机电一体化技术综合应用实例全解课件.ppt

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1、项目一 机电一体化技术综合应用实例,供料单元 加工单元 装配单元 分拣单元 输送单元,以2008年全国职业院校技能大赛指定设备YL-335A为例来介绍机电一体化技术在机电产品中的应用。YL-335A型自动生产线实训考核装备由安装在铝合金导轨式实训台上的供料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。,供料单元的基本功能：按照需要将放置在料仓中待加工的工件自动送出到物料台上，以便输送单元的抓取机械手装置将工件抓取送往其他工作单元。,任务一：供料单元,1、供料单元的结构组成,供料单元的结构组成如图1所示。其主要

2、结构组成为：料仓、料槽、物料台、顶料气缸、推料气缸、端子排组件、PLC、传感器、电磁阀组、走线槽、底板等。,图1 供料单元的结构,供料单元的工作过程：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而顶料气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台时，首先使顶料气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使顶料气缸返回，松开下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。,

3、本站工作过程如下：系统启动后，顶料气缸伸出顶住倒数第二个工件；推料气缸推出，把料槽中最底层的工件推到物料台上工件抓取位。工件到位传感器检测到工件到位后，推出气缸和顶料气缸逐个缩回，倒数第二层工件落到最底层，等待推出。搬运站机械手伸出并抓取该工件，并将其运送往加工站。,此单元共有七个传感器：四个磁感应接近开关，装在两个气缸的退回、伸出限位极限位置。磁感应接近开关的基本原理是当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。在气缸的活塞或活塞杆上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪

4、一端的磁感应式接近开关就动作，发出信号。,此单元共有七个传感器：三个漫射式光电接近开关，底座和第四层工件位置、物料台下面分别判断料仓中有无物料、物料是否足够、物料台有无工件。漫射式光电接近开关的基本原理是利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的，它的光发射器和光接收器处于同一侧位置，在工作时，光发射器始终发射检测光，若接近开关前方一定距离内出现物体，只要反射回来的光强度足够，则接收器接收到足够的漫射光使开关动作改变输出的状态。,扁平型光电接近传感器,传感器介绍,引线接法：,黑：输出线 NPN输出 低电平驱动,棕：+24电源输入端,蓝：0V电源输入端,安装上气缸节流阀的气缸,磁感应接近开关

5、,气管接口,消声器,汇流板,电源插针,手动换向、加锁钮,气动控制回路是本工作单元的执行机构，该执行机构的控制逻辑功能是由PLC实现的。气动控制回路的工作原理如图2所示。图中1B1和1B2为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，2B1和2B2为安装在推料气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1和2Y1分别为控制推料气缸和顶料气缸的电磁阀的电磁控制端。,图2 供料单元气动控制回路工作原理图,2、气动控制回路,任务一：供料单元,本单元中，传感器信号占用7个输入点，留出 1个点提供给启/停按钮作本地主令信号，则所需的PLC I/O点数为 8点输入/2点输出。选用西门子S7-222 主单

6、元，共8点输入和6点继电器输出，供料单元的I/O接线原理图如图3所示。,图3 供料单元的I/O接线图,3、PLC的I/O接线图,任务一：供料单元,蓝负、棕正,蓝,棕,蓝,棕,黑,图4 供料站的顺序功能图,4、顺序功能图,任务一：供料单元,在料仓中有工件，各个执行机构都在初始位置情况下，顶料气缸的活塞杆推出，压住次下层工件，推出气缸将把存放在料仓中的工件推出到物料台。在推料气缸返回后，顶料气缸返回，料仓中的工件下移。只要料仓中有工件，物料台上的工件被取走，此工作就继续。在运行过程中，料仓中无工件或者物料台工件没取走，停止运行。,图5 供料站参考程序,5、参考程序,任务一：供料单元,加工单元主要结

7、构组成为：物料台及滑动机构、加工（冲压）机构、电磁阀组、接线端口、PLC 模块等。,加工单元,任务二：加工单元,加工单元的基本功能：把该单元物料台上的工件送到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回到物料台上.,物料台,物料台及滑动机构,物料台用于固定被加工工件，并把工件移到加工（冲压）机构加工。其主要由气动手爪、气动手指、物料台伸缩气缸、线性导轨及滑块、磁感应接近开关、漫射式光电传感器等组成。,物料台的传感器,在移动物料台上安装一个漫射式光电开关。若物料台上没有工件，则漫射式光电开关处于常态；若物料台上有工件，则光电开关动作，表明物料台上已有工件。该光电传感器的输出信号送到加工单元PL

