模块化生产线第六站机械传动部分设计论文

机电一体化综合训练 个人实习报告 姓名： 学号： 实验组： 模块化生产线第六 站 机械传动部分 指导教师： 成绩： 摘 要 ： 模块化生产 系统是一个将机械结构、气动技术、液压技术、电气控制技术、传感技术、可编程序控制器技术以至网络控制合为技术充分融一体的模块化系统 。 系统 中的元器件均选用实际的工业元件，无论是机械结构还是控制系统，都采用统一的标准接口，使整个系统实现完全的模块化，具有极强的柔韧性，可非常方便地进行拆装、组合、互换、扩展 。 每一个工作单元都具有各自独立的 制，它 既 可以独立工作，又可以任意组合构成规模不同的系统。实现站与站之间的相互配合、通讯 。 每一个工作单元都应具有自己的控制信号输入及 制板。使得每一个工作单元都能独立构成一个系统。并能够方便的与计算机连接，实现数据的传输等功能。 关键字 ： 模块化 ； 产线；触摸屏 目录 一、实习目的及要求 . - 1 - 的 . - 1 - 求 . - 1 - 二、模块化生产线概述 . - 2 - 述 . - 2 - 统工艺流程图 . - 3 - 三、任务分配 . - 3 - 四、机械传动部分 . - 4 - 习环境 . - 4 - 件环境 . - 4 - 件环境 . - 5 - 习内容 . - 5 - 习过程 . - 5 - 站机械部分的组成 . - 5 - 站机械部分工作原理 . - 5 - 构简图分析与绘制 . - 6 - 装配图 . - 8 - 五、触摸屏部分 . - 8 - 摸屏技术的了解 . - 8 - 站触摸屏型号 . - 9 - 摸屏工作界面 . - 10 - 六、存在的问题及解决方案 . - 11 - 七、实习总结 . - 11 - 参考文献 . - 12 - 机电一体化训练 - 1 - 一、实习目的及要求 通过对模块化生产系统的实际参观、操作、测绘、制图、编程设计和运行工作，掌握模块生产系统各部分的功能、结构、工作原理和设计方法。模块生产系统的设计训练是综合性的系统工程设计，是机械、气压和电子技术各专业协同合作的结晶，也是培养同学们团队精神的训练。 的 1. 通过实际操作，熟知机电一体化系统的基本结构 要素，了解机电一体化的相关技术。 2. 剖析模块生产系统中各机械部分的工作原理及功能、机械结构和传动方式 ,绘制工作原理图、主要部件 图及其装配图，并在此基础上加以改进。 3. 剖析模块生产系统的气压传动过程，熟悉气压传动的基本元件和回路，绘制各工作站气压传动回路工作原理图，在理论分析的基础上能正确的选择各组成元件；了解各种传感器的基本结构、工作原理、特性及应用。 4. 测试、分析模块生产系统的电气控制电路，绘制电路控制原理图和电气控制原理框图。 5. 熟练掌握三菱 编程软件，和触摸屏组态软件。 6. 运用可编程序控制器编程软件，设计新的控制方式，编制新的控制程序并能实现机构的合理运动。 7. 学习各单元之间的通信方法和系统调试。 8. 通过本模拟生产线的拆装，掌握完整的生产线的安装调试。 9. 增强团队精神。 求 1. 根据实习任务安排，制订工作计划（设计和调试）。 2. 充分熟悉本生产线各单元的机构结构，传感器和气动元件，及各电器部件的布置。 3. 根据各单元的电器布置及接线，画出各站的电气原理图。 4. 手动操作气阀，观察各单元气缸的工作过程。 5. 写出各单元的所用气缸、气阀、传感器、 有关电器元件的型号和数量（写出明机电一体化训练 - 2 - 细表）。 6. 根据实习时间分阶段进行各单站的编程、安装、调试，主要完成各单元的单联的动作。在此之后，还可编一些小程序，了解气缸和气阀的动作，及传感器的开关特性。 7. 选择数据通信方式，（ I O 通信或 485 串行通信），完成各站间数据传递和运动配合的控制，进行系统调试。 8. 在认真消化本模拟生产线的基础上，分解、安装和调试该模拟生产线。 二、模块化生产线概述 述 该模拟生产线是由独立的六个工作站相互连接而成。它们分别是上料检测站、搬运站、加工检测站、安装站、安 装搬运站和分类站。这六个站连接成生产线后可完成工件类别的检测、加工、搬运、安装和分类。 