第三章--物料供输自动化.ppt

1、1,第三章 物流供输自动化,2,第三章 物流供输自动化,物流-物料的流动过程 工件流原材料、半成品、成品 工具流刀具、夹具 配套流托盘、辅助材料、备件等 物流系统作用： 将制造系统中的物料的及时输送到有关设备或仓储设施处。,FASH,FASH,3,本章主要内容,概述： 物料系统及其功用 物料系统的组成及分类 单机自动供料装置 自动线输送系统 柔性物流系统,4,3-1 概述,在制造业中，原材料从入厂，经过冷热加工、装配、检验、油漆及包装等各个生产环节，到产品出厂，机床作业时间仅占5%，工件处于等待和传输状态的时间占95%。其中物料传输与存储费用占整个产品加工费用的30%40%，因此对物流系统的优

2、化有助于降低生产成本、压缩库存、加快资金周转、提高综合经济效益。,5,物流系统：物流的移动与储存。 一、物流系统的功能： 存储功能：存储和缓存处于等待（不处在加工和处理）状态的工件。 输送功能：完成物料在各工位之间的传输以满足工件加工工艺过程和处理顺序的要求。 装卸功能：完成加工设备及辅助设备上下料的自动化 管理功能：对物料的识别和管理（物料在输送过程中不断变化）。,3-1 概述,6,单机自动供料装置： 完成单机自动上下料任务 包括储料器、隔料器、上料器、输料槽、定向定位装置等 自动线输送系统： 完成自动线上物料输送任务 包括各种连续输送机、通用悬挂小车、有轨导向小车及随行夹具返回装置等 FM

3、S物流系统： 完成FMS物料的传输 包括自动导向小车、积放式悬挂小车、积放式有轨导向小车、搬运机器人、自动化仓库等,二、物流系统分类及组成,7,8,可靠、无损伤和快速地流动物料 具有一定的柔性 实现零库存生产目标 采用有效的计算机管理以提高物流系统的效率,三、对物流系统的要求,9,零库存的含义：以仓库储存形式的某种或某些种物品的储存数量很低的一个概念，甚至可以为“零”,即不保持库存。 零库存的提出？ 日本丰田汽车公司首先采用的准时生产（Just in time，JIT）系统，它的基本思想就是通过严格管理，杜绝生产待工、多余劳动、不必要搬运、加工不合理、不良品返修等方面的浪费，达到零故障、零缺陷

4、、零库存。,零库存概念,10,JIT四个要素（目标）： 废品量最低（零废品）：JIT要求消除各种引起不合理的原因，在加工过程中每一工序都要求达到最高水平 库存量最低（零库存）：JIT认为，库存是生产系统设计不合理、生产过程不协调、生产操作不良的证明 准备时间最短（零准备时间）：准备时间长短与批量选择相联系，如果准备时间趋于零，准备成本也趋于零，就有可能采用极小批量 生产提前期最短：短的生产提前期与小批量相结合的系统，应变能力强、柔性好,11,零库存概念,只在需要的时候，按需要的量，生产所需的产品 零库存也就是追求一种无库存，或库存达到最小的生产系统。具体而言，在这种管理方式下，由最后一道工序开

5、始，依次向上一道工序降序传递信息、领取零部件，而每一道工序只生产补充下道工序所领取的相同数量的零部件。,12,零库存概念,零库存生产方式以准时生产为出发点，首先暴露出生产过量和其他方面的浪费，然后对设备、人员等进行淘汰、调整，达到降低成本、简化计划和提高控制的目的。 在生产现场控制技术方面，JIT的基本原则是在正确的时间，生产正确数量的零件或产品，即准时生产。 零库存是物流、生产、库存和计划管理的现代方法。,13,3-2单机自动供料装置,1-料仓 2-隔料器 3-上料器 4-弹簧夹头 5-上料杆 6-推料杆 7-出料槽 8-弹簧 9-自动停车装置,FASH,FASH,14,3-2单机自动供料装

6、置,功能：完成单机自动上下料任务 结构：包括储料器、隔料器、上料器、输料槽、定向定位装置等 简单原理：储料器中存储一定数量的工件，根据加工设备的需求自动输出工件，经输料槽和定向定位装置传送到指定位置，再由上料器将工件送入机床加工位置,15,3-2单机自动供料装置,基本要求： 供料时间尽可能少，以缩短辅助时间、提高生产率 供料装置结构尽可能简单，供料稳定可靠 供料时避免大的冲击，防止供料装置损伤工件 供料装置要有一定的使用范围，以适应不同类型、不同尺寸的工件 满足一些工件的特殊要求,16,单机自动上料装置根据其工作特点和自动化程度的不同，可以分为料仓式上料装置和料斗式上料装置两种型式。,17,一

