机械制造自动化技术-物料供输自动化课件

物料供输自动化物料供输自动化1 物流系统是机械制造系统的重要组成部分之一，它的作用是将制造系统中的物料（如毛坯、半成品、成品、工夹具等）及时、准确地输送到指定位置（如有关设备或仓储设施处。）物流系统功能描述实际上，从原材料入厂，经冷热加工、装配、检验、包装直到产品出厂，机加工时间仅占总时间的5%左右，物料处于等待和运输的时间则占95%左右，物料运输与存储费用占整个产品加工费用的30%40%。优化物流系统对提高生产率，降低成本的作用2一、物料供输自动化概述物流系统组成实例物流系统组成实例（1）带式输送子系统（2）回转传输子系统（3）控制及调度子系统为什么机床和装配机器人不为什么机床和装配机器人不属于物流系统？属于物流系统？如果是上下料机器人呢？如果是上下料机器人呢？3物流系统及其功用物流系统及其功用什么是物流？物料的流动过程物流的分类工件流、工具流、配套流物流系统是指工件流、工具流、配套流的移动与存储。物流系统的功用主要完成物料的存储、输送、装卸、管理等功能。4物流系统及其功用物流系统及其功用物料系统的功能（1）存储功能用于存储或缓存物料，如货架，刀库，此时物料处于等待状态。（2）输送功能完成物料在不同工作地点之间的传输，满足制造工艺过程和处理顺序的需求，如传送带。（3）装卸功能实现加工设备及辅助设备上、下料的自动化。（4）管理功能物料在输送过程中是不断变化的，因此需要对物料进行有效的识别和管理，通过控制及调度子系统完成。5物料供输系统的组成与分类物料供输系统的组成与分类物流供输系统的组成6连续输送装置连续输送装置运输设备固定在输送线路上，其运输距离与运输机长度相同，设备一经开动就连续运行，将物料不断从装载地点运输到卸载地点，适用于运输量大，运输线路不变或少变的场合，主要用于各种自动化生产线。7间歇输送装置间歇输送装置运输设备在运行区间内，作往返式周期性（间歇式）运行。运输线路可不固定、运输作业的服务面大，工作灵活，可以从任何地点任何时间把物料从一个地点搬运到另一个地点。其类型主要是各种车辆运输设备和起重搬运设备。8物流供输系统的分类1.单机自动供料装置：单机自动供料装置：完成单机完成单机自动上下料任务自动上下料任务包括包括储料器、隔料器、上料器、输料槽、定向定储料器、隔料器、上料器、输料槽、定向定位装置等位装置等2.自动线输送系统：自动线输送系统：完成自动线上完成自动线上物料输送任务物料输送任务包括包括各种连续输送机、通用悬挂小车、有轨导向各种连续输送机、通用悬挂小车、有轨导向小车及随行夹具返回装置等小车及随行夹具返回装置等3.FMS物流系统：物流系统：完成完成FMS物料的传输物料的传输包括包括自动导向小车、积放式悬挂小车、积放式有自动导向小车、积放式悬挂小车、积放式有轨导向小车、搬运机器人、自动化仓库等轨导向小车、搬运机器人、自动化仓库等1）应实现可靠、无损伤和快速地物料流动；2）应具有一定的柔性，即灵活性、可变性和可重组性；3）实现“零库存”生产目标；4）采用有效的计算机管理，提高物流系统的效率，减少建设投资；5）物流系统应具有可扩展性、智能化。物流系统应满足的要求物流系统应满足的要求零库存的含义零库存的含义：以仓库储存形式的某种或某些种物：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，甚至可以为品的储存数量很低的一个概念，甚至可以为“零零”,即即不保持库存不保持库存。零库存的提出？零库存的提出？日本丰田汽车公司首先采用的日本丰田汽车公司首先采用的准时生产准时生产（Just in time，JIT）系统，它的基本思想就是）系统，它的基本思想就是通过严格管理，通过严格管理，杜绝杜绝生产待工、多余劳动、不必要搬运、加工不合生产待工、多余劳动、不必要搬运、加工不合理、不良品返修理、不良品返修等方面的浪费等方面的浪费，达到，达到零故障、零缺零故障、零缺陷、陷、零库存零库存。