焊接自动化系统的组成概述

1、主讲教师: 陈银银chenAg二章 焊接自动化系统的组成主要内容容：自动化制制造系统统的常见见类型自动化加加工设备备工件储运运系统物流输送送系统1.物流流系统及及其功能能1)物物流分类类工件流：原材料料，半成成品，成成品工具流：刀具，夹具配套流：托盘，辅材，备品备备件2)物物流系统统功能存储功能能、输送送功能、装卸功功能、管管理功能能3)物物流系统统种类(1)单单机自自动供料料装置：储料器器、隔料料器、上上料器、输送槽槽、定位位定向装装置(2)自自动线线输送系系统：连连续输送送机、通通用悬挂挂小车、有轨导导向小车车、随行行夹具返返回装置置(3)FMS物流系统统：自动动

2、导向小小车、积积放式悬悬挂小车车、积放放式有轨轨导向小小车、搬搬运机器器人、自自动化仓仓库2.自动线输输送系统统1)带带式输送送机(1)输输送带带材料：橡橡胶带、塑料(树脂)带、绳绳芯带、钢网带带用途：强强力型、普通型型、轻型型、井巷巷型、耐耐热型接头：机机械接头头、冷粘粘接头、硫化接接头、无无接头(2)滚滚筒及及驱动装装置滚筒：传传动滚筒筒、改向向滚筒驱动装置置：电动动机、联联轴器、减速机机、传动动滚筒，电动机机宜选启启动扭矩矩大的品品种(3)托托辊用于长距距离输送送时防止止由于物物料自重重和带自自重引起起的输送送带下垂垂。托辊距离离的选择择原则：上托辊辊距为成成件物料料在输送送方向上上尺寸

3、的的一半，下托辊辊距可取取上托辊辊距的2倍。常见托辊辊结构常见托辊辊结构型型式图a)平托辊b)V形托辊c)槽形托辊辊d)空载平托托辊e)空载梳形形托辊f)空载V形托辊g)挡辊式调调心托辊辊h)挡辊式空空载调心心托辊i)挡辊式空空载双辊辊调心托托辊(4)张张紧装装置作用：避避免输送送带打滑滑，控制制输送带带挠度，减小输输送阻力力。按结构分分类：螺螺杆式、弹簧螺螺杆式、重锤式式、绞车车式。重锤式张张紧机构构示意图图2)链链式输送送系统链式输送送系统包包括链条条、链轮轮、电动动机、减减速器、联轴器器，长距距离输送送要增加加张紧装装置和链链条支撑撑导轨。(1)链链条包括套筒筒滚子链链、弯板板链、叉叉形

4、链、焊接链链、可拆拆链、履履带链、齿形链链。制造方法法：锻造造、铸造造、冲压压、焊接接输送链条条与传动动链条比比，节距距大。输送链传传动中，物料通通过链条条上的附附件承托托来传送送。一级级附件均均为标准准件，可可配置二二级附件件扩展。二级以上上附件需需自行设设计，原原则：使使物料重重力传递递到链条条支承轨轨道上的的路径最最短，在在考虑满满足强度度的前提提下，重重量尽量量轻，结结构工艺艺性好。(2)链链轮链轮的基基本参数数、齿形形及公差差、齿槽槽形状、轴向齿齿廓、链链轮公差差等看参参见国家家标准GB8350-1987输送链、附件及及链轮。注意链传传动时链链速是不均匀的的，由此此而产生生一个附加的

5、的角加速速度，带带来链传动的的不均匀匀性。链链轮齿数越大大，传动动的不均均匀性越小，但链轮轮外圆直直径越大。设设计时需需要综合合考虑两者的的取舍。3)步步伐式传传送带(1)棘棘爪步步伐式传传送带无工件定定位元件件，只能能用于低低速运行行场合。棘爪步伐伐式传送送带(2)摆摆杆步步伐式传传送带工件有元元件定位位，速度度可高达达20m/min摆杆步伐伐式传送送带4)辊辊子输送送系统(1)无无动力力辊子输输送系统统，又称称辊道，有长、短两种种。长辊道辊辊子形状状有圆柱柱形、圆圆锥形和和曲面形形几种，以圆柱柱形长辊辊道应用用最广。辊道曲曲线段采采用圆锥锥形辊子子或双排排圆柱形形辊子，可使物物品转弯弯。短