7、、料仓式上料装置,料仓式上料装置是一种半自动的上料装置 特点： 不能使工件自动定向，需要人工定时将一批工件按照一定的方向和位置，顺序排列在料仓中，然后由送料机构将工件逐个送到机床夹具中去。 结构比较简单，工作可靠性较强， 适用于工件外形较复杂、尺寸和重量较大以及加工周期比较长的情况。,18,组成： 由料仓、输料槽、隔料器、上料机构和卸料机构等部分组成。 分类： 自重式 外力作用式（利用重锤、扭力弹簧、工件与平带间的摩擦力、链条或同步齿形带） 拱形消除机构：仓壁振动器或搅拌机；防止料斗中的工件形成拱形面而阻塞,一、料仓式上料装置,19,1、料仓的结构形式,自重式 特点：占地面积大、容量大 适用：

8、盘、环类零件,自重式 特点：容量大、结构简单、易出现堵塞 适用：中小型的轴、盘、环类零件,20,外力作用式 特点：重锤式推力恒定，容量较大 适用：小型环类板状及轴类坯件,21,外力作用式 特点：弹簧式推力不稳定，容量小 适用：小型环类板状及轴类坯件,外力作用式 特点：用胶带组成V型槽，胶带转向相反，容量大，输送平稳，可兼做料槽 适用： 环 轴类坯件,22,外力作用式 特点：链条传输、容量大 适用：各种坯件,外力作用式 特点：同步齿形带传输，容量小 适用：小型环类轴类坯件,23,2. 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

9、壁间的摩擦力，从而保证工件连续地由料仓中排出。振动器振动频率一般为1000-3000次/min 。当料仓中物料搭拱处的仓壁振幅达到0.3mm时，即可达到破拱效果。在料仓中安装搅拌器也可消除拱形堵塞。,24,拱形消除器a)摆动杠杆式 b)凸轮式 1拱形消除器2料仓3工件,25,拱形消除器c)电磁振动式 d)棘齿式1拱形消除器2料仓3工件,26,二、料斗,料斗式上料装置是自动化的上料装置，工人将单个工件成批地任意倒进料斗后，料斗中的定向机构能将杂乱堆放的工件进行自动定向，使之按规定的方位整齐排列，并按一定的生产节拍把工件送到机床夹具中去。 没有完成定向的工件在出口处被分离送回料斗重新定向 适用于工

10、件外形比较简单、体积和重量都比较小，而且生产节拍短、要求频繁上料的场合。,27,1、平均供料率 一般采用料斗式上料装置的机床大多生产节拍短，装料频率较高。 因此在选择定向方法和料斗的结构时，必须分析料斗的供料生产率是否能满足机床生产率的要求。,28,各种料斗装置的平均生产率可用下式表示： Q平均ZPnK（件分） 式中 Z定向机构中取料构件数； P每一取料机构能同时抓取的工件数； n定向机构每分钟工作循环数（转分 或双行程分）； K取料构件的充实系数。,29,对于用钩、销、成形孔槽实现定向的料斗，P1 Q平均ZnK（件分） 对于扇形块、滑块或其它槽隙定向机构，Z1 Q平均PnK（件分）,30,往

11、复推板式料斗 1-轴 2-销轮 3-推板 4-固定料斗 5-工件 6-料道,31,工件滚动时： Z=1 P= L/d Q平均nLK / d（件分） 工件滑动时： Z=1 P= L/l Q平均nLK / l（件分）,32,33,34,三、输料槽,作用：是将工件从料仓（或料斗）输送到上料机构中，有时还兼有贮料的作用。 分类： 按其外部形状 ，有直线型、曲线形和螺旋型等型式 按工件在输送时的运动状态，有滚道式和滑道式输料槽等。 按工件的输送方式，自流式（靠工件自重输送）半自流式或强制运动式,35,输料槽的结构型式,36,37,38,四、工件的二次定向机构,将在料斗中未能完成定向的工件（例如一些外形复

