一款万能特种断路器产线的自动化改造标准化设计

摘要关键词自动化信息管理工艺流程上位机系统第一章绪论本自动化设备工程按照横向而言包含以下几个领域：控制与智能，传感与检测，执行按照纵向而言包含以下几个步骤：整体方案制定，3维数据设计，方案评审，BOM清单/工程图，内制/外协(即加工/采购),组装配线，调试运行，修改调整，连续量产运行，按照产品范围而言包含几类：功能类部件；标准功能设备类；工装夹具类；非标设备统(SCM)和客户关系管理系统(CRM)等为核心，实现对整个工厂面向企业经营的信息管商)共享信息实现协同研发、智能生产、精准物流以及智能服务；第二章自动化相关参数3)相间距：105、115及1484)出排型式：不限。5)出排厚度：不限6)额定电流：400台/2班/天、节拍2.5分钟/台，额定电流5000A及以上的产品，节拍为10分钟/台第三章自动化方案3.1自动化生产线方案图3.1平面布置图3.1.2效果图图3.2平面效果图3.1.3自动化工艺流程是撞上机—法最螺—→进峡头发装—→喆安品—→本体成投农蓝确辞级头措理检期装状状→大电浅商试—→缩世测试—→工须图k→控韩毒配调整→西腔制器最图3.3工艺流程图第四章主要自动化设备4.1基座上料栈板来料，基座根据参数不同分为6种，根据外形不同分为分为6种。人工将栈板上基座逐个放入载盘，一个载盘可放四个产品，一次放6盘(24个产品)载盘通过倍速链线送入机器人取料工位，扫码读取信息，取机器人取料进行组装不良品放入不良品线流出顶升横移机构顶升横移机构托盘回流线托盘回流线不良品出料线人工上料位机器人取料夹爪机器人取料位取料机器人来料放料位操作人员图4.1基座上料模组示意图表4.1PL01-S01工站主要配置名称品牌型号数量(套)备注六轴机械手埃夫特1基座上料线科攻1基座不良品线科攻14.2预装螺母走螺母上料震动盘螺母上料震动盘取螺母机构螺母放料口基座二次定位机构基座上下料位螺母组装机架基座搬运机构基座安装位表4.2L01-S02工站名称品牌型号数量(套)备注振动盘浩盟四、六角螺母14.3动触头安装动触头上料机构动触头上料机构不良品出料线圆排动触头手动触头组装工位工组装线人工上料口上下料流线动触头组装机器人4.3.1.动触头上料模组空托盘搬运模组空托盘搬运模组托盘定位模组动触头不良品出料线人工上料口上下料流线取动触头模组托盘顶升模组自动上螺丝锁自动上螺丝锁取动触头夹爪取动触头机器人机器人底座螺丝模组4.3.3动触头组装基座待料定位组装模组4.3.4.圆动触头手工组装线表4.3PL01-S03工站主要配置名称品牌型号数量(套)备注六轴机械手埃夫特1螺丝批能博合螺丝1动触头上料线科攻1动触头下料线科攻1动触头不良品线科攻1位互感器上下线互感器上料模组互感器上下线互感器上料模组人工上料口互感器不良品出料线图4.7互感器组装工站示意图托盘通过上料线把托盘送入顶升位，顶升机构把托盘台升到取料位，取料机构把动触空托盘通过取托盘机构放入托盘回流模组上，叠满四盘后流出不良品放入不良品线流出互感器上下线互感器上料机架互感器上下线互感器上料机架托盘台升模组人工上料口互感器不良品出料线托盘定位模组图4.10互感器组组装模组示意图表4.4PL01-S04工站主要配置名称品牌型号数量(套)备注六轴机械手埃夫特1互感器上料线科攻l互感器下料线科攻1互感器不良品线科攻11.基座取料机器人，把装好互感器的基座放入基座待料工位，然后搬运模组把基座送到组2.底板组装机器人从底板输入线上取出组装完静触头的底板，然后放入基座上方3.动触头定位机构在上方校正动触头位置，然后把底板套入动触头，4.