机械基础自动技术 1

第四章物流供输自动化作用：将制造系统中的物料（如毛坯、半成品、成品、工夹具等）及时地输送到有关设备或仓储设施处。重要性：物流系统的自动化是当前制造企业追求的目标,现代物流系统是在全面信息集成和高度自动化环境下,以制造工艺过程的知识为依据,高效、合理地利用全部储运装置将物料准时、准确和保质地运送到位。第一节物料供输自动化概述一、实例分析半柔性制造系统的实物如图所示,该系统的任务主要有:一是完成一个轴类零件的机械加工;二是把工件按照机械加工工艺过程的要求,定时、定点地输送到相关的制造装备上;三是完成轴与轴承的装配。半柔性制造系统的功能组成如图所示。第一节物料供输自动化概述1)加工装配子系统2)输送子系统3)控制及调度子系统一、实例分析1.半柔性制造系统的组成2.半柔性制造系统的控制系统由工业控制计算机、主控系统和控制柜中的五个模块组成。3)开关量输入模块1)伺服驱动模块2)变频驱动模块4)气动开关模块5)操作面板1）升降层2）旋转层3）传输层3.回转传输系统第一节物料供输自动化概述一、实例分析二、物流系统应满足的要求

1)可靠、无损伤和快速；

2)具有一定的柔性，即灵活性、可变性和可重组性；

3)追求“零库存”生产目标；

4)采用有效的计算机管理，提高效率，减少投资；

5)具有可扩展性、人性化和智能化。第一节物料供输自动化概述第一节物料供输自动化概述在自动化制造系统中,物流系统是指工件流、工具流和配套流的移动与储存,它主要完成物料的储存、输送、装卸、管理等功能。1)储存功能:在制造系统中,有许多物料处于等待状态,即不处在加工和使用状态,这些物料需要储存和缓存。2)输送功能:完成物料在各工作地点之间的输送,满足制造工艺过程和处理顺序的需求。3)装卸功能:实现加工设备及辅助设备的上下料的自动化,以提高劳动生产率。4)管理功能:物料在输送过程中是不断变化的,因此需对物料进行有效的识别和管理。三、物流系统功能第一节物料供输自动化概述四、物流供输系统的分类及组成物流供输系统按其功能特点主要分为单机自动供料装置、连续输送装置、运输小车、工业机器人和储存设备。1)单机自动供料装置:完成单机自动上下料任务,由储料器、隔料器、上料器、输料槽、定位装置等组成。2)连续输送装置:完成自动线上的物料输送任务,由各种带式输送系统、链式输送系统、步伐式输送系统、辊子输送系统和随行夹具输送系统等组成。3)运输小车:完成物料的传输,由自动导引车(AGV)、有轨制导向车辆(RGV)、悬挂小车、堆垛机等组成。4)工业机器人:完成物料的上下料、搬运等物料输送任务,由工业机器人、地面移动机器人、空中桁架机器人等组成。5)储存设备:完成物料的储存、交换等物料输送任务,由托盘交换器、刀库、缓冲工作站、自动化立体仓库等组成。第二节单机自动供料装置一、概述自动供料装置的组成--有储料器、输料槽、定向定位装置和上料器组成。

料仓与料斗的区别：料仓式储料器需人工将工件按一定方向摆放在仓内；料斗式储料器只需将工件倒入料斗，由料斗自动完成定向。供料方式—人工供料与自动供料。圆棒铣槽机车床自动送料螺栓料仓第二节单机自动供料装置一、概述

实例（常见的机床自动供料装置）1）供料时间应尽可能少，以缩短辅助时间和提高生产率；对供料装置的基本要求：2）结构简单，稳定可靠；3）避免大的冲击，防止损伤工件；4）要有一定的适用范围，降低成本；5）能够满足一些工件的特殊要求。第二节单机自动供料装置一、概述二、料仓、料斗及输料槽

1.料仓的结构形式及拱形消除机构

由于工件的重量和形状尺寸变化较大，料仓结构设计没有固定模式。料仓分成自重式和外力作用式两种结构。第二节单机自动供料装置二、料仓、料斗及输料槽

1.料仓的结构形式及拱形消除机构拱形消除机构一般采用仓壁振动器。仓壁振动器使仓壁产生局部、高频微振动，破坏工件间的摩擦力和工件与仓壁间的摩擦力，从而保证工件连续地由料仓中排出。在料仓中安装搅拌器也可消除拱形堵塞。第二节单机自动供料装置2、料斗

