《自动化设备与技术应用实践教程》教学课件11成品和废品分拣及废品输送单元的安装与调试

第十一章成品和废品分拣及废品输送单元的安装与调试自动化设备及生产线的应用与维护目录11.1单元简介11.2任务一：设备选型11.3任务二：硬件安装与调试11.4任务三：软件编程与调试211.1单元简介分拣单元是YL-221柔性生产线的第六个站，该站通过对输送机的启停控制，利用限位装置和相应的传感器检测装置，实现了对托盘的定位控制和废品工件的分拣过程，并通过延时启动输送机将空托盘和成品分别输送给下一个入库站，同时启动系统周而复始反复工作。311.1单元简介分拣单元是由S7-200PLC控制部分、输送机部分、4自由度分拣机械手传动装置部分及整体框架平台部分等组成。控制部分实现对输送机部分和分拣机械手传动装置部分的闭环控制；输送机主要实现对托盘的输送和定位停止；分拣机械手传动装置主要根据托盘的到位停车状况，首先将成品或废品抓起，实现成品或废品与托盘的分离，然后启动输送机将托盘送出本站，同时分拣机械手根据成品或废品情况选择两种状况，如果是废品直接由分拣机械手送入废品存放溜槽，然后机械手返回初始位，等待下一个送料托盘的到来。如果是成品，则需要将输送完托盘的输送机再一次停止，待机械手将成品旋转90°放在皮带上后，再重新启动输送机，将成品送到下一个入库站。411.1单元简介11.1.1结构传动原理4自由度机械手分拣装置传动结构，传送带将托盘输送到限位气缸定位点，托盘底部的金属板使托盘检测传感器动作后，使输送机停止，此时处于原始位的机械手，其爪张开并下降将工件夹紧，夹紧工件后的机械手延时抬起，同时托盘限位气缸动作解除限位，待工件脱离托盘后，输送机运行，将托盘送出分拣；机械手将抓起的工件，根据工件的检验结果采用两种动作方式。一是当工件为废品时，抓起工件的机械手，利用水平移动气缸将工件横移到废品槽位置后，爪放松使废品直接落入废品槽，然后机械手退回原位，使系统进入下一个循环的分拣过程。511.1单元简介11.1.1结构传动原理二是当工件为成品时，首先要再次停止输送机运行，使皮带机处于静止状态，而抓起工件的机械手，将工件旋转90°后，利用垂直移动气缸将工件下降到皮带机上，然后爪松开，松开工件的爪利用垂直移动气缸提升至原位高度后，再将爪旋转到原位角度，同时输送机运行将工件送到下一入库站，并是系统进入下一个循环的分拣过程。该单元应按执行元件、控制元件、检测元件、主控单元、动力源、本体等结构组成形式进行分析。611.1单元简介执行元件：输送用直流电机，限位气缸，爪气缸，腕气缸，垂直移动气缸，水平移动气缸；控制元件：输送机电机的开关控制元件可选用接触器；气缸控制元件选用二位五通单控电磁阀，实际过程中爪气缸应选用二位五通双控电磁阀，可保证断电后的夹紧。检测元件：托盘检测用电感式传感器，气缸前后限位检测用电磁传感器，工件成品和废品检测传感器（增加）；主控单元：可采用S7-200CPU226，I：24/O：16。动力源：单相50Hz220V交流电源，24V直流电源，0.7MPa气源。本体：平台，输送机机架，机械手气动传动装置及支架。711.1单元简介11.1.2工作过程8图11-6分拣单元工作流程图11.2任务一：设备选型11.2.1主回路的设计9图11-7分拣单元主回路11.2任务一：设备选型11.2.2控制回路的设计（1）I/O分配表10表11-1I/O分配表输入输出I0.0启动按钮SB1Q0.0KM1输送机电机接触器I0.1停止按钮SB2Q0.1YV1爪气缸二位五通单控电磁阀I0.2急停按钮SB3Q0.2YV2腕马达二位五通单控电磁阀I0.3托盘检测Q0.3YV3垂直气缸二位五通单控电磁阀I0.4限位气缸限位检测Q0.4WV4水平气缸二位五通单控电磁阀I0.5限位气缸放行检测Q0.5YV5限位气缸二位五通单控电磁阀I0.6爪气缸夹紧检测Q0.6