长六角螺母通过震动盘定向流出，长六角螺母组装机构取出螺母，逐个放入基座底部料振动盘图4.13底板方螺母基座组装模组示意图表4.5PL01-S06工站主要配置名称品牌型号数量(套)备注六轴机械手埃夫特1螺丝批能博GB/T70.1M6X45带弹平垫组合螺丝1底板组件不良品线科攻14.5.3.底板/静触头组装工站1底板上料模组人工将栈板上底板逐个放入载盘，一个载盘可放四个产品，一次放6盘(24个产品)可载盘通过倍速链线送入机器人取料工位，扫码读取信息，取机器人取料进行组装不良品放入不良品线流出2.静触头托盘上料，静触头根据参数不同分为11种，根据外形不同分为分为11种。流出底板不良品线静触头不良品线底板静触头组底板上料模组底板托盘回流线底板取料夹爪机器人取料位表4.6PL06-S01工站主要配置名称品牌型号数量备注底板上料线科攻1底板不良品线科攻1六轴机械手发那科1(1)静触头托盘上料，静触头根据参数不同分为11种，根据外形不同分为分为11种。上料小车上料机架上螺丝锁螺丝机构把静触头跟底板锁螺丝固定5.5.良品通过机器人放入底板输入线，不良品放入底板不良品线流出。静触头组装机架静触头组装模组CCD模组自动上螺丝锁螺丝模组表4.7PL06-S02工站主要配置名称品牌型号数量备注静触头上料线科攻1静触头下料线科攻1静触头不良品线科攻1螺丝批能博GB/T819.2M6X20螺钉组合1欧姆龙12.翻转机构固定底板，然后翻转180度，下降放入搬运流线底板搬运流线底板搬运流线表4.8PL06-S03工站主要配置名称品牌型号数量备注底板组件上料线科攻1据不同产品规格，自动调整搬运抓手宽度，搬运产品至定位模组、自动检测动静触头直出排平面度，产品自动回流等工序。乙方需提供动静触头直出排安装后精度检测设备布置图并尽量减少场地的占用，尤其是宽度(需要留出参观通道),设备外形尺寸1.8*2.0*2.2米以2.整套生产系统采用节拍式，要求节拍2.5分钟/台(总装线节拍),要求附上相关作业动作时间清单，包括上料、粗定位、搬运、面及检测标准甲方可以提供静触头直出排安装后产品精度检测模块5.3D效果图动静触头直排安装到位后对对产品进行搬运机构根据产品搬运机构将产品搬运到检测工位产品回流将产品搬运到激光感应器检测动静触产品上料，动静触头直出排安装后产品根据参数不同分为4种，根据外形不同分为六产品通过上料线流至顶升位，顶升机构把产品抬升，推料气缸顶出，将产品推至取料检测完成后将产品搬运至此设备流线，回流至主线项升气缸滚筒线滚筒线滚筒线滚筒线根据不同规格产品调用对应程序→搬运电机带动模组至搬运位→抬升电缸下降→宽度调整电机推出&勾爪进出气缸缩回→抬升电缸抬升→搬运电机将产品搬运至定位工站勾爪宽度调勾爪宽度调根据不同规格产品调用对应程序→定位组件(动)自动调整至合适宽度→搬运模组将产品放至定位组件上宽度调整电机宽度调整电机联轴器定位组件(定)根据不同规格产品调用对应程序→定位组件(动)自动调整至合适宽度→搬运模组将产品放至定位组件上电机4.7机构半轴装配1.此设备主要功能为半轴及机构装配，主要针对半尤其是宽度(需要留出参观通道),设备外形尺寸5.7*4.5*2.5米以内。,最大重量3吨来设计以下是典型产品图和照片BRD6.766.011.1机构1机构13200A(低湛)机构机构13200A(低温)BRD6.766.015.1机构1BRD6.766.1004机构机构1BRD6.766.1002机构12.整套生产系统采用节拍式，要求节拍2.5分钟/台(总装线节拍),要求附上相关作3.机构为外购件，外型可分3种，半轴为机加注塑组合件，按长度可分3种。5.