自动化生产线安装与调试项目一自动供料机设计与运行PPT课件.ppt

了解自动线及应用 应用于正泰电器股份有限公司的塑壳式断路器自动生产线 包括自动上料 自动铆接 五次通电检查 瞬时特性检查 延时特性检查 自动打标等工序 采用可编程控制器控制 每个单元都有独立的控制 声光报警等功能 采用网络技术将生产线构成一个完善的网络系统 大大提高了劳动生产率和产品质量 1 了解自动线及应用 是某日化厂的自动灌装线 主要完成上料 灌装 封口 检测 打标 包装 码垛等几个生产过程 实现集约化大规模生产的要求 2 了解自动线及应用 图1 15为某包装厂粉粒包装码垛生产线 主要完成了自动供料 自动装袋 自动供袋 自动检测 自动码垛等生产包装过程自动化 采用网络通信监控 数据管理实现控制与管理 3 自动线综合技术 驱动技术网络技术 传感技术控制技术 机械技术 人机接口技术 4 自动化生产线安装与调试 主讲人 杜丽萍 教授 工程师 项目一自动供料机设计与运行 5 项目一自动供料机设计与运行 6 项目一自动供料机设计与运行 7 项目构思 FFS全自动包装码垛生产线 粉料全自动包装码垛生产线 粒料全自动包装码垛生产线 一 自动线的认知 8 项目构思 自动机冲压机的结构示意图 一 自动机的通用结构 9 项目构思 自动机冲压机的结构示意图 一 自动机的通用结构 10 项目构思 二 自动机的控制系统 1 时序控制系统时序控制系统是指按时间先后顺序发出指令进行操纵的一种控制系统 时序控制系统有以下优缺点 1 优点能完成任意复杂的工作循环调整正常后 各执行机构不会互相干涉 分配轴即使转动不均匀 也不会影响各动作的顺序 能保证在规定时间内 严格可靠地完成工作循环 故特别适合于高速自动机械 2 缺点灵活性差 缺乏检查执行机构动作完成与否的装置 故不够安全 2 行程控制系统行程控制系统是按一个动作运行到规定位置的行程信号来控制下一个动作的一种控制系统 行程控制系统优点缺点 1 优点按照 命令 回答 命令 的方式进行控制 因而安全可靠 2 缺点动作持续时间较长 当第一个动作未全部完成时 第二个动作就不能开始 因而循环时间较长 不适合高速自动机械 11 项目构思 三 自动线的定义 特点及应用 人们把按照产品加工工艺过程 用工件储存及传送装置把专用自动机以及辅助机械设备连接起来而形成的 具有独立控制装置的生产系统称作自动生产线 简称自动线或生产线 自动线适宜于如下一些产品生产过程的生产 1 定型 批量大 有一定生产周期的产品 2 产品的结构便于传送 自动上下料 定位和夹紧 自动加工 装配和检测 3 产品结构比较繁杂 加工工序多 工艺路线太长而使得所设计的自动机的子系统太多 结构太复杂 机体太庞大 难以操纵甚至无法保证产品的加工数量及质量 例如缝纫机机头壳体 减速器箱体 发动机箱体等 4 以包装 装配工艺为主的生产过程 例如电池 牙膏类产品的生产 液体 固体物料的称重 填充 包装 汽车 摩托车 电视机组装等 5 因加工方法 手段 环境等因素影响而不宜用自动机进行生产时 可设计成自动线 例如喷漆 清洗 焊接 烘干 热处理等 通过对比分析可知 自动线相当于一台展开布置的或放大了的多工位自动机 12 项目构思 图1 3顺序组合自动线1 自动机2 传送装置3 贮存装置 贮存装置贮料器 四 自动线的组成及分类 13 项目构思 图1 4顺序 平行组合自动线1 自动机2 传送装置 四 自动线的组成及分类 14 项目构思 图1 5矩形 环型自动线1 输送装置2 4 转向装置3 自动机5 随行夹具 四 自动线的组成及分类 15 项目构思 五 自动线的控制系统 自动线是由控制系统操纵着自动线各个组成部分的工艺动作顺序 持续时间 