I0.7爪气缸放松检测

I1.0腕马达左位检测

I1.1腕马达右位检测

I1.2垂直气缸上位检测

I1.3垂直气缸下位检测

I1.4水平气缸左位检测

I1.5水平气缸右位检测

I1.6工件成/废品检测（增）

11.2任务一：设备选型11.2.2控制回路的设计（2）PLC硬件接线图11图11-8PLC硬件接线图11.2任务一：设备选型11.2.3执行元件的选型设备选型12表11-4设备选型表序号名称型号规格数量备注1输送电机M170ZYT002+80JB40H1024V/50W，2.7A11000r/min2输送电机M270ZYT002+80JB40H1024V/50W，2.7A11000r/min3限位气缸SC（方）25mm×2001接头PC-64水平气缸SC（方）40mm×600无杆1接头PC-65垂直气缸SC（方）40mm×5001接头PC-66腕摆动马达SC（方）90°回转1接头PC-67爪夹紧气缸SC（方）32mm×1001接头PC-6自制11.2任务一：设备选型11.2.4控制元件的选型1.接触器的选型13表11-5接触器选型表参数与名称输送电机接触器KM1电磁挡铁接触器KM2备注负载电流2.7A2.0A

负载类型DC-2，（1.25～1.5）VDC-2，（1.25～1.5）V接触器的选型系数工作制短时短时

操作频率≤120/h≤120/h

额定工作电压24V24V接触器线圈额定工作电流4.05A3.00A选型计算最大电流11.2任务一：设备选型11.2.4控制元件的选型2.气动方向控制阀的选择14表11-6接触器选型表参数与名称限位气缸水平气缸垂直气缸腕摆动马达爪夹紧气缸压力范围工作压力满足（0.15～0.7）MPa流量接管满足流量口径Φ6控制形式二位单控阀二位单控阀二位单控阀二位单控阀二位单控阀使用环境室内常温室内常温室内常温室内常温室内常温线圈电压24V24V24V24V24V型号SMCSY5120-5LZ-C611.2任务一：设备选型11.2.4控制元件的选型3.设备选型15表11-7设备选型表序号名称型号规格数量备注1接触器KM1ZD13F-24V-5A线圈：0.9W/24V1触点：5A/250VAC/30VDC2电磁阀YV1SMCSY5120-5LZ-C6线圈：0.9W/24V1

3电磁阀YV2SMCSY5120-5LZ-C6线圈：0.9W/24V1

4电磁阀YV3SMCSY5120-5LZ-C6线圈：0.9W/24V1

5电磁阀YV4SMCSY5120-5LZ-C6线圈：0.9W/24V1

6电磁阀YV5SMCSY5120-5LZ-C6线圈：0.9W/24V1

7停止按钮SB1LA19-11/红安装孔：Φ24.51触点：5A/380VAC/220VDC8启动按钮SB2LA19-11/绿安装孔：Φ24.51触点：5A/380VAC/220VDC9急停按钮SB3LA19-11J/红安装孔：Φ24.51触点：5A/380VAC/220VDC11.2任务一：设备选型11.2.5主控单元的选型16表11-8PLC选型表序号名称型号规格数量备注1PLCS7-200CPU226

DC/DC/DC1I：24O：1611.2任务一：设备选型11.2.6检测单元的选型1.选型17表11-9选型表参数与名称托盘检测各气缸限位检测腕检测爪检测检测对象铁磁金属板磁性环铁磁金属磁性环检测距离≥2mm≥2mm≥2mm≥2mm检测滞后时间≤2ms≤2ms≤2ms≤2ms检测频率≤10ms≤10ms≤10ms≤10ms温度常温常温常温常温湿度