上料检测站 回转上料台将工件依次送到检测工位 提升装置将工件提升并检测工件颜色 搬运站 将工件从上站搬运至下一站 加工站 用回转台将工件在四个工位间转换 钻孔单元打孔 检测单元检测正、次品 安装站 选择要安装工件的料仓 将工件从料仓中推出 将工件安装到位 安装搬运站 机电一体化训练 - 3 - 正品：将上站正品工件拿起放入安装工位 将安装好工件拿起放下站 次品：将上站次品工件拿起放人堆放次品处 分类站 按工件类型分类 将 工件推入库房 具体工件在生产线上从一站到另一站的物流加工的传递过程： 上料检测站将大工件按顺序排好后提升传送，搬运站将大工件从上料检测站搬至加工站，加工站将大工件加工并检测被加工的工件，产生成品或废品信息，通知下站，安装搬运站将成品送至安装工位，安装站再将小工件装入大工件中，最后，由安装搬运站再将安装好的工件送至分类站，分类站将工件按类送入相应的料仓并统计工件的数量和总量，如加工站有废品产生，则安装搬运站将废品直接送入废品收料站。 统工艺流程图 图表 1 系统工艺流程图 三、任务分配 在通过对本次实习目的的深入分析和了解，本组经过讨论，按照自愿以及推选的办法，把本站的本组的实习分成了 3个部分，让本组的每一个成员承担一部分，既让每个成员都能够在本次实习之中得到锻炼，又能够考虑到团队协作，增强大家的团队协作能力。 具体的分配如下： 要承担本站 试。 机电一体化训练 - 4 - 要承担本站气动回路部分的分析和气动回路图的绘制，以及传感器资料的查询。 要承担机械传动部分的装配图绘制和触摸屏界面绘制。 四、机械传动部分 习环境 件环境 1. 步进电机：一个完整的步进系统应包括：步进电机、步进电机驱动器、电源、控制器（另加脉冲发生器）。 2. 汽缸：本站中只在工件入仓部分由汽缸实现，汽缸运动则由 3. 传感器：本站中的传感器主要有 2个电磁式传感器（安装在汽缸上）和 3个电感式传感器（实现工作台的复位和纵轴限位）。 4. 计算机连接，在计算机中对程序进行编制或修改，即可改变工作台的运行方式。 5. 触摸屏：本站采用的是三菱公司生产的三菱 。三菱 ，可与计算机、 对 以显示制作的画面 示显示终端）预置的内容；可通过 N/将显示屏作为触摸键行使开关功能。 6. 控制面板：本站控制面板有五个按钮开，二个选择开关和一个急停开关。 各开关的控制功能定义为： 带灯按钮 绿色：开始 带灯按钮 黄色：复位 按 钮 黄色：特殊功能按钮 两位旋钮 黑色：自动手动 两位旋钮 黑色 ：单站联网 带灯按钮 红色：停止报警 带灯按钮 绿色：上电 急停按钮 红色：急停 机电一体化训练 - 5 - 7. 其他部分：控制端子、通信端子、执行端子以及电源控制端子。 件环境 分为两部分： 习内容 （ 1）熟悉各站机械部分的组成、工作原理。了解所研究系统的工作原理及其所能够实现的功能。 （ 2）各站项目小组绘制相应工作站机械部分的工作原理图。从机械结构和传动方式的角度来考虑，选择合适的线条和符号，在选定投影面的基础上绘制出整个系统的机构运动示意图。 （ 3）绘制出所研究系统 的“类装配图”。 （ 4）对所研究机构进行结构、运动和动力分析，指出设计的优缺点并能够提出相应的改进方案。 习过程 站机械部分的组成 横向移动部分：横向步进电机、横向光杠、横向丝杠，横向滑块 纵向移动部分：纵向步进电机、纵向光杠、纵向丝杠，纵向滑块 固定支撑部分：底座、底板、侧板、托板、电磁传感器支架 推力气缸部分：气缸、推杆 站机械部分工作原理 接收前站信息，由两部步进电机把合格工件按颜色种类分别推入 12 个仓位。其中上下电机按种类输送合格工件到仓位，左右电机控制放入每个仓位的 合格工件的数量。液晶触摸屏显示各仓位储存的工件种类和数量，显示分类站控制程序清单。 当推力气缸部分处于零位时，系统判断是否有工件送到，在这其中，工件是否送到是由前一站的传感器检测后传递的，一旦前一站的动作完成，这个信息就会送到本站，如果没有则继续等待，若前站工件已经送达，则根据前各站所提供的信息综合判断工件类型，并根据工件类型以及程序设定的库存顺序确定其在仓库中的库存位置（即 X、 然后由 出控制命令，控制命令传送到步进电机驱动器，由驱动器输出与控制命令相对应的方波序列，驱动步进电机工作，其中 ，方波的脉冲频率决定了电机机电一体化训练 - 6 - 转动的快慢，从而决定了丝杠旋转的快慢，最终决定了产品分类存放的速度。步进电机带动丝杠转动时，利用螺纹副机构将丝杠的转动转化为 X、 Y 轴方向上的移动，以使推力气缸和托盘到达指定位置。当托盘到达指定位置， 出控制命令控制二位五通电磁换向阀的线圈得电，电磁阀动作，压缩气体进入气缸，活塞杆接着动作，把物品运到指定位置，待工件入库完毕推杆返回初始位置后， 出控制命令，步进电机开始工作，带动螺纹丝杠机构使托板机构回到零位，等待下一步信息指示。 图表 2 工作原理图 构简图分析与绘制 （ 1）机械结构简图绘制主要是通过运动副和驱动元件来实现机械运动的表达。系统用到的运动副主要有：转动副，滑动副（由转动转化为滑动）；驱动元件主要有：步进电机、推力气缸等。 （ 2）机构简图 机电一体化训练 - 7 - 图表 3 分类站机构简图 （ 3）气动回路图 图表 4 气动回路图 1：气缸 2：电磁换向阀 3：气泵 通过电磁换向阀控制气缸左右两腔的进排气顺序，气体压力推动活塞左右移动，进 而带动推杆实现推杆的伸出与缩回 机电一体化训练 - 8 - 装配图 五、触摸屏部分 摸屏技术的了解 触摸屏技术都是依靠控制器来工作的，甚至有的触摸屏本身就是一套控制器，各自的定位原理和各自所用的控制器决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。 在经过对其资料的查询，认为不同的 触摸屏 有着不同的原理。例如 电阻式触摸屏 的基本原理如下： 电阻式触摸屏利用压力感应进行控制。其主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明的金属氧化物 (导 电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防划伤的塑料层 (其内表面也涂有一层 层 ),在他们之间有许多细小的（大约 1/1000英寸）透明间隔点把两层 电层隔开绝缘。当手指触摸屏幕时，平常相互绝缘的两层导电层就在触摸点位置有了一个接触，因其中一面导电层接通 Y 轴方向的 5V 均匀电压场，使得侦测层的电压由零变为非零，控制器侦测到这个接通后，进行 A/D 转换，并机电一体化训练 - 9 - 将得到的电压值与 5V 相比即可得触摸点的 Y 轴坐标，同理得出 X 轴的坐标，这就是所有电阻技术触摸屏共同的最基本原理。 当然，触摸屏的的分类，还有 红外线式触摸屏 、 电容式触摸屏 、 表面声波触摸屏 等。各自的原理，如下： 红外线触摸屏原理很简单，只是在显示器上加上光点距架框，无需在屏幕表面加上涂层或接驳控制器。光点距架框的四边排列了红外线发射管及接收管，在屏幕表面形成一个红外线网。用户以手指触摸屏幕某一点，便会挡住经过该位置的横竖两条红外线，计算机便可即时算出触摸点位置。红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰，适宜某些恶劣的环境条件。其主要优点是价格低廉、安装方便、不需要卡或其它任何控制器，可以用在各档次的计算机上。不过，由于只是在普通屏幕增加了框架，在使用过程中架框四周的红 外线发射管及接收管很容易损坏，且分辨率较低。 电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。用户触摸屏幕时，由于人体电场，手指与导体 层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器，更有效地防止外在环境因 素对触摸屏造成影响，就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。 表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在是等离子显示器屏幕的前面。这块玻璃平板只是一块纯粹的强化玻璃，区别于其它触摸屏技术是没有任何贴膜和覆盖层。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。玻璃屏的四个周边则刻有 45 角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。 站触摸屏型号 在本站的触摸屏应用中，是采用的 三菱公司生产的三菱 。 机电一体化训练 - 10 - 三菱 ，可与计算机、 接连接，可对 软件进行监视的同时显示数据变化；可以显示制作的画面 示显示终端）预置的内容；可通过 操作编程的位元件；可将显示屏作为触摸键行使开关功能。 电源： 4V 通信接口：两个 D 型 9 针插座，分别接计算机（ 接器）和接器）。也可以接打印机。 显示 320 240 象素的图象，字符串 40 15 行。 摸屏工作界面 图表 5 欢迎界面 图表 6 工件统计 机电一体化训练 - 11 - 图表 7 入库 六、其他方案讨论 （ 1）问题：本站缺乏灵活性，得到前站（安装搬运站）机械手运行到本站工件托盘后离开信号，而不是得到确定的工件到位信号，电机即运转，导致电机空转情况发生，造成能源浪费。 解决方案：可以在托盘上安装一个压力传感器来准确检测是否有工件到达，将该信号传到 而控制电机是否运行。同时要对本站的 序进行适当的修改。 （ 2）问题：分类站工 作台运行速度不能很好地配合前几站的工作节奏，使系统整体的效率下降。 解决方案：对 序做相应的修改，提高