预警 故障诊断和自动维修等 自动线对控制系统有如下一些要求 1 满足自动线工作循环要求并尽可能简单 2 控制系统的构件要可靠耐用 安装正确 调整 维修方便 3 线路布置合理 安全 不能影响自动线整体效果和自动线工作 应在关键部位 对关键工艺参数 如压力 时间 行程等 设置检测装置 以便当发生偶然事故时 及时发讯 报警 局部或全部停车 16 项目构思 图1 6立式框型返回式自动线1 降落机2 下输送装置3 工件4 自动机5 上输送装置6 提升机 六 自动线的实例 17 项目构思 图1 7苹果清洗生产线1 水管架2 输送辊3 尼龙绳4 盛果筐5 盛液槽6 拨果辊7 加热板8 电机及减速器9 撑杆10 轮 六 自动线的实例 18 项目构思 图1 7苹果清洗生产线1 水管架2 输送辊3 尼龙绳4 盛果筐5 盛液槽6 拨果辊7 加热板8 电机及减速器9 撑杆10 轮 六 自动线的实例 19 项目构思 图1 8包装自动线1 称量机2 制袋机3 填料机4 封口机5 重量检测器6 自动选别机7 整形机8 金属物探测机9 传送带 六 自动线的实例 20 项目构思 七 自动机的生产率的分析 生产率是自动机与自动线的重要技术指标 自动机与自动线的生产率的定义 是指单位时间内所能生产产品的数量 它的单位可以是件 min kg min 瓶 min等 自动机的生产率分为三种 理论生产率 自动机械在正常工作状态运转时 单位时间内所生产的产品数量称为理论生产率 常用表示 实际生产率 考虑发生故障 检修或其他因素引起的停机时间之后而算出的单位时间内生产的产品数量 称为自动机械的实际生产率 常用表示 工艺生产率 假定加工对象在自动机械上单位时间内的全部时间都连续接受加工 而没有空行程的损失 这时的生产率就称为自动机械的工艺生产率 常用K表示 按自动机械生产过程的连续与否 自动机械可分为间歇作用型和连续作用型两大类 间歇作用型自动机 第I类自动机 的生产率间歇作用型自动机械的特点是 产品在自动机上的被加工 传送和处理等工作 是间歇周期地进行的 21 项目构思 八 提高自动机与自动线生产线率的途径 1 减少循环内的空程和辅助操作时间自动机械中各工作机构的辅助操作时间占有一定比重 在设计工艺方案时 应力求与基本工艺时间完全或部分重合 不能重合的运动 在保证基本工艺要求条件下 尽量提高其工作速度 或采取快退慢进的运动机构 2 减少基本工艺时间影响生产率的最直接的因素是 只有从采用先进的新工艺着手 才能提高工艺速度 减少工艺时间 3 减少循环外的时间损失为了减少循环外的时间损失 可从以下几方面入手 1 提高刀具或模具的尺寸耐用度 正确选择其材料 表面处理方法 结构和几何参数 制定合理的加工参数等 减少更换和调整工具的时间 2 减少机械设备的调整时间 3 尽量采用能满足自动操纵和连锁保护的电气设备控制系统 减少停机时间和次数 4 加强检修和维护保养工作 避免额外地延长自动机或自动线的停机时间 22 项目构思 九 自动机与自动线的工艺方案选择 工艺方案 产品生产工艺过程形式或种类工艺方案选择得是否合理 将直接影响到自动机或自动线的生产率 产品质量 机器的运动与结构原理 机器工作的可靠性以及机器的技术经济指标 工艺方案选定之后 要绘制出工艺原理图 或称工艺流程图 工艺原理图是设计自动机械的运动系统和结构布局的基础 通常在工艺原理图上应体现以下一些内容 产品的大概特征与组成 从工件到成品 或半成品 的具体工艺方法 工艺过程 工件的运动路线 加工工艺路线 工艺顺序和工位数 工艺操作与辅助操作的顺序和数量 工件在各工位上所要达到的加工状态及要求 执行机构 刀具或工具 与工件的相互位置工艺原理图的绘制方法 23 