FMS中的物料运储系统及其发展.doc

FMS中的物料运储系统及其发 摘要 对FMS物料输送装置的选择是相当重要的一个过程, 它直接关系到系统的布局形式、系统的柔性以及系统的效率。本文首先介绍FMS中几种常见的物料传输装置, 然后着重讨论在FMS设计过程中, 物料传送系统选择策略。The Selection of FMS Objects Conveying SystemAbsract The selection of material handing system is one of the important proceures in the design of FMS. It directly affects the system layout , system flexibltyi and system efficiency. In the begining of this paper. Some general equipments of MHS areintroduced. And then the strategies for selecting MHS equipments are emphatically discussed in detail.主题词：FMS 物料运储系统 虽着社会进步和生活水平的提高，市场更加需要具有特色、符合客户要求样式和功能千差万别的个性化产品。传统的制造系统不能满足市场对多品种小批量产品的需求，因此生产制造系统的柔性对系统的生存越来越重要。“柔性”是相对于“刚性”而言的，传统的“刚性”自动化生产线旨在实现单一品种的大批量生产，其优点是生产率高，由于设备是固定的，所以设备利用率也很高，单件产品的成本低，但价格相当昂贵，且只能加工一个或几个相类似的零件。柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造FMS。下面就FMS物料运储系统作粗略讨论。柔性制造系统是由物料运储系统(自动小车、机器人等)联系起来的一组机床， 它们由一个计算机系统控制。通常由工艺设备系统（如加工中心、装配工作站等）、物料运储系统（如机器人、传送带、自动小车等）、计算机通信系统和复杂的计算机控制系统所组成。物料运储系统是柔性制造系统中的一个重要组成部分。自动化仓库自动化仓库又叫立体仓库，在FMS中占有重要地位，以它为中心组成一个毛坯、半成品、配套件或成品的自动存贮及检索系统，在管理信息系统的支持下，与加工、搬运设备一起成为FMS的重要支柱。自动化仓库主要包括库房、堆垛机、控制计算机、状态检测器以及信息入设备（如条形码扫描仪）等部分。库房由一组货架组成，货架之间留有巷道，一般情况入库和出库都布置在巷道的某一端。每个巷道都有自己专用的堆垛起重机，采用有轨或无轨的方式。巷道的长度一般有几十米，货架的高度视厂房高度而定。货架通常由一些尺寸一致的货格组成，进入高仓位的零件通常先装入标准的货箱内，然后再将货箱装入高仓位的货格中。仓库的入库出库作业、货箱零件的自动识别、自动认址、货格状态的自动检。常见的物料运储系统对于不同的工作环境，需要不同的物料运储设备，因而物料运储系统的形式和种类比较多，但归纳起来不外乎以下几类，如图1 所示。物 料运储设备自动小车传送带机器人其它自动导引车（AGV）有轨导引车（RGV）门架机器人一般机器人堆垛起重机叉车图1下面就对上表所列的各类物料运储系统作一简单介绍。一、自动小车自动小车系统能将一定量的工件从一个地点自动运送到另一个工作地点，所经过的路线通常是预先设置好的。小车系统完全由计算机控制，根据导引方式的不同， 可将小车系统分成AGV 和RGV 两大类。在小车系统中，AGV可能是最吸引人的一类物料运储系统。自动小车由电池驱动，小车上的电池一般能连续工作69 小时。更换电池一般是在某一特定的地点全自动地实现。AGV 的动作由微处理器控制，决定何时运行、何时上下料等。