12、杂的工件）在料斗外的输料槽中实现二次定向,用于重心偏置的工件 用于一端开口的套料件,39,用于重心偏置的盘类工件 用于带肩轴类件,40,五、供料与隔料机构,功能： 定时地将工件逐个输送到机床加工位置 分类： 往复运动式：速度小于150件/min 摆动往复式：速度在150-200件/min 回转运动式：速度大于200件/min 回转运动连续式：速度大于200件/min,41,往复运动供料与隔离机构 用于轴、盘、环、球类工件,摆动往复运动式供料与隔离机构 用于短轴、环、球类工件,42,回转运动式供料与隔离机构 用于 盘类、板类类工件,回转运动连续式供料与隔离机构 用于短轴、环、小球类工件,43,1

13、-滑槽 2-板弹簧 3-衔铁 4-电磁振动器 5-底座,44,六、机床自动供料典型装置机构,1-料仓 2- 拱形消除器 3-输料槽 4-隔料器 5-送料机构 6-夹具 7-凸轮机构 8分配轴,45,1-料斗 2- 工件定向机构 3-剔除器 4-输料槽 5 -隔料器 6-送料机构 7-夹具 -8凸轮机构 9-分配轴,46,47,3-3 自动线输送系统,自动线是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。 工件输送装置是自动线中最重要和最富有代表性的辅助设备，它将被加工工件从一个工位传送到下一工位，为保证自动线按生产节拍连续地工作提供条件，并从结构上把自动线

14、的各台自动机床联系成为一个整体。,FASH,48,一、带式输送系统,带式输送系统是一种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。 结构组成： 有输送带、驱动装置、传动滚筒、托辊、张紧装置等。 结构形式：一种环形封闭形式; 功能：输送和承载 。,49,传动原理：传动滚筒依靠摩擦力带动输送带运动，输送带全长靠许多托辊支承，并且由张紧装置拉紧。 适用范围： 主要输送散状物料，但也能输送单件质量不大的工件；主要用于远距离输送。,50,51,带式输送系统,1 -上托辊 2 - 工件 3 - 输送带 4 传动滚筒 5 张紧轮 6 下托辊 7 电动机 8 减速器 9 传动链条,52,输送带 作用：

15、 是带式输送机的牵引构件及承载构件，用于输送物料和传递动力。 输送带两端的接头形式： 机械接头 冷粘接头 硫化接头 强度（35%-40%）（70%） （85%-90%） 输送带的宽度比成件物料的宽度要大50100mm 件货对输送带的比压应小于5kPa,53,54,滚筒及驱动装置： 滚筒分类：传动滚筒及改向滚筒 传动滚筒的作用：是将驱动装置的动力，通过摩擦力传递给输送带的部件。 传动滚筒的结构形式：钢板焊接结构和铸焊结构。 传动滚筒表面：有光面（金属）和胶面两种形式，胶面的作用是增大传动滚筒与输送带之间的摩擦力。,55,改向滚筒的作用是改变输送带的运行方向或增加输送带与传动滚筒间的围包角。 增加

16、围包角的作用是增加输送带与滚筒间的接触面，使输送带与滚筒间不打滑。,56,带式输送系统,驱动装置输送机的动力部分 组成：电动机、联轴器、减速器及传动滚筒。 驱动功率较小时（ 小于45KW）由电机、刚性联轴器、减速机等组成。 驱动功率较大时， 采用电机、液力耦合器 、减速机等组成的驱动单元。 电动滚筒：将电动机、减速器及传动滚筒做成一体。,57,带式输送系统,托辊： 作用：在远距离带式物料传送时，为防止物料重力和输送带自重造成的带下垂，而在输送带下安置托辊 分类：承载托辊、空载托辊、调心托辊 承载托辊：用于支撑承载侧的输送带和物料 空载托辊：用于支撑空载载侧的输送带（回程） 调心托辊：用于调整跑

17、偏的输送带,58,带式输送系统,1 -上托辊 2 - 工件 3 - 输送带 4 传动滚筒 5 张紧轮 6 下托辊 7 电动机 8 减速器 9 传动链条,59,结构：由输送的物料种类决定（平托辊、V型托辊、槽型托辊、梳型托辊等） 托辊的数量：由带长决定，输送大件成件物料时上托辊间距应小于成件物料在输送方向上的尺寸之半，而下托辊间距可取上托辊间距的2倍左右,60,V型梳型托辊,平托辊,V型托辊,槽型托辊,空载平托辊,空载梳型托辊,挡辊式调心托辊,挡辊式空载调心托辊,挡辊式空载双辊调心托辊,61,张紧装置 作用：是使输送带具有足够的张紧力，保证输送带与传动滚筒之间不打滑，并限制输送带在各托辊间的垂度