项目构思 九 自动机与自动线的工艺方案选择 图1 9链条装配工艺原理图 24 项目构思 九 自动机与自动线的工艺方案选择 图1 10化妆品自动灌装工艺原理图 25 项目构思 二 自动供料机结构 26 气动系统的组成气动执行元件 项目构思 三 自动供料机的气动控制系统 27 气动系统的基本组成部分包括哪些呢 请大家根据机器的组成部分先思考一下 机器是由三部分组成 原动机 能量的产生或转换 传动机构 能量的传递 分配和控制 工作机 能量的消耗 气动系统的基本组成部分 压缩空气的产生 压缩空气的传输 压缩空气的消耗 工作机 气动系统的基本组成示意图如下图所示 项目构思 一 气动系统的基本组成 28 由压缩空气的产生和输送系统及压缩空气消耗系统三个主要部分组成 项目构思 一 气动系统的基本组成 29 气压产生装置 分水滤气器 压力控制阀 油雾器 方向控制阀 消声器 流量控制阀 汽缸 气压的传递 分配和控制即输送系统 气压的消耗 项目构思 一 气动系统的基本组成 30 压缩机 把机械能转变为气压能 电动机 给压缩机提供机械能 它是把电能转变成机械能 压力开关 被调节到一个最高压力 停止电动机 最低压力 重新激活电动机 单向阀 阻止压缩空气反方向流动 储气罐 贮存压缩空气 压力表 显示储气罐内的压力 自动排水器 无需人手操作 排掉凝结在储气罐内所有的水 安全阀 当储气罐内的压力超过允许限度 可将压缩空气排出 冷冻式空气干燥器 将压缩空气冷却到零上若干度 以减少系统中的水份 主管道过滤器 它清除主要管道内灰尘 水份和油 主管道过滤器必须具有最小的压力降和油雾分离能力 项目构思 一 气动系统的基本组成 31 压缩空气的分支输出管路 压缩空气要从主管道顶部输出到分支管路 以便偶尔出现的凝结水仍留在主管道里 当压缩空气达到低处时 水传到管子的下部 流入自动排水器内 将凝结水去除 自动排水器 每一根下接管的末端都应有一个排水器 最有效的方法是用一个自动排水器 将留在管道里的水自动排掉 空气处理组件 使压缩空气保持清洁和合适压力 以及加润滑油到需要润滑的另件中以延长这些气动组件的寿命 方向控制阀 通过对气缸两个接口交替地加压和排气 来控制运动的方向 执行组件 把压缩空气的压力能转变为机械能 图标是一个直线气缸 它也可以是回转执行组件或气动马达等 速度控制阀 能简便实现执行组件的无级调速 项目构思 一 气动系统的基本组成 32 空气压缩机 Aircompressor 1 空压机是气压发生装置 空压机将电机或内燃机的机械能转化为压缩空气的压力能 2 按工作原理分类 可分为容积式空压机和速度式空压机 容积式空压机的工作原理是压缩空压机中气体的体积 使单位体积内空气分子的密度增加以提高压缩空气的压力 速度式空压机的工作原理是提高气体分子的运动速度以此增加气体的动能 然后将气体分子的动能转化为压力能以提高压缩空气的压力 3 空气压缩机分为往复式与回转式两大类 往复式可细分为活塞式与膜片式 回转式可细分为叶片式与螺杆式 项目构思 一 气动系统的基本组成 33 4 按空压机输出压力大小分类低压空压机0 2 1 0MPa中压空压机1 0 10MPa高压空压机10 100MPa超高压空压机 100MPa5 按空压机输出流量 排量 分类微型 1m3 Min小型1 10m3 Min中型10 100m3 Min大型 100m3 Min 项目构思 一 气动系统的基本组成 34 气压发生装置 项目构思 一 气动系统的基本组成 35 空压机的工作原理 1 常见的空压机有活塞式空压机 叶片式空压机和螺杆式空压机三种 下图为单级活塞式空压机工作原理 项目构思 一 气动系统的基本组成 图1 18活塞式空气压缩机的工作原理1 