JIT四个要素（目标）：四个要素（目标）：废品量最低废品量最低（零废品零废品）：）：JIT要求消除各种引起不合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理的原因，在加工过程中每一工序都要求达到最高水平水平库存量最低库存量最低（零库存零库存）：）：JIT认为，库存是生产系统认为，库存是生产系统设计不合理、生产过程不协调、生产操作不良的证设计不合理、生产过程不协调、生产操作不良的证明明准备时间最短准备时间最短（零准备时间零准备时间）：准备时间长短与批）：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趋于零，就有可能采用极小批量生产提前期最短生产提前期最短：短的生产提前期与小批量相结合：短的生产提前期与小批量相结合的系统，应变能力强、柔性好的系统，应变能力强、柔性好 零库存零库存也就是追求一种无库存，或库存达到最小的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，由生产系统。具体而言，在这种管理方式下，由最后最后一道工序开始一道工序开始，依次向上一道工序传递信息、领取依次向上一道工序传递信息、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。的相同数量的零部件。每道工序不能出现废品零库存生产方式零库存生产方式以以准时生产准时生产为出发点，首先为出发点，首先暴露暴露出生产过量和其他方面的出生产过量和其他方面的浪费浪费，然后对设备、人，然后对设备、人员等进行员等进行淘汰、调整淘汰、调整，达到，达到降低成本、简化计划降低成本、简化计划和和提高控制提高控制的目的。的目的。自动化物料输送系统自动化物料输送系统二、单机自动供料装置供料方式人工供料与自动供料自动供料装置的组成储料器、输料槽、定向定位装置和上料器组成。料仓与料斗的区别案例：螺栓料仓料斗式储料器只需将工件倒入料斗，由料斗自动完成定向。料仓式储料器需人工将工件按一定方向摆放在仓内；料仓和料斗一般用于存储小型工件，较大型工件可用机械手完成供料。15料仓式储料器螺栓料仓16图44机床自动供料装置1料仓2隔料器3弹簧4自动停车装置5上料器6出料槽7推料杆8弹簧夹头9上料杆自动上料：工人将工件装入料仓1，上料器5右移，带动隔料器2逆时针旋转，工件落入上料器5的接受槽中。上料器5左移，将工件送到弹簧夹头8，上料杆9将工件推送入弹簧夹头8内，工件被夹紧，上料器5和上料杆9退回，工件开始加工。自动出料：工件加工完毕，弹簧夹头8松开，推料杆7将工件顶出，工件落入出料槽。17特点：特点：p不能使工件自动定向，需要人工定时将一批工件按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。送料机构将工件逐个送到机床夹具中去。p 结构比较简单，工作可靠性较强，结构比较简单，工作可靠性较强，需要拱形消除机构：需要拱形消除机构：仓壁振动器或搅拌机；防止料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斗中的工件形成拱形面而阻塞料仓的结构形式料仓的结构形式18料仓的结构形式料仓的结构形式由于工件的重量和形状尺寸变化较大，因此料仓结构设计没有固定模式。一般我们把料仓分成自重式和外力作用式两种结构。螺旋式料斗式重锤垂直压送式重锤水平压送式自重式外力式19l自重式自重式l特点：特点：占地面积大、占地面积大、容量大容量大l适用：适用：盘、环类零件盘、环类零件l自重式自重式l特点：特点：容量大、结构简单、容量大、结构简单、易出现堵塞，需拱形消除机易出现堵塞，需拱形消除机构。构。l适用：适用：中小型的轴、盘、中小型的轴、盘、环类零件环类零件螺旋式料斗式20l外力作用式外力作用式l特点：特点：重锤式推力恒定重锤式推力恒定l适用：适用：易于仓壁粘附的小零件易于仓壁粘附的小零件重锤垂直压送式重锤垂直压送式21l外力作用式外力作用式l特点：特点：弹簧式推力不弹簧式推力不稳定，容量小稳定，容量小l适用：适用：小型环类板小型环类板状及轴类坯件状及轴类坯件l外力作用式外力作用式l特点：特点：用胶带组成用胶带组成V型槽，型槽，利用工件与胶带见得摩擦力利用工件与胶带见得摩擦力送料，容量大，输送平稳，送料，容量大，输送平稳，l适用：适用：环环 轴类坯件轴类坯件扭力弹簧式胶带式22l外力作用式外力作用式l特点：特点：链条传输、链条传输、可连续或间歇传输工可连续或间歇传输工件、容量大件、容量大l适用：适用：各种坯件各种坯件l外力作用式外力作用式l特点：特点：同步齿形带传输，容同步齿形带传输，容量小量小l适用：适用：小型环类轴类坯件小型环类轴类坯件链条式同步带式23拱形消除机构拱形消除机构 拱形消除机构一般采用拱形消除机构一般采用仓壁振动器仓壁振动器。