6、辊道可可缩短辊辊子间距距，自重重较轻。辊道一般般稍下倾倾，当物物品较重重、线路路较长时时，斜度度可取11.5。如要使使物品自自滑，斜斜度可增增大到23。当线线路长度度小于10米、物品轻轻于200千千克时，可以布布置成水水平线路路。自滑滑式辊道道不易控控制物品品下滑速速度，所所以长度度一般不不大。辊辊道的宽宽度比物物品宽度度大100150毫毫米。曲曲线段最最小曲率率半径为为辊道宽宽度的34倍倍。辊子子间距为为输送物物品长度度的1/31/4，当物品品输送的的平稳性性要求较较高时。间距可可取输送送物品长长度的1/41/5。辊子子直径按按载荷大大小决定定。(2)动动力辊辊子输送送系统常用于水水平的或或

7、向上微微斜的输输送线路路。驱动动装置将将动力传传给辊子子，使其其旋转，通过辊辊子表面面与输送送物品表表面间的的摩擦力力输送物物品。按按驱动方方式有单单独驱动动与成组组驱动之之分。前前者的每每个辊子子都配有有单独的的驱动装装置，以以便于拆拆卸。后后者是若若干辊子子作为一一组，由由一个驱驱动装置置驱动，以降低低设备造造价。成成组驱动动的传动动方式有有齿轮传传动、链链传动和和带传动动。动力力式辊子子输送机机一般用用交流电电动机驱驱动，根根据需要要亦可用用双速电电动机和和液压马马达驱动动。动力辊子子输送系系统驱动动方式5)悬悬挂输送送系统(1)分分类A.牵引式带有承载载吊具的的滑架1(又称称行车)与牵

8、引引构件2连接在在一起，沿着轨轨道3运运行。滑滑架上挂挂有铰接接吊具4用于放放置被输输送物件件，牵引引构件2由传动动装置5带动，水平面面内转向向靠回转转装置实实现，垂垂直面内内转向靠靠轨道中中的弯轨轨实现。系统内内设置张张紧装置置。B.推动式带有承载载吊具的的载货小小车1与与牵引构构件不连连接在一一起，而而是由连连在牵引引构件上上并沿轨轨道3运运行的推推进滑架架2推动动沿轨道道4运行行。其特点是是：可藉藉助道岔岔装置使使载货小小车由一一条轨道道(主线线)进入入支线(辅线)或另一一条承载载轨道，实现被被输送物物品的分分类、储储存及运运输的自自动化。C.拖动式行车1通通过特殊殊吊钩4连接在在牵引构

9、构件3上上，吊钩钩钩住装装有物品品的地面面行车2的拖杆杆5而拖拖动地面面行车。这种输送送机在国国内应用用很少见见。6)有有轨导向向小车有轨小车车(Rail Guide Vehicle)是一种沿沿着铁轨轨行走的的运输工工具，有有自驱和和它驱两两种驱动动方式。自驱动动有轨小小车通过过车上的的小齿轮轮和安装装在铁轨轨一侧的的齿条啮啮合，利利用交、直流伺伺服电动动机驱动动。它驱驱式有轨轨小车由由外部链链索牵引引，在小小车底盘盘的前、后各装装一导向向销，地地面上修修有一组组固定路路线的沟沟槽，导导向销嵌嵌入沟槽槽内，保保证小车车行进时时沿着沟沟槽移动动。前面的销销杆除作作定向用用外，还还作为链链索牵动动

10、小车的的推杆。推杆是是活动的的，可在在套筒中中上下滑滑动。链链索每隔隔一定距距离有一一个推头头，小车车前面的的推杆可可灵活地地插入或或脱开链链索的推推头，由由埋设在在沟槽内内适当地地点的接接近开关关和限位位开关控控制。推推杆脱开开链索的的推头，小车就就停止。采用空空架导轨轨和悬挂挂式机械械手或机机器人作作为运输输工具也也是一种种发展趋趋势，其其主要优优点是充充分利用用空间，适合于运运送中、大型工工件，如如汽车车车架、车车身等。有轨小车车的特点点是：加加速和移移动速度度都比较较快，适适合运送送重型工工件；导导轨固定定，行走走平稳，停车位位置比较较准确；控制系系统简单单，可靠靠性好，制造成成本低，

11、便于推推广应用用；行走走路线不不便改变变，转弯弯角度不不能太小小；噪声声较大，影响操操作工监监听加工工状况及及保护自自身安全全。3.柔柔性物料料系统FMS系统要求求有一套套柔性物物料系统统与之配配合共同同完成生生产加工工任务。1)物物流输送送基本形形式从运输系系统布局局来看，可分为为串行工工作方式式和随机机工作方方式两大大类，串串行工作作方式又又可分为为直线移移动(往往复式)和封闭闭循环式式。随机机工作方方式又可可分为直直线往复复式、封封闭循环环式和网网络式。采用直线线往复和和封闭循循环运输输时，多多用传输输带实现现，网络络式则利利用自动动导向小小车(AGV)或搬运机机器人实实现。典型运输方式