18、，使输送带正常运行。 分类：螺旋张紧装置、重锤式张紧装置、车式张紧装置、固定绞车式张紧装置等几种形式。,62,螺旋张紧装置,车式重锤张紧装置,重锤式张紧装置,63,64,二、 链式输送系统,链式输送机是以链条作为牵引和承载体输送物料。 组成：链条、链轮、电动机、减速器、联轴器等 工作原理：利用链条与链轮啮合传动方式进行输送 链条由驱动链轮牵引，链条下面有导轨，支承着链节上的套筒辊子。货物直接压在链条上或放在承载托板上，随着链条的运动而向前移动。,65,66,二、 链式输送系统,1.链条 有套筒滚柱链、弯片链、叉形链、焊接链、可拆链、履带链、齿形链等结构形。,弯片链,套筒滚柱链,焊接链,67,齿

19、形链,可拆链,履带链,68,69,2.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/T83502003输送链、附件和链轮设计。 链轮齿数Z： 太小链条运行平稳性变差，而且冲击、振动、噪声、磨损加大 太大机构庞大,70,链条,物料一般通过链条上的附件带动前进，附件可以采用链条上的零件扩展而成或是配置二级附件（托架、料斗、运载机构）,71,三、步伐式传送带,步伐式输送装置是组合机床自动线上典型的工件输送装置。在加工箱体类零件的自动线以及带随行夹具的自动线中，使用非常普遍。 功用：它能完成向前输送和向后退回的往复动作, 实现工件单向输送。,72,步伐式输送装置的类

20、型,73,1、棘爪式步伐输送装置,74,1、棘爪式输送带,当输送带向前运动时，棘爪就推动工件移动一个步距； 当输送带回程时，棘爪被工件压下，于是绕销轴 回转而将弹簧拉伸，并从工件下面滑过，待退出工件之后，棘爪又复抬起。,1 输送带；2挡销； 3销轴； 4棘爪； 5弹簧； 6工件； 7 支承滚子,75,输送带的支承滚子,1棘爪式输送带 2滚子； 3工件； 4限位板； 5支承板；,棘爪式输送带是支承在滚子上作往复运动。,76,棘爪式步伐输送带结构,1中间棘爪；2首端棘爪；3末端棘爪；4侧板；5联接板；,77,1传动装置; 2输送带; 3滑台; 4慢进电动机; 5快速电动机;,输送带的传动装置,步伐

21、式输送带的传动，可以采用机械驱动或者液压驱动。,78,输送带的传动装置,机械驱动的输送装置：由传动装置及输送滑台 组成。 工作时，快速电动机 5起动，通过丝杆、螺母驱动滑台，带动输送带前进，接近终点时，快速电动机停止而慢进电动机起动，使工件准确到位。 待工件定位夹紧之后，快速电动机 5 起动反转，使输送带快速返回。 特点：纵向长度大，占地面积多，但结构简单，通用化程度高，一般多用于输送行程较短、不采用液压传动系统的自动线上。 采用液压驱动的输送装置，可以得到较大的驱动力和输送速度，实现缓冲比较容易，调整也方便。,79,2、回转（摆杆步伐输送装置,棘爪步伐输送装置虽然动作简单（因而其传动机构简单

22、），但当输送速度较高时，工件在到达终点时往往因惯性作用向前超程而不能保证位置精度。此外，由于切屑掉入，偶尔也有棘爪卡死、输送失灵的现象。为了提高输送速度及输送工作的可靠性，可以采用回转步伐输送装置。,80,回转步伐输送装置例,输送摆杆；2. 回转机构； 3.回转接头； 4.活塞杆 5. 油缸； 6. 缓冲器； 7. 支承滚轮；,81,工作原理,整个输送带由若干节圆杆l 组成，两节的接合处采用了配合 ，然后用两个互成 90的销子固定。圆杆直径有40、50、60、70毫米几种，其相应的端部小头直径为25、35、40、45毫米。输送带的支承滚轮7一般做成腰鼓形。输送带的往复运动大多数采用液压油缸驱动