杆2 活塞3 排气阀4 进气阀5 气缸 36 空压机的工作原理 1 单级活塞式空压机通常用于需要 0 3 0 7 Mpa压力范围的系统 在单级压缩机中 若空气压力超过0 6Mpa 产生的过热将大大地降低压缩机的效率 故当输出压力较高时 应采取多级压缩 2 多级压缩可降低排气温度 节省压缩功 提高容积效率 增加压缩气体排气量 下面介绍多级空压机工作原理 项目构思 一 气动系统的基本组成 37 压缩空气的过虑装置 1 主管道过滤器 安装在主要管路中 主管道过滤器必须具有最小的压力降和油雾分离能力 它能清除管道内的灰尘 水份和油 这种过滤器的滤芯一般是快速更换型滤芯 过滤精度一般为3 5um 滤芯是由合成纤维制成 由于纤维以矩阵形式排列 38 压缩空气的过虑装置 1 主管道过滤器 39 压缩空气的过虑装置 2 标准过滤器标准过滤器主要是指安装在气动回路上 压缩空气从入口进入过滤器内部后 因导流板1 旋风叶片 的导向 产生了强烈的旋转 在离心力作用下 压缩空气中混有的大颗粒固体杂质和液态水滴等被甩到滤杯4的内表面上 在重力作用下沿壁面沉降至底部 然后 经过这样预净化的压缩空气通过滤芯流出 进一步清除其中颗粒较小的固态粒子 清洁的空气便从出口输出 挡水板的作用是防止已积存在滤杯中的冷凝水再混入气流中 定期打开排水阀6 放掉积存的油 水和杂质 标准过滤器的过滤精度为5um 为防止造成二次污染 滤杯中的水每天都应该是排空的 40 压缩空气的过虑装置 2 标准过滤器 41 压缩空气的过虑装置 3 自动排水器 Waterseparator 自动排水器用来自动排出管道 气罐 过滤器滤杯等最下端的积水 由于气动技术的广泛应用 靠人工的方法进行定期排污已变得不可靠 而且有些场合也不便于人工操作 因此自动排污装置得到广泛应用 自动排水器可作为单独的元件安装在净化设备的排污口处 也可内置安装在过滤器等元件的壳体内 底部 42 压缩空气的过虑装置 3 自动排水器 Waterseparator 浮子式自动排水器 43 压缩空气的过虑装置 电机驱动自动排水器 44 压缩空气的调压装置 所有的气动系统均有一个最适合的工作压力 而在各种气动系统中 皆可出现或多或少的压力波动 气动与液压传动不同 一个气源系统输出的压缩空气通常可供多台气动装置使用 气源系统输出的空气压力都高于每台装置所需的压力 且压力波动较大 如果压力过高 将造成能量的损失并增加损耗 过低的压力则出力不足 造成不良效率 例如空压机的开启与关闭所产生的压力波动对系统的功能会产生不良影响 因此每台气动装置的供气压力都需要用减压阀减压 并保持稳定 对于低压控制系统 如气动测量 除用减压阀减压外 还需用精密减压阀以获得更稳定的供气压力 45 压缩空气的调压装置 1 减压阀减压阀的作用是将较高的输入压力调到规定的输出压力 并能保持输出压力稳定 不受空气流量变化及气源压力波动的影响 减压阀的调压方式有直动式和先导式两种 直动式是借助弹簧力直接操纵的调压方式 先导式是用预先调整好的气压来代替直动式调压弹簧进行调压的 一般先导式减压阀的流量特性比直动式好 直动式减压阀通径小于20 25mm 输出压力在0 1 0MPa范围内最为适当 超出这个范围应选用先导式 46 压缩空气的调压装置 直动式减压阀 47 压缩空气的调压装置 2 先导式减压阀 先导式减压阀是使用预先调整好压力的空气来代替调压弹簧进行调压的 其调节原理和主阀部分的结构与直动式减压阀相同 先导式减压阀的调压空气一般是由小型的直动式减压阀供给的 若将这个小型直动式减压阀与主阀合成一体 则称为内部先导式减压阀 若将它与主阀分离 则称为外部先导式减压阀 它可以实现远距离控制 48 2 