料斗结构如图。上料装置--带有定向机构，工件在料斗中自动完成定向。供料率--为了保证正常生产，应使料斗的平均供料率大于机床的生产率。第二节单机自动供料装置二、料仓、料斗及输料槽

2、料斗料斗结构如图。第二节单机自动供料装置二、料仓、料斗及输料槽

3.输料槽根据工件的输送方式（靠自重或强制输送）和工件的形状，输料槽有许多结构形式。一般靠工件自重输送的自流式输料槽结构简单，但可靠性较差；半自流式或强制运动式输料槽可靠性高。第二节单机自动供料装置二、料仓、料斗及输料槽

三、工件的二次定向机构

有些外形复杂的工件，不可能在料斗内一次定向完成，因此需在料斗外的输料槽中进行二次定向。第二节单机自动供料装置四、供料与隔料机构供料和隔料机构的功用是定时地把工件逐个输送到机床加工位置，为了简化机构，一般将供料与隔料机构设计成一体的。

电磁振动式供料机构：利用电磁振动使物料向前输送和定向。第二节单机自动供料装置五、机床自动供料典型装置举例1.螺纹机床自动供料装置第二节单机自动供料装置五、机床自动供料典型装置举例2.板材加工机床的自动供料和送料

1）供料装置功能：贮料、顶料、吸料、提料、移料和释料等；作用：是把板料输送到加工设备的送料装置上；过程：是先将板料放入贮料架内,再由顶料机构把板料提供给吸料器。

2）送料装置送料装置的作用是将供料装置送来的板料传送到加工位置。第二节单机自动供料装置第三节自动线物料输送系统什么是自动线--指按加工工艺排列的若干台加工设备及其辅助设备，并用自动输送系统联系起来的自动生产线。自动线输送系统的特点—在自动线上，工件以一定的生产节拍，按工艺顺序自动地通过各个工作位置，完成预定的工艺过程。一、带式输送系统带式输送系统-利用连续运动且具有挠性的输送带来输送物料的输送系统。组成--主要有输送带、滚筒及驱动装置、托辊、张紧装置等组成。1.输送带

--是一种环形封闭形式，它兼有输送和承载两种功能。

--材料：可采用橡胶带、塑料带、绳芯带、钢网带等

--接头：可使用机械接头、冷粘接头和硫化接头连接

--带速：与制造系统的输送能力密切相关第三节自动线物料输送系统2.滚筒及驱动装置

滚筒分传动滚筒（电动滚筒）、改向滚筒两大类。第三节自动线物料输送系统一、带式输送系统3.托辊带式输送系统常用于远距离物料输送，为了防止物料重力和输送带自重造成的带下垂，须在输送带下安置许多托棍。第三节自动线物料输送系统一、带式输送系统张紧装置的作用是使输送带产生一定预张力，避免带在传动滚筒上打滑；同时控制输送带在托辊间的挠度，以减小输送阻力。4.张紧装置第三节自动线物料输送系统一、带式输送系统二、链式输送系统

链式输送系统由链条、链轮、电动机、减速器、联轴器等组成。1.链条有套筒滚柱链、弯片链、叉形链、焊接链、可拆链、履带链、齿形链等。--附件的作用：带动物料前进。第三节自动线物料输送系统2.链轮链轮的基本参数、齿形及公差、齿槽形状、轴向齿廓、链轮公差等依据国家标准GB/T8350—2003《输送链、附件和链轮》设计。第三节自动线物料输送系统二、链式输送系统

三、步伐式传送带形式--有棘爪式、摆杆式等多种。作用--实现工件单向输送。第三节自动线物料输送系统四、辊子输送系统辊子输送系统是利用辊子的转动来输送工件的输送系统，它一般分为无动力辊子输送系统和动力辊子输送系统两类。无动力辊子输送系统依靠工件的自重或人的推力使工件向前输送。第三节自动线物料输送系统·组成--悬挂输送机由牵引件、滑架小车、吊具、轨道、张紧装置、驱动装置、转向装置和安全装置等组成。五、悬挂输送系统·悬挂输送系统适用于车间内成件物料的空中输送。·类型--分通用悬挂输送系统和积放式悬挂输送系统两种。第三节自动线物料输送系统