23、。为了让输送带回转，活塞杆4与输送带之间采用能相对转动的回转接头3联接。为使行程未端不发生冲击，油缸5两端设有缓冲器6。输送带的回转运动是由专用的回转机构2实现的。,82,四、辊子输送系统,原理： 利用辊子的转动来输送工件的输送系统 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（要求工件底面平整坚实，工件在输送方向上至少跨过三个辊子的长度） 动力辊子输送系统：由驱动装置通过齿轮、链轮或带传动使辊子转动，依靠辊子与工件之间的摩擦力实现工件的输送,83,无动力辊道式输送机,84,动力辊道式输送机,85,转弯辊道式输送机,86,五、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

24、送。 悬挂输送系统节省空间，更容易实现整个工艺流程的自动化。 悬挂输送系统分通用悬挂输送系统和积放式悬挂输送系统两种。 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，如图3-23所示。 积放式悬挂输送系统与通用悬挂输送系统相比有下列不同之处：牵引件与滑架小车无固定连接，两者有各自的运行轨道；有岔道装置，滑架小车可以在有分支的输送线路上运行；设置停止器，滑架小车可在输送线路上的任意位置停车。,87,悬挂式输送机,88,特点：适用于车间内成件物料的空中运输 分类：通用悬挂和积放式悬挂 结构组成：牵引件、滑架小车、吊具、轨道、张紧装置、驱动装置、转向装置（一

25、般为链轮）和安全装置等 通用悬挂和积放式悬挂的区别 牵引件与滑架小车无固定联接，两者有各自的运行轨道（牵引轨道和承重轨道） 有岔道装置（滑架小车可以在有分支的输送线路上运行） 可设置停止器（滑架小车可以在输送线路上的任意位置停车）,五、悬挂输送系统,89,悬挂输送系统,90,通用悬挂输送机,91,1、牵引件,根据单点承载能力选择 单点承载能力在100kg以上可以采用可拆链 单点承载能力在100kg以下采用双铰接链,双铰接链 1行走轮 2铰销 3 导向轮 4 链片 5吊板,92,2、滑架小车,装有物料的吊具挂在滑架小车上，牵引链牵动（或利用推头推动）滑架小车沿轨道运行。,通用悬挂输送系统的滑架小

26、车,1轨道 2滑架小车 3牵引链 4挂吊具,93,滑架小车,双滑架小车,94,积放式悬挂输送系统的滑架小车,1滑架小车 2推头 3框板 4牵引轨道 5牵引链 6挡块 7承载轨道 8滚轮 9导向滚轮,牵引链与滑架小车有各自的运行轨道（牵引轨道和承重轨道） 有岔道装置，滑架小车可以在有分支的输送线路上运行。,95,六、有轨导向小车,有轨导向小车（Rail Guided Vehicle，简称RGV）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。 优点：RGV具有移动速度大，加速性能好，承载能力大的。 缺点：RGV铺设轨道不宜改动，柔性差，车间空间利用率低，噪声高。,96,2) 自动小车 自动

27、小车分为有轨和无轨两种。所谓有轨，是指有地面或空间的机械式导向轨道。地面有轨小车结构牢固，承载力大，造价低廉，技术成熟，可靠性好，定位精度高。地面有轨小车多采用直线或环线双向运行，广泛应用于中小规模的箱体类工件FMS中。高架有轨小车(空间导轨)相对于地面有轨小车，,97,车间利用率高，结构紧凑，速度高，有利于把人和输送装置的活动范围分开，安全性好，但承载力小。高架有轨小车较多地用于回转体工件或刀具的输送，以及有人工介入的工件安装和产品装配的输送系统中。有轨小车由于需要机械式导轨，因而其系统的变更性、扩展性和灵活性不够理想。,98,有轨导向小车(RGV),99,有轨导向小车(RGV),100,有

28、轨导向小车(RGV),101,图4-32 有轨小车 (a) 地面轨道式；(b) 空间轨道式,102,103,七、随行夹具的退回装置,在组合机床自动线中，对于某些形状复杂、缺少可靠输送基面的工件或有色金属工件，常常采用随行夹具作为定位夹紧和自动输送的附加装置。 随行夹具可以做出一个很可靠的输送基面，并采用“ 一面两孔”的典型定位方式在自动线的工位上安装，从而使某些原来不便于在组合机床自动线上加工的工件成为可能，扩大了自动线的应用范围。,104,为了使随行夹具能在自动线上循环工作，当工件加工完毕从随行夹具上卸下以后，随行夹具必须重新返回原始位置。所以在使用随行夹具的自动线上，应具有随行夹具的返回装