亮度室内室内室内室内安装方式支架支架支架支架干扰因素无无无无传感器种类电感式电磁式电感式电磁式电源电压24V24V24V24V11.2任务一：设备选型11.2.6检测单元的选型2.选型汇总18表11-10设备选型表序号名称型号规格数量备注1电感式接近开关Ni10-Q25-AP6XDC24V1托盘检测距离30mm2电感式接近开关Ni10-Q25-AP6XDC24V1检测距离5mm3电磁式接近开关TCK与开关气缸配套DC24V3气缸到位检测11.2任务一：设备选型11.2.7动力源的选型1.电源选型19表11-11设备选型表序号名称型号规格数量备注1稳压电源VC型号S-250-2424V，10A1

2断路器SQ1DZ47-63/2PC3C照明类（7～10）脱扣电流为3A150Hz/230V3断路器SQ2DZ47-63Z/2PD5D电机类（10～14）脱扣电流为5A1125V4断路器SQ3DZ47-63Z/2PB2B电子类（3～5）脱扣电流为2A1125V5熔断器FU1FS-101熔芯额定电流为5A1DC24V6熔断器FU2FS-101熔芯额定电流为2A1DC24V7熔断器FU3FS-101熔芯额定电流为6A1DC24V11.3任务二：硬件安装与调试硬件部分的安装调试，主要对机械手和废料槽、输送机、平台等范围内的执行元件和检测元件进行相应调整，包括立柱、支架、平台、护板、原件安装支架、受力基座、运动平面、活动连杆和铰链、齿轮和皮带及链条的传动副、回转轴等的直线度、平面度、垂直度、受力配合的平衡度、螺栓和螺母及垫圈的连接松紧度、孔和轴公差配合的过盈或间隙或过渡等变动量的合理性、运动副过渡摩擦和过渡振动的消除、各执行元件的运动范围、各检测用传感器的感应距离、屏蔽接地、安全接地等方面，在安装或检修过程中，要进行合理的调整和处理。2011.3任务二：硬件安装与调试11.3.1本体结构安装与调整对分拣单元的输送机电机、四自由度气动机械手、限位气缸等进行手动控制模式，通过各执行元件的独立运行过程，检查其存在的问题。对平台、输送机、分拣装置和废料槽等的机架整体的平面性和直线性进行调整和紧固，防止托盘运行过程中卡死在前后设备的连接处，可通过加垫铁、铜皮、减振橡胶垫等方式进行消除；对分拣装置和废料槽的中心点进行定位调整，要求工件和废料滑槽及输送机的中心线落入后重合；检查各回转装置的轴承是否运动自如，如有发热、振动、噪声等现象，应对轴承更换；对各相关紧固螺丝进行松紧度检查，防止振动引起整体机架的抖动和噪声。2111.3任务二：硬件安装与调试11.3.2执行原件的安装与调整对输送机电机进行调整，检查回转部位是否有振动、噪声、发热等问题，是否需要润滑或进行轴承更换；调整和紧固皮带轮，防止皮带轮与轴有不垂直、松动等问题；检查皮带轮的平面性，避免造成轨迹运动范围大和运动受力问题；调整主动皮带轮和从动皮带轮的直线型，要求两皮带轮运动在一个平面。对4自由度机械手各执行气缸进行调整，检查爪气缸的夹紧与放松是否灵活可靠，左右爪夹在夹紧与放松过程中是否保持对称和不变形，设置放松状态为原位状态；检查碗的回转部位是否有振动、噪声、发热等问题，是否需要润滑或进行调整，设置碗气缸原位状态；调整提升气缸的垂直性和平稳性，要调整其垂直性，不能有倾斜和爬行现象；调整水平横移气缸，要求横移气缸运行时，能使工件的运行保持水平状态；2211.3任务二：硬件安装与调试11.3.2执行原件的安装与调整同时要求各气动执行元件的运行平稳，其进出口要设置出口单向节流阀。对限位气缸进行调整，使托盘中心和限位气缸的轴中心点重合，同时限位点应在输送机的中心轴线上，断电状态为限位状态，而通电状态为放行状态。2311.3任务二：硬件安装与调试11.3.3检测元件的安装与调整对托盘定位检测距离进行调整，要求传感器检测面与托盘底部金属面的距离为1~5mm，其灵敏度调整在传感器可靠动作的要求范围，并调整定位点的准确性。对气动各执行元件的两极限位检测采用电磁