先导式减压阀 压缩空气的调压装置 49 1 使压缩空气产生油雾主要由油雾器来完成 油雾器是以压缩空气为动力 将润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中 使该压缩空气具有润滑气动元件的能力 目前 气动控制系统中的控制阀 气缸和气马达主要是靠带有油雾的压缩空气来实现润滑的 其优点是方便 干净 润滑质量高 2 普通型油雾器也称为全量式油雾器 把雾化后的油雾全部随压缩空气输出 油雾粒径约为20um 普通型油雾器又分为固定节流式和自动节流式两种 前者输出的油雾浓度随空气的流量变化而变化 后者输出的油雾浓度基本保持恒定 不随空气流量的变化而变化 压缩空气的润滑装置 50 固定节流式普通型油雾器 压缩空气的润滑装置 51 截止阀 52 对于现代气动组件 润滑不一定是必需的 它们可不需供油润滑而长期工作 这些组件的寿命和特性完全是满足现代机械制造高频率的需要 不需供油润滑 系统的优点包括 a 节省润滑设备 润滑油和维护时加油等成本 b 是最清洁卫生的系统 如在粮食和药品工业中特别重要 c 油不混入到大气中 得到健康和安全的工作环境 压缩空气的润滑装置 53 但在要求机件作极高速运动的地方或在气缸口径较大 大约25mm以上 时应采用油雾润滑并尽可能将油雾器直接安装于气缸供气管道上 当然 加油量不能过大 否则将发生下列问题 零部件由于加油过多产生故障对周围环境产生油雾污染设备长期停用后发生零部件结胶给正确调整油雾器造成困难那些由压缩机在产生压缩空气时带入的杂质油则是不能用作为控制系统组件的润滑油的 压缩空气的润滑装置 54 油雾器在使用中一定要垂直安装 它可以单独使用 也可以和空气过滤器 减压阀 油雾器三件联合使用 组成气源调节装置 通常称之为气动三联件 使之具有过滤 减压和油雾润滑的功能 联合使用时 其连接顺序应为空气过滤器一减压阀一油雾器 不能颠倒 安装时气源调节装置应尽量靠近气动设备附近 距离不应大于5m 气动三联件 Airserviceunit 的工作原理图如图 外形图及图形符号如图所示 压缩空气的润滑装置 55 气动三联件FRL 56 气动三联件 FRL FilterRegulatorLubricator 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 普通气缸是指缸筒内只有一个活塞和一个活塞杆的气缸 有单作用和双作用气缸两种 三 标准双作用直线气缸 项目构思 图1 32双作用气缸工作示意图 67 双作用气缸动作原理 Double actingcylinders 典型气缸的介绍 普通气缸 68 三 标准双作用直线气缸 项目构思 图1 33节流阀连接和调整原理示意图 69 三 标准双作用直线气缸 项目构思 图1 34带限出型气缸节流阀气缸外观 70 四 单电控电磁换向阀 电磁阀组 项目构思 图1 35单电控电磁换向阀的工作原理 71 四 单电控电磁换向阀 电磁阀组 项目构思 图1 36单电控电磁换向阀的图形符号 图1 37电磁阀组结构示意图 72 四 传感器 一 磁性开关 项目构思 图1 38带磁性开关气缸的工作原理图 图1 39磁性开关内部电路 73 四 传感器 二 电感式接近开关 项目构思 图1 40电感式接近传感器工作原理 图1 41自动供料机上的电感式传感器 74 四 传感器 二 电感式接近开关 项目构思 图1 42安装距离注意说明 75 四 传感器 三 漫射式光电接近开关 项目构思 图1 43光电式接近开关 76 四 传感器 三 漫射式光电接近开关 项目构思 图1 44CX 441 E3Z L61 光电开关的外形和调节旋钮 显示灯 