通用悬挂输送系统和积放式悬挂输送系统的区别：实现牵引与承载分道；可以任意位置停车。1.牵引件

牵引件根据单点承载能力来选择,单点承载能力在100kg以上时采用可拆链,单点承载能力在100kg及以下时采用双铰接链。第三节自动线物料输送系统五、悬挂输送系统2.滑架小车滑架小车有许用承载重量,当物料的重量超过许用承载重量时,可设置两个或更多的滑架小车来悬挂物料。第三节自动线物料输送系统五、悬挂输送系统3.转向装置

通用悬挂输送系统的转向装置由水平弯轨和支承牵引链的光轮、链轮或滚子排组成。第三节自动线物料输送系统五、悬挂输送系统六、有轨导向小车有轨导向小车是依靠铺设在地面上的轨道进行导向并运送工件的输送系统。

由牵引件、载重小车、轨道、驱动装置、张紧装置等组成。第三节自动线物料输送系统七、随行夹具返回装置随行夹具返回装置分上方返回、下方返回、水平返回三种。保证各工位的定位精度，或是对于无可靠运输基面的工件进行输送。第三节自动线物料输送系统第四节柔性物流系统一、物流输送形式物流输送系统决定FMS的布局和运行方式。第四节柔性物流系统一、物流输送形式1.直线型输送形式：简单，线内储存量小，需中央仓库和缓冲站；2.环型输送形式：灵活，随机存取，储存量大；3.网络型输送形式：柔性好，灵活；4.机器人为中心的输送形式：结构紧凑。二、托盘及托盘交换器1.托盘

--工件与机床之间的硬件接口。

--系统中所有的机床和托盘必须统一接口。2.托盘交换器

--是FMS的加工设备与物料传输系统之间的桥梁和接口。

--可以暂时存储工件，起到防止系统阻塞的缓冲作用。

--两种形式：回转式托盘交换器、

往复式托盘交换器。第四节柔性物流系统二、托盘及托盘交换器APC模拟移动APC实例托盘交换A托盘交换B第四节柔性物流系统三、自动导向小车自动导向小车（AutomatedGuidedVehicle，简称AGV）是一种由计算机控制的，按照一定程序自动完成运输任务的运输工具。AGV主要有车架、蓄电池、充电装置、电气系统、驱动装置、转向装置、自动认址和精确停位系统、移载机构、安全系统、通讯单元和自动导向系统等组成。1.AGV的特点较高的柔性、实时监视和控制、安全可靠、维护方便。第四节柔性物流系统2．AGV的分类3．AGV车轮的布置4.AGV自动导向系统6.AGV的导向控制系统5.AGV自动认址与精确停位系统--线导小车利用电磁感应制导原理进行导向--光导小车采用光电制导原理进行导向的--遥控小车以无线电发送/接收设备来传送控制命令和信息不同的布置方案具有不同的运动控制能力驱动轮兼舵轮的控制方式两轮驱动，差动转向的控制方式第四节柔性物流系统三、自动导向小车7.AGV的管理交通管制，车辆调度，系统监控。实例AGV输送系统第四节柔性物流系统三、自动导向小车四、自动化仓库

·形式：常见的有平面仓库和立体仓库两种。·功能：补充自动线内储存能力的不足，实现无人化生产。平面仓库是一种货架布置在输送平面内的仓库，存储一些大型工件。立体仓库又称高层货架仓库，它主要由高层货架、堆垛机、输送小车、控制计算机、状态检测器等组成。1.自动化立体仓库的总体布局（1）贯通式：物料从巷道一端入库，从另一端出库（2）同端出入式：物料入库和出库布置在巷道的同一端第四节柔性物流系统2.储料单元和货位尺寸的确定工件->标准货箱（托盘）->货架中的货格->储料单元。考虑到货架的强度，储料单元不能过重，重量<1t，体积<1方。货位尺寸的计算：

1.储料单元的尺寸；

2.出入库净空尺寸；

3.货架构件尺寸。3.仓库容量和总体尺寸的确定仓库容量：能同时存储在仓库中的储料单元数。总体尺寸的确定：长，高，宽第四节柔性物流系统四、自动化仓库

4.高层货架高层货架是自动化立体仓库的主体，一般在设计与制造时首先要保证货架的强度、刚度和整体稳定性，其次要考虑减轻货架重量、降低钢材消耗。设计与制造过程中要注意下面的问题：

1）货架构件的结构强度；

2）货架整体的焊接强度；

3）储料单元载荷引起的货位挠度；

4）货架立柱与桁架的垂直度；

5）支承脚的位置精度和水平度。第四节柔性物流系统四、自动化仓库

5.巷道式堆垛机（1）特点：整机结构高而窄，制造安装精度较高，特殊机构等。（2）升降机构：由电动机、制动器、减速器、卷筒（或链轮）、钢丝绳（或起重链条）及防落安全装置组成。（3）行走机构：由电动机、联轴节、制动器、减速器和行走轮组成，可分为地面行走式和上部行走式。