平面布置图机构&半轴装配流程图半轴人工构根据产品调整国距滑块萌轴抓入涂浦，装半轴移至下I位外捉本体特征连杆与游轴连接载盘预升，定位合闻机构特征实间补捉脱扣半轴特征将机构锁于本背山的自动锁螺丝机将向对于的蝠组装OK(4)自动涂油，装配半轴(5)载盘移位，装配机构伺服+气缸活动夹爪伺服+气缸活动夹爪图4.30本体抓取示意图(7)移至下工位1)此为循环托盘输送线(4)8盘装满后，机构上料结束，人工撤离伺服搬运伺服搬运机构抓取空托盘收发人工上料移载机循环输送线图4.30机构上料示意图(1)由机构抓取模组抓取机构放至中转平台(2)侧推气缸对机构进行侧边定位(3)合闸组件将机构合闸(4)机构装配模组抓走机构后，此中转平台移动至一侧(1)本体特征捕捉，对机构安装槽，螺丝孔位进行拍照(2)机构特征捕捉，对机构上钣金凸起进行拍照(1)根据产品类型，限宽气缸与间距调整气缸配合，调整间距(2)调整模组伸入本体将动触头后拉至固定位置(3)定位气缸销插入动触头定位孔(4)拨杆组件伸入动触头销轴滑块(5)机构连杆装至销轴位置，拨杆回拉，将销轴穿入连杆间距调整气部间距调整气部报杆图4.33触头调整示意图(1)机构装配到位后，由自动锁螺丝机将对应紧固螺丝锁紧图4.34螺丝锁付示意图减少场地的占用，尤其是宽度(需要留出参观通道),设备外形尺寸4.7*4*2.5米以内。,最大重量3吨来设计。 要充分考虑人机工程。噪音要求小于75db,粉尘小于2mg/m3。4.3D效果图图4.35电操组装示意图连接管上料模组连接管上料模组连接管组装模组涂油机构自动上螺丝机构自动上螺丝机构电操上料模组电操上下料链电操组装机器人定位模组跟主线对接倍速链线电操来料空托盘搬运模组空托盘搬运模组不良品流出线二次定位台取电操模组上料机架空托盘流出线满盘上料线满料托盘4.8.2.本体顶升定位与电操抓取模组上方锁螺丝机构通过CCD拍摄螺丝孔位置，进行电操跟机构盖板之间自动上螺丝并锁紧侧向螺丝机自动上螺丝锁紧固定电操跟连接管，使产品固定在本体机构上图4.38电操组装工站示意图六轴机器人带动机器人上CCD先拍摄机构V型轴位置及V型方向→拍摄二次定位台上电操位机构校正电操V型角度→移动到涂油机构上涂润滑脂→组装电操电操取料机构欧姆龙CCD电操产品图4.39六轴机器人/夹爪示意图连接管同过震动盘筛选正确的方向，在同过搬运机构把连接管放入连接管组装机构，连接管组装机构再把连接管组入本体上的机构上图4.40连接管组装模组示意图自动上螺丝锁螺丝机构自动上螺丝锁螺丝机构XY移动模组机构扫码器产品侧向定位机构压紧产品机构图4.42侧向锁螺丝模组示意图高度限位机构图4.44主线载具示意图图4.45倍速链流水线示意图4.9电动磨合并尽量减少场地的占用，尤其是宽度(需要留出参观通道),设备外形尺寸1.64*1.25*2米以内。最大重量3吨来设计。2.整套生产系统采用节拍式，要求节拍2.5分钟/台3P产品、3分钟/台4P产品，要图4.48模组效果图产品定位产品定位纠白动储能分台闸机产品随托盘流入磨合工位定位模组，定位气缸动作将托盘二次定位；压产品气缸压紧图4.49定位组装效果图图4.50产品压紧示意图图4.51分合闸效果图设备外形尺寸1.64*1.25*2米以内。最大重量3吨来设计。2.整套生产系统采用节拍式，要求节拍2.5分钟/台3P产品、3分钟/台4P产品，要,CCD检测模组，主回路通断检测模组，电动储能模组和MES系统进行数据传输和交互，具体需要采集的设备信息、参数和通讯协议会在另一个补充协议中体现。4.平面布置图图4.53机械磨合平面图图4.54机械磨合效果图框架图4.55整体效果图名称500万彩色相机欧姆龙1相机电缆欧姆龙1转换器欧姆龙1镜头欧姆龙1条形光光源欧姆龙1孩刚X孩刚X钽撒食网我钳，触发产品合铅。