12、示意图 (1)直直线形形输送方方式FMS发展的早早期，可可能是受受机械式式自动线线的影响响多采用用直线往往复式封封闭循环环的运输输方式，下面所所附两个个图就是是两个直直线移动动方式的的例子。例一图图的特点点是机床床排列在在运输线线的一边边。直线往复式运输方式之一例二所举举的例子子也是一一种直线线往复式式的运输输方式，两台水水平式加加工中心心，位于于AGV的导向导导轨的一一端，彼彼此面对对面地排排列。导导轨的另另一端是是装卸站站。中间间部分，导轨的的两边并并列排放放着19个托盘盘站(包包括小车车上的托托盘共有有20个个)。该系统用用来加工工50种种不同的的铝铸件件，批量量大约为为每月50件/种，

13、有有齿轮箱箱、法兰兰盘等。工件的的基面加加工由车车间另外外配置的的一台加加工中心心和两台台钻床来来完成，以便保保证工件件在托盘盘上定位位的精度度。工人人在装卸卸站将工工件安装装在相应应的托盘盘中的同同时，将将托盘号号和零件件号输入入给计算算机，计计算机根根据调度度计划，可以命命令AGV在哪里装装卸工件件，并指指令加工工中心，调用加加工程序序控制加加工。(2)环环形输输送方式式简单的环形运输系统环式布置置的搬运运工具可可以用导导轨也可可以是各各种形式式的无轨轨小车。左图是是一个简简单的循循环系统统，用了了两台运运输小车车，AGV1和AGV2，AGV1是刀具运运输小车车，它的的任务是是将中央央工具

14、库库的刀具具分别运运到四台台加工中中心处，与加工工中心的的刀库交交换刀具具。AGV2是零件运运输小车车，任务务是从自自动从仓仓库中取取出毛坯坯和原材材料，运运送至各各加工中中心，再再把加工工中心加加工好的的半成品品或成品品搬运到到其他加加工中心心或中央央仓库。(3)网网络形形输送方方式下图是一个网网络式运运输系统统的例子子，运输输路线可可以有几几条封闭闭环路，网络式式运输系系统便于于小车寻寻找最优优的运输输路径。该系统是是休斯飞飞机公司司为了加加工种类类不多的的铝合金金壳体零零件而设设计的FMS生产线。加工种种类为56种种，批量量为45007000件/年年，属中中批量生生产。系系统由9台加工工

15、中心、1台坐坐标测量量机组成成。每台台加工中中心和测测量机都都配备有有一个专专门的托托盘短程程传送装装置，它它把600mm600mm的工件托托盘连同同工件，从物料料传送线线上取下下，送至至机床；或将工工件托盘盘从机床床上取下下，送至至物料运运输线。运输系统统采用的的运输工工具为一一种用牵牵引索牵牵引的小小车，它它可以自自动地把把工件输输送到各各台加工工中心或或坐标测测量机。图中的的箭头标标出了运运输小车车行走的的方向，只要控控制小车车在分叉叉处的走走向，小小车就会会沿着不不同的路路线行走走。(4)机机器人人为中心心的输送送方式2)FMS的物流输输送设备备(1)托托盘及及托盘交交换器装装置托盘是

16、工工件和夹夹具与输输送设备备和加工工设备之之间的硬硬件接口口，有箱箱式、板板式等结结构。箱箱式用于于小型工工件及回回转体工工件；板板式用于于较大型型非回转转体工件件。托盘的基基本形状状图托盘交换换装置是是连接FMS加工设备备与物料料运输系系统之间间的桥梁梁和接口口。常见有回转式和往复式两种。托盘交换换系统(2)自自动导导向小车车(AGV) A. 概述 组成：车架、蓄电池、充电装置、电气系统、驱动装置、转向装置、自动寻址及精确定位系统、移载机构、安全系统、通讯单元和自动导向系统。 特点： 较高的柔性 实时监控 安全可靠 维护方便B.AGV的分类按导向方方式的不不同分类类，有： 线导导小车：利用电

17、电磁感应应原理导导向，通通过测量量两个感感应头在在预埋感感应电缆缆电磁场场中的感感应电动动势，形形成距离离差，控控制小车车移动、转向等等。 光导导小车：利用光光电感应应原理制制导，其其原理是是直接在在地面上上涂上一一层荧光光材料，或敷设设一层涂涂有荧光光材料的的带子，光线照照射后，利用荧荧光材料料的反光光，激发发光敏传传感器辨辨认出小小车应走走的路线线，引导导小车移移动，这这种小车车用于办办公室和和装配车车间更为为方便。它的最最大优点点是成本本低且便便于更改改行走路路线。信号孔感光元件光道光源反光带光学引导原理 遥控控小车：这种小小车没有有传送信信息的电电缆，而而是以无无线电形形式发送送给接收