29、置。,105,106,（1）、水平返回方式,107,框形布置的自动线,108,（2）、上方返回方式,1、主输送带；2、随行夹具；3、提升装置； 4、返回输送带；5、下降装置；,109,1、油缸； 2、升降台； 3、杠杆； 4、滑架； 5、导柱； 6、钢绳； 7、滑轮； 8、限位开关； 9、挡铁； 10、限位开关； 11、限位开关；,110,（3）、下方返回方式,1、输送油缸；2、随行夹具；3、回转鼓轮； 4、步伐式返回输送带；5、回转鼓轮；,111,柔性制造系统（Flexible Manufacturing System-FMS）一般由三部分组成： （1）加工系统 三台以上的数控机床，加工中心

30、或FMC以及若干台辅助设备（如清洗机、测量机、排屑装置、冷却润滑装置等）。 （2） 储运系统 完成工件原材料运储、刀具运储 （3）控制和管理系统 实现对FMS的运动控制、刀具管理、质量控制及FMS的数据管理和网络通讯。,第四节 柔性物流系统,112,加工系统：提供灵活的加工工艺； 物料输送系统：将加工设备互相联系起来； 控制和管理系统：不断对设备的动作进行监控、检测，同时提供控制指令并进行工程记录，还可通过仿真来预示系统各部件的行为。,113,FMS必须具备的功能 能自动管理零件的生产过程，自动控制制造质量，自动进行故障诊断及处理，自动进行信息收集及传输； 简单地改变软件或系统参数，便能制造出

31、某一零件族的多种零件； 物料的运输和储存必须为自动(包括刀具等工装和工件的自动运输)； 能解决多机床条件下零件的混流加工，且无需额外增加费用； 具有优化调度管理功能，能实现无人化或少人化加工。,114,一、 物流输送形式,物流输送系统是为FMS服务的，它决定着FMS的布局和运行方式。 常见的物流输送形式有： 1.直线型输送形式 2.环型输送形式 3.网络型输送形式 4.机器人为中心的输送形式,115,典型的物流基本回路：,116,1.直线型输送形式,特点：输送设备作直线运动，输送线两侧布置加工设备和装卸站,用途： 适用于按照规定顺序从一个工作站到下一个工作站的工件输送，其线内储存量较小，需配合

32、中央仓库及缓冲站,117,118,特点：加工设备和辅助设备布置在封闭的环型输送线的内外侧。可增加支线作为储存或改变输送线路之用 ，不设置中央仓库，便于实现随机存取。 应用范围较广 输送设备： 连续输送机、输送小车、悬挂输送机,2. 环型输送形式,119,120,3.网络型输送形式,特点：输送设备通常采用自动导向小车，加工设备敞开性好，物料输送灵活 。线内储存量较小，需配合中央仓库及托盘自动交换器。,121,4. 机器人为中心的输送形式,特点：以搬运机器人为中心，加工设备布置在机器人搬运范围内的圆周上。 用途：适用于加工各类回转体零件的FMS中 。,1车削 中心 2数控铣床 3数控钻床 4缓冲站

33、 5加工中心 6机器人,122,123,二、 托盘及托盘交换器,1. 托盘 2. 托盘交换器 （1）回转式托盘交换器 （2）往复式托盘交换器,124,在FMS中，工件一般安装在组合夹具上，而组合夹具又被安装在托盘上，因而托盘是工件和夹具的承载体。 当工件在机床上加工时，托盘成为机床工作台并支撑工件； 运输时, 托盘又承载着工件和夹具在机床之间进行传送。 托盘是一种工件和机床之间的硬件接口。 在同一个FMS之间的所有机床，不管各自的形式如何，都必须采用这种统一的接口，使各台机床连接成为一个整体系统，这就要求系统中的所有托盘采用同一种结构形式。,1. 托盘,125,126,托盘的上表面：有便于夹具

34、安装的T型槽、矩阵螺孔， 托盘的下表面：有供在机床工作台上定位的基面和输送基面，其在机床工作台上定位通常是采用锥面定位。,托盘结构：有箱式、板式等。,127,1托盘导向面 2侧面定位块 3安装锁定机构的螺孔 4工件安装面 5中央孔 6托盘搁置面 7托盘支撑面 8工件或夹具的固定孔 9托盘夹紧面 10托盘定位面,128,FMS中 最常见的自动上、下料装置是托盘交换器（Automatic Pal1et ChangerAPC）。 功能： 是加工系统与物流系统间的工件输送接口， 作为工件的暂时储存，当系统阻塞时起到物流系统工件缓冲站的作用。,托盘交换器,2. 托盘交换器APC,129,2. 托盘交换器