仓壁振动器使仓。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。壁间的摩擦力，从而保证工件连续地由料仓中排出。振动器振动器振动频率一般为振动频率一般为1000-3000次次/min。当料仓中物料搭拱处的。当料仓中物料搭拱处的仓壁振幅达到仓壁振幅达到0.3mm时，即可达到破拱效果。在料仓中安装时，即可达到破拱效果。在料仓中安装搅拌器搅拌器也可消除拱形堵塞。也可消除拱形堵塞。拱形消除器拱形消除器a)a)摆动摆动杠杆式杠杆式 b)b)凸轮式凸轮式 c)c)电磁振动式电磁振动式 1 1拱形消除器拱形消除器2 2料仓料仓3 3工件工件24料斗料斗工人将单个工件成批地任意倒进料斗后，工人将单个工件成批地任意倒进料斗后，料斗中的定向机构料斗中的定向机构能将杂乱堆放的工件进行自动定向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，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。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没有完成定向的工件在出口处被分离送回料斗重新定向送回料斗重新定向，或，或由由二次定向机构二次定向机构再次定向。再次定向。那么料斗的供货率会发生变化，应使那么料斗的供货率会发生变化，应使料斗的平均供货率大于料斗的平均供货率大于机床的生产率机床的生产率。l适用于工件外形比较简单、体积和重量都比较小，而且生产适用于工件外形比较简单、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节拍短、要求频繁上料的场合25料斗的结构及技术特性26料斗的结构及技术特性27各种料斗装置的平均生产率可用下式表示：各种料斗装置的平均生产率可用下式表示：Q平均平均ZPnK（件分）（件分）式中式中 Z定向机构中定向机构中取料构件数取料构件数；P每一取料机构能每一取料机构能同时抓取的工件数同时抓取的工件数；n定向机构每分钟工作循环数（转分定向机构每分钟工作循环数（转分 或双行程分）；或双行程分）；K取料构件的充实系数。取料构件的充实系数。28l对于用钩、销、成形孔槽实现定向的料斗，对于用钩、销、成形孔槽实现定向的料斗，P1，每一取料机构能每一取料机构能同时抓取的工件数同时抓取的工件数为为1。Q平均平均ZnK（件分）（件分）l对于扇形块、滑块或其它槽隙定向机构，对于扇形块、滑块或其它槽隙定向机构，Z1，定向机构中定向机构中取料构件数为取料构件数为1。Q平均平均PnK（件分）（件分）29工件滚动（回转件）时：工件滚动（回转件）时：取料机构取料机构Z=1 每次能取每次能取P=L/dQ平均平均nLK/d（件分）（件分）工件滑动时：工件滑动时：Z=1 P=L/lQ平均平均nLK/l（件分）（件分）往复推板式料斗往复推板式料斗1-轴轴2-销轮销轮3-推板推板4-固定料斗固定料斗5-工件工件6-料道料道30作用：作用：是将工件从料仓（或料斗）输送到上料机构是将工件从料仓（或料斗）输送到上料机构中，有时还兼有中，有时还兼有贮料贮料的作用。的作用。分类：分类：l按其外部形状按其外部形状，有，有直线型、曲线形直线型、曲线形和和螺旋型螺旋型等型式等型式l按工件在输送时的运动状态按工件在输送时的运动状态，有，有滚道式滚道式和和滑道式滑道式输输料槽等。料槽等。l按工件的输送方式，按工件的输送方式，自流式自流式（靠工件自重输送）（靠工件自重输送）半半自流式自流式或或强制运动式强制运动式输料槽31二次定向机构二次定向机构 将在料斗中未能完成定向的工件（例如一些将在料斗中未能完成定向的工件（例如一些外形复杂的工件）在料斗外的外形复杂的工件）在料斗外的输料槽输料槽中实现二次定向中实现二次定向 。工件工件钩子钩子适用于重心偏置的工件，只有当工件较重端朝下才能落入输料槽适用于一端开口的套类工件，只有开口向左的工件才能被钩子改变方向落入输料槽，开口向右的工件推开钩子自行落入输料槽32二次定向机构二次定向机构 将在料斗中未能完成定向的工件（例如一些将在料斗中未能完成定向的工件（例如一些外形复杂的工件）在料斗外的外形复杂的工件）在料斗外的输料槽输料槽中实现二次定向中实现二次定向 。