18、收设备，传送命命令和信信息，车车辆的控控制(如如起停、转弯)都是以以无线电电信号形形式传递递。小车车活动范范围和路路线基本本上不受受限，故故柔性最最大。当当然，其其控制器器和操纵纵机构也也就相对对复杂，目前还还不十分分成熟，只是处处在实验验研究阶阶段。C.AGV的电磁式式导向原原理磁感应AGV自动导向向原理图图上页图为为磁感应应AGV自动导向向原理图图，小车车底部装装有弓形形天线3，跨设设于以感感应线4为中心心且与感感应线垂垂直的平平面内。感应线线通以交交变电流流，产生生交变磁磁场。当当天线3偏离感感应线任任何一侧侧时，天天线的两两对称线线圈中感感应电压压有差值值，误差差信号经经过放大大，驱动

19、动左、右右电动机机2;左左、右电电动机有有转速差差，经驱驱动轮1使小车车转向，使感应应线重新新位于天天线中心心，直至至误差信信号为零零。注意：感感应交流流电流频频率为小小于15kHz，电压小于于40V，电流一般般在200400mA。D.AGV的自动寻寻址及定定位系统统利用电磁磁感应原原理。在在预先需需要定位位处埋设设若干电电磁感应应线圈，控制线线圈通以以不同方方向的电电流，产产生不同同方向的的磁通，形成“0”、“1”编码。AGV上的接受受线圈感感知地址址码，经经译码后后确定是是否需要要停靠、卸货或或装货，并根据据与线圈圈的位置置，控制制小车减减速、停停车或前前后微量量调整，达到精精确定位位。E

20、.AGV的路径寻找找路径寻找找就是自自动选取取岔道，AGV在车间的的行走路路线比较较复杂，有很多多分岔点点和交汇汇点。地地面上有有中央控控制计算算机负责责车辆调调度控制制，AGV小车上带带有微处处理器控控制板，AGV的行走路路线以图图表的格格式存储储在计算算机内存存中。F.AGV的管理a.交通管制制：区间间控制法法，同一一时刻只只允许一一个小车车位于给给定的预预先划分分好的区区间内。b.车辆调度度：分类：车车内调度度系统、车外招招呼系统统、遥控控终端、中央计计算机控控制和组组合控制制。组合合控制最最常用。调度法则则：顺序序调度法法则，最最少行驶驶时间法法则，最最短距离离法则，先来先先服务法法则

21、，最最近车辆辆法则，最快车车辆法则则等等。具体哪哪种最优优往往需需计算机机仿真来来确定。c.系统监控控定位器面面板，摄摄像机与与显示器器，中央央记录与与报告自动化物物料运输输系统视视频(3)自自动化化仓库双排巷道道式小型型立体库库单排货架架式小型型立体库库自动化立立体仓库库的主要要特点有有：利用用计算机机管理，物资库库存账目目清楚，物料存存放位置置准确，对自动动化制造造系统物物料需求求响应速速度快；与搬运运设备(如AGV、有轨小车车、传送送带)衔衔接，能能可靠、及时地地供给物物料；减减少库存存量，加加速资金金周转；充分利利用空间间，减少少厂房面面积；减减少工件件损伤和和物料丢丢失；可可存放的的

22、物料范范围宽；减少管管理人员员，降低低管理费费用；耗耗资较大大，适用用于一定定规模的的生产。A.自动化立立体仓库库的形式式和组成成自动化仓仓库常见见的有平平面仓库库和立体体仓库两两种。下页图所所示为自自动化立立体仓库库，高层层货架成成对布置置，货架架之间有有巷道，随仓库库规模大大小可以以有一到到若干条条巷道。自动化立立体仓库库主要由由库房、高层货货架、堆堆垛起重重机、外外围输送送设备、自动控控制装置置等组成成。如有有必要，还可能能配置一一些信息息输入设设备，如如条码扫扫描器等等。物料一般般不散放放，而是是放在标标准料箱箱内或托托盘上。自动化立立体仓库库B.自动化立立体仓库库的布局局贯通式：物料从从巷道一一端进，从另一一端出库库同端出入入式：物物料出库库和入库库在巷道道的同一一端C.储料单元元和货位位尺寸的的确定储料单元元一般就就是一个个货箱或或托盘，对于高高层货架架，重量量一般不不超过1000kg，尺寸不超超过1m3。货位尺寸寸取决于于两个尺尺寸：储储料单元元尺寸；储料单单元进出出货位所所需的净净空尺寸寸。净空尺寸寸由货架架制造精精度、堆堆垛机轨轨道安装装精度和和定位精精度共同同决定。D.高层货架架首先要保保证货架架的强度度、刚度度和整体体稳定性性。