35、,分类： 回转式托盘交换器（两位、四位、多位） 往复式托盘交换器,130,（1）回转式托盘交换器,当机床加工完后，交换器从机床工作台移出装有工件的托盘，将加工好的工件和托盘移至回转工作台的空位上； 然后工作台回转180度 ， 托盘交换器再将待加工 的工件和托盘移至 机床工作台上。,两位回转式托盘交换器的工作过程：,回转式托盘交换器,131,当机床加工完后，工作台横向移动到卸料位置，将加工好的工件及其托盘移至托盘库的空位上； 然后工作台横移至装料位置，托盘交换器再将待加工的工件移至工作台上。,往复式托盘交换器的工作过程：,132,三、 自动导向小车,自动导向小车（Automated Guided

36、 Vehicle，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。 自动导向小车（AGV）是柔性物流系统中物料运输工具的发展趋势。 AGV的组成：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、移栽机构、安全系统、通讯单元和自动导向系统等组成。,133,AGV的结构组成,1安全挡圈 2、11认址线圈 3失灵控制线圈 4导向探测器 5转向轮 6驱动电机 7转向机构 8导向伺服电机 9蓄电池 10车架 12制动器 13驱动车轮 14车上控制器,134,1 车体 车体由车架和相应的机械装置所 组成，是AGV的基础部分， 是其他总成部件的安

37、装基础； 2.2 蓄电和充电装置 AGV常采用24V或48V直流蓄电池为动力。蓄电池供电一般应保证连续工作8小时以上的需要。 2.3 驱动装置 AGV的驱动装置由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度控制器等部分组成，是控制AGV正常运行的装置。其运行指令由计算机或人工控制器发出，运行速度、方向、制动的调节分别由计算机控制。,135,4 导向装置 接受导引系统的方向信息通过 转向装置来实现转向动作。 5 车上控制器 接受控制中心的指令并执行相应的指令，同时将本身的状态（如位置、速度等）及时反馈给控制中心。 6 通信装置 实现AGV与地面控制站及地面监控设备之间的信息交换。 7 安全保护装置 安全

38、系统包括对AGV本身的保护、对人或其它设备的保护等方面。,136,8、移载装置 与所搬运货物直接接触，实现货物转载的装置。 9、信息传输与处理装置 主要功能是对AGV进行监控，监控AGV所处的地面状态，并与地面控制站实时进行信息传递。,137,具有不同移载装置的搬运小车,138,139,140,自动导向小车（AGV）,AGV的特点： 较高的柔性：通过改变导向程序即可完成AGV的路线改变 实时监视和控制：由计算机完成与AGV的双向通讯 安全可靠：低速运行（1070m/min）、有微处理器控制系统（防止与其它AGV碰撞）、有定位精度传感器或定位中心装置（保证定位精度） 维护方便,141,自动导向小

39、车（AGV）,AGV的分类 线导小车：利用电磁感应制导原理进行导向，需要在行车路线的地面上埋设环行感应电缆来制导小车运动 光导小车：利用光电制导原理来进行导向，需要在行车路线上涂上能反光的荧光线条，小车上的光敏传感器接受反射光来制导小车运动 遥控小车：以无线电发送接收设备传送控制命令和信号,142,（1）线导小车 线导小车是利用电磁感应制导原理进行导向的。 结构： 驱动系统外、小车前部装有一对扫描线圈。 原理： 当埋入地沟内的导线通以低频交变电流时，在导线周围便形成一个环形磁场。 当导线从小车前部两个扫描线圈中间通过时，两个扫描线圈中的感应电势相等， 当小车偏离轨道时，扫描线圈就会产生感应电势

40、差，其电势差经放大后反馈给转向制导电动机，使AGV朝向减少误差的方向偏转，直至电势差消除为止，从而保证小车始终沿着导线方向运行。,143,144,（ 2) 光导小车 光导小车是采用光电制导原理进行导向的。 通常采用一种带有荧光材料的油漆或色带在地板上绘制出运输路线图，小车上安装有光源及光敏元件。 小车运行时，由车上的光源发出的光束照射在地板上，小车内的光敏元件接受反射光，通过光电信号的转换产生路线识别信号，从而控制小车沿着绘制的路线运行。 特点： 改变路线非常容易，但对环境的要求比较严格，因此只适用于实验室等环境非常洁净的场合。,145,146,沿小车预定路径在地面上粘贴易反光的反光带（铝带或