8、C的输入端，用以判别物料台上是否有工件需进行加工。,移动物料台伸出和返回到位的位置是通过调整伸缩气缸上两个磁性开关位置来定位的。要求缩回位置位于加工冲头正下方；伸出位置应与整体状态下的输送单元的抓取机械手装置配合，确保输送单元的抓取机械手能顺利地把待加工工件放到该物料台上。,在气动手指内部有一个磁性开关，判断气动手爪是否把工件夹紧，工件夹紧后把信号送给PLC，伸缩气缸接到信号后方能动作。,扁平型光电接近传感器,传感器介绍,引线接法：,黑：输出线 NPN输出 低电平驱动,棕：+24电源输入端,蓝：0V电源输入端,安装上气缸节流阀的气缸,磁感应接近开关,加工机构,加工机构用于都工件进行冲压加工。其

9、主要由冲压气缸、冲压头、安装板、等组成。冲压头根据工件的要求对工件进行冲压加工，冲压头安装在冲压气缸头部，安装板用于安装冲压气缸，对冲压气缸进行固定。,加工机构,当工件到达冲压位置，即伸缩气缸活塞杆缩回到位，冲压头伸出对工件进行加工，完成加工动作后冲压头缩回。,冲压头伸出和返回到位的位置是通过调整冲压气缸上两个磁性开关位置来定位的。下限位置确定冲压到位，到位后缩回，到达上限位置时，伸出气缸缩回。,加工单元的工作过程,1）开始时，伸缩气缸伸出，物料台气动手爪张开。2）输送机构把物料送到物料台上，光电传感器检测到工 件后，PLC控制程序驱动气动手指将工件夹紧。3）磁性开关检测夹紧后，程序驱动伸缩气

10、缸缩回到加工 区域冲压气缸下方。4）伸缩气缸上的磁性开关检测伸缩到位后，驱动冲压气 缸冲压工件，到冲压气缸下限后，冲压气缸向上缩回。5）到冲压气缸上限后，物料台重新伸出，伸出到位后，气动手指松开。,气动控制回路,任务二：加工单元,气缸的初始状态：物料夹紧气缸松开，料台伸缩气缸伸出，冲压气缸缩回。,加工单元气动控制回路工作原理图,当气源接通后，料台伸出气缸的初始状态是伸出位置。,加工单元的I/O接线图,PLC的 I/O 接线图,任务二：加工单元,顺序功能图,加工单元的顺序功能图,任务二：加工单元,把工件运送到物料台上物料检测传感器检测到工件机械手指夹紧工件物料台回到加工区域冲压气缸的下方冲压气缸

11、向下伸出冲压工件完成冲压动作后向上缩回冲压气缸缩回到位物料台重新伸出到位后机械手指松开,1）简易物料仓库 2）物料分配机构 3）物料位置变换机构 4）机械手5）半成品工件的定位机构6）电磁阀组7）警示灯 8）气动摆台,任务三：装配单元,1、装配单元的结构组成,装配单元的基本功能：完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到已加工的工件中的装配过程。,图10 装配单元的结构组成,当搬运站的机械手把工件运送到装配站物料台上时，顶料气缸伸出顶住供料单元倒数第二个工件；挡料气缸缩回，使料槽中最底层的小圆柱工件落到旋转供料台上，然后旋转供料单元顺时针旋转180度（右旋），到位后装配机械手按下降气动手爪

12、抓取小圆柱手爪提升手臂伸出手爪下降手爪松开的动作顺序，把小园柱工件顺利装入大工件中，机械手装配单元复位的同时，旋转送料单元逆时针旋转180度（左旋）回到原位，搬运站机械手伸出并抓取该工件，并将其运送往物料分解站。,图11装配单元气动控制回路工作原理图,2、气动控制回路,任务三：装配单元,图12 装配单元的I/0接线图,3、PLC的I/O 接线图,任务三：装配单元,图13 装配单元的I/0接线图,3、PLC的I/O 接线图,任务三：装配单元,编程要点：1）本单元的编程分为三个部分：下料部分、旋转部分和装配部分，各部分可单独编程。2）顶料和挡料气缸在未通电时是伸出状态3）当判断左侧料盘无料时，要等