图1 45CX 441 E3Z L61 光电开关电路原理图 图1 46MHT15 N2317光电开关外形 77 五 常用低压电器元件 项目构思 图1 48装置侧的接线端口图1 49PLC侧的接线端口 图1 50按钮指示灯模块 78 一 自动供料机零部件结构测绘设计 项目设计 图1 51自动供料机组件 79 二 气动控制回路设计 项目设计 设计要求 气动控制回路的工作原理要求 用1A和2A分别表示推料气缸和顶料气缸 用1B1和1B2分别表示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分别表示安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关 1Y1和2Y1分别表示控制推料缸和顶料缸的电磁阀的电磁控制端 通常 这两个气缸的初始位置均设定在缩回状态 80 表1 5自动供料机的气动控制回路图设计记录单 项目设计 81 三 电气控制回路设计 项目设计 电气控制回路的设计包括PLC电源接线图及装置侧端口信号端子的分配 在自动供料机装置侧完成各传感器 电磁阀 电源端子等引线到装置侧接线端口之间的接线 在PLC侧进行电源连接 I O点接线等 82 表1 7自动供料机PLC的I O信号表 项目设计 83 表1 8自动供料机的电气控制回路图设计记录单 项目设计 84 四 PLC程序设计 项目设计 具体的控制要求为 1 设备上电和气源接通后 若工作站的两个气缸均处于缩回位置 且料仓内有足够的待加工工件 则 正常工作 指示灯HL1常亮 表示设备准备好 否则 该指示灯以1Hz频率闪烁 若设备准备好 按下启动按钮 工作站启动 设备运行 指示灯HL2常亮 启动后 若出料台上没有工件 则应把工件推到出料台上 出料台上的工件被人工取出后 若没有停止信号 则进行下一次推出工件操作 2 若在运行中按下停止按钮 则在完成本工作周期任务后 各工作站停止工作 HL2指示灯熄灭 3 若在运行中料仓内工件不足 则工作站继续工作 但 正常工作 指示灯HL1以1Hz的频率闪烁 设备运行 指示灯HL2保持常亮 若料仓内没有工件 则HL1指示灯和HL2指示灯均以2Hz频率闪烁 工作站在完成本周期任务后停止 除非向料仓补充足够的工件 工作站不能再启动 根据以上设计要求 设计自动供料机的工艺流程图 85 一 机械结构安装 项目实现 图1 52连接成整体支架 图1 53T型槽安装 86 一 机械结构安装 项目实现 图1 54锁紧螺母四条边平行位置 图1 55固定物料板 87 一 机械结构安装 项目实现 图1 56节流阀与各气缸的锁紧 图1 57总体连接 88 一 机械结构安装 项目实现 图1 56节流阀与各气缸的锁紧 图1 57总体连接 注意 气缸安装板和铝合金型材支撑架的连接 是靠预先在特定位置的铝型材 T 型槽中放置预留与之相配的螺母 因此在对该部分的铝合金型材进行连接时 一定要在相应的位置放置相应的螺母 如果没有放置螺母或没有放置足够多的螺母 将造成无法安装或安装不可靠 89 一 机械结构安装 项目实现 图1 58装料管敲入底座方式 图1 59完成安装 注意 机械机构固定在底板上的时候 需要将底板移动到操作台的边缘 螺栓从底板的反面拧入 将底板和机械机构部分的支撑型材连接起来 底板和支撑型材的连接如图1 60所示 90 二 气路连接和调试 项目实现 连接步骤 从汇流排开始 按照设计的气动控制回路原理图连接电磁阀 气缸 连接时注意气管走向应按序排布 均匀美观 不能交叉 打折 气管要在快速接头中插紧 不能够有漏气现象 气路调试包括 1 用电磁阀上的手动换向加锁钮验证顶料气缸和推料气缸的初始位置