适用于重心偏置的盘类工件，在重心偏置的一侧开口，工件经过时将会侧翻落入输料槽或料斗。适用于带肩轴的工件，自动定向成大端向上。33二次定向机构二次定向机构34供料与隔料机构供料与隔料机构 功能：功能：定时定时地将工件逐个地将工件逐个输送输送到机床加工位到机床加工位置置 分类：分类：往复运动式往复运动式：速度小于：速度小于150150件件/min/min 摆动往复式摆动往复式：速度在：速度在150-200150-200件件/min/min 回转运动式回转运动式：速度大于：速度大于200200件件/min/min 回转运动连续式回转运动连续式：速度大于：速度大于200200件件/min/min a往复运动式往复运动式供料与隔离机构，用用于轴、盘、环、球类工件于轴、盘、环、球类工件。b摆动往复式摆动往复式供料与隔离机构，用用于短轴、环、球类工件于短轴、环、球类工件。35供料与隔料机构供料与隔料机构c回转运动式回转运动式供料与隔离机构用于用于 盘类、板类类工件盘类、板类类工件。d回转运动连续式回转运动连续式供料与隔离机构用于短轴、环、小球类工件用于短轴、环、小球类工件。36机床自动供料典型装置实例机床自动供料典型装置实例案例一案例一 螺纹机床的自动供料螺纹机床的自动供料上料机械手顺时针摆动触发到挡块2时，机械手上的夹持器9张开，机械手继续顺时针摆动一定角度，机械手上的摆杆1压下碰杆4，隔料器5转动，工件滚入机械手夹持器中。与此同时，下料机械手转至机床加工位置，夹持已完成的工件。图410螺纹机床自动供料装置1摆杆2挡铁3螺钉4碰杆5隔料器6齿轮7摆轴8活塞9夹持器10扭簧11料道12液压缸13限位销14弹簧15微动开关上料机械手与下料机械手逆时针摆动（回摆），完成上料与下料37机床自动供料典型装置实例机床自动供料典型装置实例案例二案例二 板材加工机床的自动供料与送料板材加工机床的自动供料与送料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（机械手上的吸盘），吸料器吸料、移料、释料完成供料。图411贮料与顶料装置1贮料架2挡杆3液压缸4吸料器5板料382）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。图图414 斜刃夹持式送料装置斜刃夹持式送料装置 1 1斜楔斜楔 2 2滚轮滚轮 3 3固定斜刃座固定斜刃座 4 4螺杆螺杆 5 5活动斜刃座活动斜刃座 6 6手柄手柄7 7斜刃斜刃 8 8扭簧扭簧 9 9 板料板料 1010弹簧弹簧39机床自动供料典型装置实例机床自动供料典型装置实例车床自动上下料40机床自动供料典型装置实例机床自动供料典型装置实例各种自动上下料实例41机床自动供料典型装置实例机床自动供料典型装置实例机械手冲床自动送料42物料供输自动化概述物料供输自动化概述单机自动供料装置单机自动供料装置物流，物流系统的定义；物流系统的组成物流，物流系统的定义；物流系统的组成料仓（自重式、外力式；拱形消除机构）、料仓（自重式、外力式；拱形消除机构）、料斗（自动定向、二次定向机构、平均供料斗（自动定向、二次定向机构、平均供货率）货率）上次课内容回顾43自动线物料输送系统自动线物料输送系统柔性物流系统柔性物流系统带式输送系统；链式输送系统；步伐式传带式输送系统；链式输送系统；步伐式传送带；辊子输送系统；悬挂输送系统；有送带；辊子输送系统；悬挂输送系统；有轨导向小车；随行夹具返回装置轨导向小车；随行夹具返回装置物流输送形式（布局）；托盘及托盘交换物流输送形式（布局）；托盘及托盘交换器；自动导向小车；自动化仓库器；自动导向小车；自动化仓库本课内容44三、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自动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。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的各台自动机床联系成为一个整体。