13、待2s之后再下料，以免料盘在旋转时（未旋转到位）会检测到左侧无料而下料，物料落不到料盘中4）落料时，稍延时一下，让料到位后，挡料再伸出5）料盘的旋转条件是判断当前料盘是处于左转到位还是右转到位，如果左转到位且左侧有料，右侧无料，则料盘右转；反之亦然。6）装配时，因为没有松开到位，要延时一下，让手爪完全松开；在装配完毕后，仍然要等物料被机械手拿走后，程序才回到初始步,装配单元的顺序功能图（a）下料部分顺序功能图,4、顺序功能图,任务三：装配单元,装配单元的顺序功能图（b）旋转部分顺序功能图,4、顺序功能图,任务三：装配单元,装配单元的顺序功能图（c）装配部分顺序功能图,4、顺序功能图,M3.0,

14、M3.1,M3.2,M3.3,M3.4,I0.4物料台有,Q0.3夹紧,I1.4 下降到位,SM0.1首次扫描,I1.3夹紧检测,I1.5上升到位,I1.7 伸出到位,I0.3右侧有,Q0.4下降,M3.5,Q0.4下降,M3.6,I1.4下降到位,T37,M3.7,Q0.5伸出,I1.5上升到位,Q0.4下降,Q0.3夹紧,Q0.5伸出,Q0.3夹紧,Q0.3夹紧,Q0.5伸出,Q0.5伸出,Q0.4下降,M4.0,I0.4物料拿走,任务三：装配单元,I1.6缩回到位,T37,图17 分拣单元的结构组成,任务四：分拣单元,分拣单元的基本功能：完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使

15、不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。,分拣单元的结构组成如图17所示。其主要结构组成为：传送和分拣机构、传动机构、变频器模块、电磁阀组、接线端口、PLC模块、底板等。,1、分拣单元的结构组成,分拣单元的基本功能,分拣站主要有传送带、变频器、三相电机、推料气缸、电磁阀和定位光电传感器及区分黑白两种颜色的光纤传感器构成,本站的功能是完成从装配站送来的装配好的工件进行分拣。当搬运站送来工件放到传送带上并为入料口光电传感器检测到时，即启动变频器，工件开始送入分拣区，如果进入分拣区工件为白色，则由检测白色物料的光纤传感器动作，作为1号槽推料气缸启动信号，将白色料推到1号槽里，如果进入分拣区工件为黑色，

16、由检测黑色的光纤传感器作为2号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到2号槽里。自动生产线的加工结束。,图18 分拣单元气动控制回路工作原理图,2、气动控制回路,任务四：分拣单元,3、PLC的I/O接线,图19 分拣单元的 I/O 接线图,任务四：分拣单元,4、顺序功能图,分拣单元的 I/O 接线图,任务四：分拣单元,以免物料还未放稳就启动输送带而造成物料倾覆,推料气缸没有缩回到位传感器,编程要点：1当检测到有物料时，延时一段时间后再启动变频器，以免物料还未放稳就启动输送带而造成物料倾覆。2黑色和白色检测传感器是相同的传感器，只是由于其灵敏度不同而检测出不同颜色的物料。灵敏度高用于检测黑色物料，灵敏度

17、低用于检测白色物料。故必须检测白色的物料，即前面的传感器灵敏度要调的低点，否则会造成黑白物料都推到第一个料仓内。3推料气缸没有缩回到位传感器。缩回时延时一段时间,图21 输送单元结构组成,任务五：输送单元,输送单元的基本功能：该单元通过到指定单元的物料台精确定位，并在该物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下的功能。,1、供料单元的结构组成 供料单元的结构组成如图21所示。其主要结构组成为：工件推出与支撑、工件漏斗、阀组、端子排组件、PLC、急停按钮和启动/停止按钮、走线槽、底板等。,图22 输送单元气动原理图,2、气动控制回路,任务五：输送单元,图23 PLC输入接线原理图,3、PLC的I/O接线图,任务五：输送单元,图24 PLC输出接线原理图,任务五：输送单元,