使产品桓主回路婷回1.5),循环理机储L上正意节溶试不合序州朝过技机瑞鹿严品分网F相主阳寻酒刻广品会用合网指，产价开欠成祝相刚通不能合初能检的通过接钮含闻示件检周性组他产品地洲品仆阐图4.56机械磨合流程图图4.57产品定位效果图图4.58产品压紧效果图4.10.3手柄储能模组图4.60手柄储能效果图图4.61合分闸拨纽效果图图4.62合分闸效果图图4.63脱扣连锁分闭欠位效果图图4.64CCD检测效果图通过气缸连接导电块连接产品B相主回路，在产品合闸及分闸时检测产品的通断图4.65主回路通断效果图4.10.9电动储能模组图4.66电动储能效果图4.11触头参数测试1此设备主要是触头参数测试，主要针对产品定位压紧，接触面积，合闸同步性，合闸弹跳检测，二次测试超程，分闸回弹测试等工序。乙方需提供触头参数测试设备布置图和详细的基础方案图，新设备不能影响车间其他设施的正常运行，尤其是行车的正常通过。并尽量减少场地的占用，尤其是宽度(需要留出参观通道),设备外形尺寸1.64*1.44*2米以内。,最大重量3吨来设计。2.整套生产系统采用节拍式，要求节拍2.5分钟/台(总装线节拍),要求附上相关作业动作时间清单，包括产品定位，压紧，接触面积/合闸同步性/合闸弹跳检测，二次测试超程，分闸回弹测试等时间。3.动静触头直出排安装后产品，有GW-3、6、7、8四种参数，六种外形产品，产品图面及检测标准甲方可以提供。4.设备包括几大模块，分别是产品定位，压紧，接触面积/合闸同步性/合闸弹跳检测，二次测试超程，分闸回弹测试，和MES系统进行数据传输和交互，具体需要采集的设备信息、参数和通讯协议会在另一个补充协议中体现。图4.67触头参数平面图图4.68触头参数3D效果图超程测试顶升定位模组分合闸下框架图4.69触头参数3D效果图表4.12关键自动化设备参数名称相机控制器欧姆龙1500万黑白相机欧姆龙2相机电缆欧姆龙2触头参数测试流程图入产品定位能图4.70触头参数流程图图4.71上料模组效果图1.手柄储能缸图4.72上料伺服效果图储能判定：储能最大力矩35(3200)/40(4000)/45(6000壳架)Nm接触面积接触面积图4.74导通模组效果图储能判定：1.GW8-3200动触头含有12个触指，触指宽度4.5mm;要求单个触指的接触(拨);40-60N(按钮)(拨);20-30N(按钮)上下拨钮气缸上下拨钮气缸前后拨钮气缸左右电缸按压手柄气缸图4.75电缸定位效果图4.12装灭弧室总体结构：常通过并尽量减少场地的占用，尤其是宽度(需要留出参观通道),设备外形尺寸图4.76灭弧室效果图表4.13灭弧室外形尺寸表灭弧室图4.77单个灭弧室效果图3.整个自动化工站的节拍时间为：节拍150秒/本体(3200A型与4000A型)、节拍180秒/本体(6000A型)。物料箱上料节拍时间为：12箱/小时(3箱/叠)。4.灭弧室种类为3200A、4000A、6000A三种，长度与高度尺寸均相同，宽度尺寸不5.灭弧室自动化工站包括四个基本的模块，分别是上下料模块、提升定位模块、抓图4.78灭弧室平面图图4.79灭弧室3D效果图物叫筑升4码确认次定绝放入本休型人I下称料晶烧体传出提计机F降字3基准打统处软应下降满行图4.80灭弧室流程图4.12.1.上下料线体肆4.12.2.提升机图4.82灭弧室提升机效果图定位移载模组滑台伺服金具吸盘图4.83灭弧物料定位效果图仿形仿形定位图4.84灭弧二次定位定位效果图检测纵向纵向模组横向矫正气缸电动夹爪图4.85抓取机械手效果图横向滑台器图4.86测距打螺丝效果图第五章电气控制系统5.1电气控制系统5.1.1整线系统5.1.2信息管理层5.1.3控制层控制层采用基恩士KV-7500PLC,用于设备层的各种逻辑控制和运动控制。