AGV 一般用有线制导，在地下200300mm深处设置感应线或反射线，小车的两旁各有一个传感器使小车定。感应的方式有电磁感应、光感应等，最常见的是电磁感应。现在国外已经出现了全自动小车，用无线电技术和激光技术来引导小车运行和确定小车的位置。自动小车系统一般比较昂贵，但对FMS设计者来说仍具有很大的吸引力，因为自动小车系统具有很大的柔性，并具有很好的可扩充性，只须在小车上安装不同的装置（Robot，APC 等），就可以适应不同的工作需求。有轨引导小车（RGV）是另一种小车系统，其外形上和AGV非常相似，只是引导装置不同，RGV是由导轨来约束和导引小车运动的。导轨的长度有限（3050m），其优点在于运动速度比AGV 快，可靠性比传送带好，且控制简单，不需要电池驱动。二、传输带系统传输带系统是一种既便宜又可靠的物料传输装置，它能同时运送多个工件。通常在传输带周围有大量的传感器控制装置，这些传感器用来感知托盘的数量和托盘的精确位置，以便使其在系统中正确定位。这些传感器装置和定位技术使得传输带系统日趋复杂，有时传感器及其控制系统的费用甚至超过传输带本身硬件的费用。传输带式样繁多：有高架式、拖链式、皮带传送式、链接式等等，但其控制原理相似，均是用控制逻辑和传感器信息传送来控制。三、机器人 机器人传输装置通常用来完成FMS 中较小的传输任务。工业机器人是一种比较昂贵的输送装置，但由于它的柔性高， 而受到大家的欢迎。对于传统的CNC机床， 只须简单地装载一个新的程序，机器人便可处理一个完全不同的任务。机器人的物理结构比较复杂，它有大量的控制关节，如手腕、臂、机身等，用来实现升降、伸缩和旋转的运动功能；控制系统则更加复杂，许多机器人有一个人工输人的软件包，操作者可以通过编制具体程序使机器人到达一个位置，并记住该位置以及到达该位置的路线。高架机器人是将机器人和传送带的优点集于一身的一种物料传送装置。通常，高架机器人是一个沿着高架导轨移动的机械手，这种装置比机器人快，但柔性却比机器人差些，因为它的传送路径完全由固定的高架导轨而定。在高架导轨上可以定义大量的停靠点，这样可以让机器人成功地定位于不同的装卸点上。四、其它上述三种物料传送装置是当今世界上FMS 常用的物料传送系统，在有些FMS 中，还有其它一些物料传送装置，如支架式起重机、物料叉车等。物料传输系统的选择策略在选择物料传输系统时，必须考虑以下几个特别重要的因素：（1） 物料传输的距离；（2） 物料传输的速度；（3） 物料传输的频率；（4 ）所加物料的体积和重量；（5） 工件定位的精度要求；（6） 物料装置的定位精度；（7） 所需加工零件的种类和数量；（8） 装载工件的工装夹具；（9 ）加工设备的附件的功能和匹配性；（10） 厂房的空间位置约束和FMS 总体布局型式；（11） 物料系统运动路线的柔性和可扩充性；（12） 安全装置和维护要求。在为某一FMS 选择物料传输系统时，需要考虑众多因素来确定哪些物料传输设备是有效的，下面论述一般的选择策略：（1） 如果FMS的物料传输的距离相当长，并且传送的工件的体积也比较大， 两次装载工件的时间间隔较大，那么选择AGV 比较恰当，特别是在系统中有很多装卸站或传输路径几乎是随机的情况下。（2） 如果FMS的物料传输的距离相当大，并且传送的工件的体积也比较大， 而两次装载工件的时间间隔却较小，那么最好进行分批加工，可以通过托盘装置来实现，这样能减少运输的次数。同理，也可以将两个或两个以上的托盘作为一批来运输。（3）如果FMS 的物料传输的频率较高，距离又不太大，传送的路线也比较固定， 那么可以选择传输带装置，同样可以用托盘实现批量运输。（4）如果工件的加工时间比较短，上下料站的距离也比较短，那么就选择智能机器人。（5）如果零件的几何尺寸较小，加工工作站可以作直线布置，传递时间比较短， 那么就选择高架机器人。（6）如果零件的几何尺寸较大，加工工作站可以作直线布置，传递时间比较短，那么就选择RGV。（7）如果零件的几何尺寸较小，加工工作站可以作环型布置，传