41、尼龙带），小车上装有发光器和受光器,其发出的光经反光带反射后由受光器接受，并将该光信号转换成电信号控制小车的舵轮。,光学引导方式原理（光导小车）,147,4)遥控制导小车 这种小车没有传送信息的电缆，而是使用无线电或激光发送和接收设备来传送控制命令和信息。 特点：活动范围和路线基本不受限制，具有柔性高、扩展性好、对环境要求不高等优点。 但其控制系统和操纵系统较为复杂，目前还处于实验研究阶段。,148,激光灯台制导原理,FLASH,在导引车顶部装置一个沿360方向按一定频率发射激光的装置。同时在AGV四周的一些固定位置上放置反射镜片。 当AGV运行时，不断接受到从三个已知位置反射来的激光束，经过

42、简单的几何运算，就可以确定AGV的准确位置，控制系统根据的准确位置对其进行导向控制,149,自动导向小车（AGV）,车轮的布置 三车轮：前轮既是转向轮又是驱动轮（一般只能向前运动） 四车轮： 差速转向式：中间两轮为驱动轮，利用两驱动轮的速度之差实现转向（可以实现前后驱动） 独立多轮转向式：四个车轮都兼有转向和驱动（转向最为灵活，可沿任意方向运动）,150,151,导向控制系统 在AGV上对称布置两个导向传感器1，在接收到地面导向线路9的电磁感应信号后，两导向传感器信号经比较放大处理后得到反映AGV偏差方向的偏差量，将该偏差量经处理后用于控制和驱动AGV的转向系统，使AGV能实时地消除车体与导向

43、线路的偏离,1 导向感应线圈 2交流电压放大器 3整流器 4运算放大器 5功率放大器 6直流导向驱动电机 7减速器 8导向轮 9导向线,152,AGV电磁感应制导原理,153,154,AGV自动认址与精确停位系统 任务：使小车能将物料准确地送到位。 方法：在各个工位上安装地址信息发送元件，即直接在导线两侧埋设认址的感应线圈。 如图： 对每个地址编码， 将四个线圈以不同方式 连接，产生不同方向 的磁通。,AGV绝对地址感应线圈1011,155,AGV的结构组成,1安全挡圈 2、11认址线圈 3失灵控制线圈 4导向探测器 5转向轮 6驱动电机 7转向机构 8导向伺服电机 9蓄电池 10车架 12制

44、动器 13驱动车轮 14车上控制器,156,自动导向小车（AGV）,AGV的管理 交通管制：常用的为区间控制法（将导向路线划分为若干个区间，在同一时刻只允许一个小车位于给定的区间内） 车辆调度：目标是使AGV系统实现最大的物流通过量，需解决两方面问题： 车辆调度的方法（按等级）：车内调度系统、车外招呼系统、遥控终端、中央计算机控制以及组合控制等（当系统以最高水平控制运行时，万一失灵则可返回到低一级水平控制，例如物流工作站计算机调度失败，就可以恢复到遥控终端控制或车载控制，AGV系统仍可继续工作）,157,自动导向小车（AGV）,车辆调度法则： 顺序车辆调度法则：AGV在导向线路上不停地运行，依

45、次经过每一个工作站，当经过有负载需要装运的工作站时，AGV便装上负载继续向前行驶，并把负载输送到其目的地（不会出现车间闭锁或交通阻塞现象，但物流系统的柔性及物料通过量较低） 从任务申请角度出发：最大输送排队长度法则、最少行驶时间法则、最短距离法则、最小剩余输送排队空间法则、先来先服务法则等 从任务分配角度出发：最近车辆法则、最快车辆法则、最长空闲车辆法则等,158,自动导向小车（AGV）,系统监控 目的：避免系统出现故障或运行速度减慢等问题 途径：定位器面板、摄象机、CRT彩色图象显示器及中央记录报告,159,在整个FMS中，当物流系统线内存储功能较少而要求有较多的存储量时或要求无人化生产时，一般需设立自动化中央仓库来解决物料的集中存储问题 功能：柔性物流系统以自动化中央仓库为中心，依据计算机管理系统的信息，实现毛坯、半成品、成品、配套件或工具的自动存储、自动检索、自动输送等功能 分类：平面仓库（货架布置在输送平面内的仓库，一般用于存放大型工件）、立体仓库（高层货架仓库，目前仓储设施的发展趋