控制层是内部总线”新单元“S-Unit”,实现卓越的响应性I/0控制是传统的170倍，凭借CPU单元、扩展单元的卓越响应性能，从输入到输出模拟量控制是传统的20倍，利用依旧保持AD转换速度10μs的缓冲功能，实现最以最多8种语言存储软元件注释，最多可保存8种语言的注释，用户可使用自己熟悉5.1.4设备层(1)控制系统功能，以PLC系统为总控单元。(2)设备层所有设备都具有初始状态、等待状态、运行状态和故障状态时报警并显示报警信息，并能根据系统定义情况控制系统状态(全停，部分停或不停),(6)整个生产线控制系统依据各单元实际情况设置操作站。采用集成度高的控制模(8)所有控制线及控制电缆预留20%左右备用线；独立控制柜空间预留10%;PC输入输出触点预留20%I/0点数，不少于10%及空槽位预留不少于2个；远程I/0模块尽量采用同一点数的I/0远程模块。(9)智能化系统采用安全保护系统。配备门磁开(10)当出现故障时，系统有选择的紧急停止或循环停止整线设备或单独工位。(11)所有电气接线包括控制柜，采用板前接线，电柜前开门。(12)防护等级采用IP54,耐油密封。(13)实现整个过程、整个系统的故障诊断及安全保护。故障信息的诊断情况应实(15)报警处理功能：系统应能自动检测并报告自动化辅机的异常情况。包括报警5.2主监控(上位机控制系统)3.人工工站部分，上位机软件会直接连接扫描枪，I0卡，报警灯等设备来记录人工站的生产信息，反馈工人的生产进度。5.3信息化配置(1)通讯交互方式：采用Webservice接口方式与甲方MES服务器实现数据互通。(2)通讯交互数据内容：生产产品信息(包括产品型号、产品编码、生产订单等)、设备报警信息(报警时间，报警原因等)、设备实时状态(设备开机停机状态、设备的利用率、设备的产量等)、设备工艺参数(设备运转过程中的温度、压力值、负载参数等)。(3)生产任务排产界面：(3)生产任务排产界面：任务10MES产品名称产晶名称产品单元体任务蕃注：01934754-A006-46EF-9502-CI任务数量亢成数量住务进度1生产日期：配套方离图5.1生产任务界面图(4)友好的用户前台生产任务选择界面：性产完碱共量任通度4tneso4naT工厂代码任0-4015-34-i-3oUN工节I站代cn时It初H号科名H01-40齿图5.2前台任务选择界面图f4B1D79F9-C96.4a20506765eO⁴33697E024B1D79F9-C96.4a20506765eO⁴33697E02470A002A-C39.470A002A-C39.图5.3后台参数界面图故障分析产量曲线故障分析产量曲线生产管理监控系统图5.4生产监控界面图台作at螂常语世车间质量报表台作at螂常语世车间质量报表宿通世军间缘合日机开)机结中时问分智内0tT-07-3a7002T二性丝电机过间本供丝些花S6-67-0112007-07-2011112.00电201-67-E15/4207-7设560用壳6故a机电气度图图5.5统计分析界面图第六章工作模式6.1系统运行模式电控系统需要根据现场生产情况和调试需求，进入不同工作A、手动/半自动/自动模式手动模式--在该模式下，可以操作触摸屏的手动操作按钮，常在调试维护时使用。半自动模式--在该模式下，可以操作触摸屏的寸动操作按钮，实现设备的单步控制，自动模式--在该模式下，设备按设定的流程自动连续运行，单机模式--仅接受设备本地的操作指令联机模式一仅接受远程PC的操作指令，此运行方式为系统