台数
11、控机床之间的数据通信,同时还可以直接对几台数控机床进行控制。通信功能是实现DNC、FMC、FMS的必备条件。图3-10是数控装置的基本组成框图。,图3-10 数控装置的基本组成框图,CNC系统由程序、输入输出设备、计算机数字控制装置、可编程控制器(PC或可编程逻辑控制器PLC)、主轴控制单元及速度控制单元等部分组成,如图3-11所示。,图3-11 CNC系统框图,2.2 加工中心(MC)加工中心的系统基本组成与一般数控机床一样,只是在此基础上增加了刀库和自动换刀装置而形成一类更复杂,但用途更广,效率更高的数控机床。加工中心配置有刀库和自动换刀装置,能在一台机床上完成车、铣、镗、钻、铰、攻螺纹、
12、轮廓加工等多个工序的加工。加工中心机床具有工序集中,可以有效缩短调整时间和搬运时间,减少在制品库存,加工质量高等优点,因此常用于零件比较复杂,需要多工序加工,且生产批量中等的生产场合。加工中心通常是指镗铣加工中心,主要用于加工箱体及壳体类零件,工艺范围广。,加工中心通常是指镗铣加工中心,主要用于加工箱体及壳体类零件,立式加工中心,卧式加工中心,平面零件的单面加工,大型箱体零件的多面加工,刀具库,刀具自动交换机构,普通数控机床,加工中心的特点:,复杂工作台,机械手,顺序存取随机存取,多面加工工件自动交换,加工中心的刀具库通常位于远离主轴的机床侧面或顶部。 加工中心刀具的存取方式有顺序方式和随机方
13、式,刀具随机存取是最主要的方式。正确安放刀具是成功执行数控程序的基本条件。回转工作台是卧式加工中心实现主轴运动的部件,主轴的运动可作为分度运动或进给运动。回转工作台有两种结构形式:仅用于分度的回转工作台用鼠齿盘定位,分度前工作台抬起,使上、下鼠齿盘分离,分度后落下定位,上、下鼠齿盘啮合,实现机械刚性连接;用于进给运动的回转工作台用伺服电机驱动,用回转式感应同步器检测及定位,并控制回转速度,也称数控工作台。数控工作台和X、Y、Z轴及其它附加运动构成45轴轮廓控制,可加工复杂轮廓表面。 ,车削中心车削中心比数控车床工艺范围宽,工件一次安装,几乎能完成所有表面的加工,如内、外圆表面,端面,沟槽,内、
14、外圆及端面上的螺旋槽,非回转轴心线上的轴向孔和径向孔等。车削中心回转刀架上可安装如钻头、铣刀、铰刀、丝锥等回转刀具,它们由单独的电动机驱动,也称自驱动刀具。在车削中心上用自驱动刀具对工件的加工分为两种情况:一种是主轴分度定位后固定,对工件进行钻、铣、攻螺纹等加工;另一种是主轴运动作为一个控制轴(C轴),C轴运动和X、Z轴运动合成为进给运动,即三坐标联动,铣刀在工件表面上铣削各种形状的沟槽、凸台、平面等。,车削中心,12工位动力刀架,动力头,对刀仪,车削中心回转刀架通常可装刀具1216把,这对无人看管柔性加工来说是不够的。因此,有的车削中心装备有刀具库,刀库有筒形或链形,刀具更换和存储系统位于机
15、床一侧,刀库和刀架间的刀具交换由机械手或专门机构进行。车削中心采用可快速更换的卡盘和卡爪,普通卡爪更换时间为510min,而快速更换卡盘、卡爪的时间可控制在2min以内。卡盘有35套快速更换卡爪,以适应不同直径的工件。如果工件直径变化很大,则需要更换卡盘。有时也采用人工在机床外部用卡盘夹持好工件,用夹持有新工件的卡盘更换已加工的工件卡盘的方法,工件-卡盘系统更换常采用自动更换装置。,工件储运系统是自动化制造系统的重要组成部分,它将工件毛坯或半成品及时准确地送到指定加工位置,并将加工好的成品送进仓库或装卸站。工件储运系统为自动化加工设备服务使自动化制造系统得以正常运行,以发挥出系统的整体效益。,
16、第三节 工件储运系统,1、工件储运系统的组成,2、工件输送设备,3、工件储存系统,传送带,运输小车,工业机器人,托盘及托盘交换装置,步代式传送带,摆杆步代式传送带,链板履带式传送带,辊道式传送带,有轨小车(RGV),自动导向小车(AGV),3.1 有轨小车(RGV)有轨小车(RailGuideVehicle)是一种沿着铁轨行走的运输工具,有自驱和它驱两种驱动方式。自驱动有轨小车通过车上的小齿轮和安装在铁轨一侧的齿条啮合,利用交、直流伺服电动机驱动。它驱式有轨小车由外部链索牵引,在小车底盘的前、后各装一导向销,地面上修有一组固定路线的沟槽,导向销嵌入沟槽内,保证小车行进时沿着沟槽移动。 ,前面的