（4）货叉伸缩机构：货叉伸缩机构是堆垛机的取放物料装置，它由前叉、中间叉、固定叉、驱动齿轮等组成。第四节柔性物流系统四、自动化仓库

（5）载货台：载货台承载货物沿立柱导轨上升或下降，它上面装有货叉伸缩机构、司机室、起升机构动滑轮、限速防坠落装置等。（6）安全保护：1)货叉与行走机构、升降机构互锁；2)储料单元入库时需对货位进行探测，防止双重入库，造成事故；3)载货台断绳保护，钢丝绳一旦断开，保护装置立即将载货台自锁在立柱导轨上。第四节柔性物流系统四、自动化仓库

5.巷道式堆垛机6.自动化仓库的计算机控制系统·自动化仓库--是指仓库管理自动化和出入库作业自动化。·功能--应具备信息的输入及预处理、物料的自动存取和仓库自动化管理等功能。（1）信息的输入及预处理--信息的输入及预处理包括对物料条形码的识别、认址检测器、货格状态检测器的信息输入，以及这些信息的预处理。（2）物料的自动存取--物料的自动存取包括货箱或零件的入库、搬运和出库等工作。（3）仓库管理--仓库管理包括对仓库的物资管理、账目管理、货位管理及信息管理等内容。第四节柔性物流系统四、自动化仓库

五、智能分拣系统

自动分拣系统(AutomatedSortingSystem,ASS)是将随机的、不同类别、不同去向的货品，按其要求自动进行分类的一种自动化系统。1.自动分拣系统特点和组成(1)自动分拣系统特点1）自动分拣系统能够连续地、大批量地分拣货物2）分拣误差率低3）分拣基本实现无人化(2)自动分拣系统的组成自动分拣系统主要组成部分由控制装置、识别装置、分类装置、输送装置和自动存取系统(ASRS)。其主要结构如图所示。第四节柔性物流系统五、智能分拣系统1.自动分拣系统特点和组成

1-输入输送带2-喂料输送带3-钢带输送带4-括板式分流器5-送出辊道6-分拣道口7-信号给定器8-激光读码器9-铜鼓检出器10-磁信号发生器11-控制器12-磁信号读取器13-满量检出器第四节柔性物流系统五、智能分拣系统1.自动分拣系统特点和组成

第四节柔性物流系统

1)控制装置控制装置是分拣系统的指挥中枢,由控制器作为核心处理单元,负责识别与处理分拣信号。分拣控制系统是分拣系统的核心指挥单元,由主控计算机、分拣控制器、PLC及各类传感检测设备共同组成。分拣控制系统主要包括数据通信和驱动控制两大功能子系统。自动分拣控制系统的结构和工作流程如图所示。五、智能分拣系统1.自动分拣系统特点和组成

第四节柔性物流系统

2)分类装置

分类装置接收控制器的指令,通过各类分拣机实现货物分流。当激光读码器12或磁信号读取器5识别货物信息后,控制器11进行分析处理,确定货物的目标分拣道口,随后向分类机构发出控制指令。分类装置根据分拣机的不同类型采用相应的分拣方式,推出式分拣机通过推杆机构将货物横向推离主输送带,浮出式分拣机利用导轮或带条抬升货物并转移方向,倾斜式分拣机通过翻转托盘实现分拣,摇臂式分拣机则通过摆动臂引导货物进入指定道口。磁信号系统在此过程中提供辅助识别功能,确保特殊环境下分拣的准确性。五、智能分拣系统1.自动分拣系统特点和组成

第四节柔性物流系统3)输送装置输送装置由输入输送机1、喂料输送机2和钢带输送机10等组成,负责将货物平稳输送至分拣区域。在输送过程中,货物依次经过激光读码器12、铜鼓检出器3等检测设备,完成信息采集和识别。输送装置与控制系统紧密配合,当磁信号读取器5检测到货物携带的磁信号时,控制器11会根据预设程序控制输送机的运行状态。输送装置还配备带速反馈控制器,确保在各种负载条件下保持恒定的输送速度,为分拣作业提供稳定的基础。4)分拣道口分拣道口是接收已分拣货物的最终环节。当控制器11确认货物需要进入特定道口时,