17、销杆除作定向用外,还作为链索牵动小车的推杆。推杆是活动的,可在套筒中上下滑动。链索每隔一定距离有一个推头,小车前面的推杆可灵活地插入或脱开链索的推头,由埋设在沟槽内适当地点的接近开关和限位开关控制。推杆脱开链索的推头,小车就停止。采用空架导轨和悬挂式机械手或机器人作为运输工具也是一种发展趋势,其主要优点是充分利用空间,适合于运送中、大型工件,如汽车车架、车身等。有轨小车的特点是:加速和移动速度都比较快,适合运送重型工件;导轨固定,行走平稳,停车位置比较准确;控制系统简单,可靠性好,制造成本低,便于推广应用;行走路线不便改变,转弯角度不能太小;噪声较大,影响操作工监听加工状况及保护自身安全。,3
18、.2 自动导向小车(AGV)1.AGV的结构在自动化制造系统中使用的AGV大多数是磁感应式AGV。图1-13是一种能同时运送两个工件的AGV,它由运输小车、地下电缆和控制器三部分组成。 ,图1-13 磁感应AGV自动导向原理图,2.AGV的自动导向;图1-13是磁感应AGV自动导向原理图,小车底部装有弓形天线3,跨设于以感应线4为中心且与感应线垂直的平面内。感应线通以交变电流,产生交变磁场。当天线3偏离感应线任何一侧时,天线的两对称线圈中感应电压有差值,误差信号经过放大,驱动左、右电动机2;左、右电动机有转速差,经驱动轮1使小车转向,使感应线重新位于天线中心,直至误差信号为零。,3.路径寻找;
19、路径寻找就是自动选取岔道,AGV在车间的行走路线比较复杂,有很多分岔点和交汇点。地面上有中央控制计算机负责车辆调度控制,AGV小车上带有微处理器控制板,AGV的行走路线以图表的格式存储在计算机内存中。3.3 自动化立体仓库自动化立体仓库的主要特点有:利用计算机管理,物资库存账目清楚,物料存放位置准确,对自动化制造系统物料需求响应速度快;与搬运设备(如AGV、有轨小车、传送带)衔接,能可靠、及时地供给物料;减少库存量,加速资金周转;充分利用空间,减少厂房面积;减少工件损伤和物料丢失;可存放的物料范围宽;减少管理人员,降低管理费用;耗资较大,适用于一定规模的生产。,1. 自动化立体仓库的组成 自动
20、化立体仓库主要由库房、货架、堆垛起重机、外围输送设备、自动控制装置等组成。图3-14所示为自动化立体仓库,高层货架成对布置,货架之间有巷道,随仓库规模大小可以有一到若干条巷道。,图3-14 自动化立体仓库,2.堆垛起重机堆垛起重机是立体仓库内部的搬运设备。堆垛起重机可采用有轨或无轨方式,其控制原理与运输小车相似。仓库高度很高的立体仓库常采用有轨堆垛起重机。为增加稳定性,采用两条平行导轨,即天轨和地轨(如图3-15所示)。,图3-15 堆垛起重机,自动化立体仓库的控制与管理,仓库管理自动化,出入库作业自动化,帐目、货箱、货位及其他信息的计算机管理。,货箱零件的自动识别、自动认址、货格状态的自动检
21、测以及堆垛机各种动作的自动控制等。,条形码编码技术,物资管理、帐目管理、货位管理及信息管理,堆垛起重机的控制,第四节 刀具准备及储运系统,1、概述,2、组成,3、刀具预调仪,4、中央刀库结构,刀具准备与储运系统为各加工设备及时提供所需要的刀具,实现刀具供给自动化,使自动化制造系统的自动化程度进一步提高。,定义,刚性自动线中人工定时强制换刀,FMS中则非常复杂。,模块化的组合刀具,使刀具几何参数与名义值一致,并测量刀具补偿值。,刀库与外部的界面,中央刀库通过刀具自动输送装置与机床刀库连接起来,构成自动刀具供给系统。,机床刀库有固定式和可换式。机械手分为单臂臂式和双臂式。,为各种机床刀库及时提供所
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自动化 生产线 机器人 技术 应用 ppt 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-1917755.html