45带式输送系统带式输送系统链式输送系统链式输送系统步伐式输送系统步伐式输送系统辊子输送系统辊子输送系统悬挂输送系统悬挂输送系统有轨导向小车有轨导向小车随行夹具返回装置随行夹具返回装置46带式输送系统带式输送系统图415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传动链条带式输送系统带式输送系统是一种利用是一种利用连续运动连续运动且具有且具有挠性挠性的的输送带输送带来输送物料来输送物料的输送系统。的输送系统。结构组成：结构组成：有输送带、驱动装置、传动滚筒、托辊、张紧装置等有输送带、驱动装置、传动滚筒、托辊、张紧装置等结构形式：结构形式：一种环形封闭形式一种环形封闭形式;功能：功能：输送输送和和承载承载 。应用：应用：散状物料、单件质量小的物料散状物料、单件质量小的物料 主要用于远距离输送主要用于远距离输送47带式输送系统带式输送系统输送带输送带l作用：作用：是带式输送机的牵引构件及承载构件，用于输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。送物料和传递动力。l特点：特点：传动带具有挠性和弹性，可吸收振动和缓和冲传动带具有挠性和弹性，可吸收振动和缓和冲击，使击，使传动平稳、噪音小传动平稳、噪音小；当过载时；当过载时,传动带与带轮之传动带与带轮之间可发生相对滑动而不损伤其它零件，间可发生相对滑动而不损伤其它零件，保护作用，同保护作用，同时也影响传动比时也影响传动比；远距离远距离传送物料。传送物料。l输送带两端的接头形式：输送带两端的接头形式：机械接头机械接头 冷粘接头冷粘接头 硫化接头（寿命最长）硫化接头（寿命最长）强度强度（35%-40%）（70%）（85%-90%）l输送带的宽度输送带的宽度比成件物料的宽度要大比成件物料的宽度要大50100mml输送带的输送带的输送能力输送能力Q（kg/h）Q=Gv/l G成件物料单个质量成件物料单个质量V传送带的速度传送带的速度l物料件的间距物料件的间距 48带式输送系统带式输送系统滚筒及驱动装置滚筒及驱动装置l滚筒：滚筒：传动滚筒传动滚筒及及改向滚筒。改向滚筒。传动滚筒的作用：传动滚筒的作用：是将驱动装置的动力，通过摩擦力传递是将驱动装置的动力，通过摩擦力传递给输送带的部件。给输送带的部件。传动滚筒分传动滚筒分主传动主传动和和从动两种从动两种。主传动滚筒有两种形式，一。主传动滚筒有两种形式，一种是外装式滚筒，就是电机带动减速机再带动滚筒，一种是种是外装式滚筒，就是电机带动减速机再带动滚筒，一种是内装式电动滚筒，顾名思义就是包括电机、减速装置等机械内装式电动滚筒，顾名思义就是包括电机、减速装置等机械构件都在滚筒内部。传动滚筒必须与配套的电机、减速机使构件都在滚筒内部。传动滚筒必须与配套的电机、减速机使用才可驱动带式输送机，起传动作用；用才可驱动带式输送机，起传动作用；49带式输送系统带式输送系统滚筒及驱动装置滚筒及驱动装置l滚筒：滚筒：传动滚筒传动滚筒及及改向滚筒。改向滚筒。改向滚筒的作用改向滚筒的作用是改变输送带的运行方向或增加输送是改变输送带的运行方向或增加输送 带与带与传动滚筒间的围包角。改向滚筒也叫导向滚筒，他和传动滚传动滚筒间的围包角。改向滚筒也叫导向滚筒，他和传动滚筒在结构上是没有区别，改向滚筒一般在输送机的尾部，输筒在结构上是没有区别，改向滚筒一般在输送机的尾部，输送带在此处改变运动方向。送带在此处改变运动方向。增加围包角的作用增加围包角的作用是增加输送带与滚筒间的接触面，使输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。送带与滚筒间不打滑。l驱动装置：驱动装置：动力部分。由电动机、联轴器、减速器、传动滚动力部分。由电动机、联轴器、减速器、传动滚筒等组成。筒等组成。电动滚筒电动滚筒：将电动机、减速器及传动滚筒做成一体。：将电动机、减速器及传动滚筒做成一体。50带式输送系统带式输送系统托辊托辊 远距离输送时为了远距离输送时为了防止防止物料重力和输送带自重造成物料重力和输送带自重造成带带下垂下垂，需安装托辊。，需安装托辊。分类：分类：承载托辊、空载托辊、调心托辊承载托辊、空载托辊、调心托辊承载托辊：承载托辊：支撑承载侧的输送带和物料支撑承载侧的输送带和物料空载托辊：空载托辊：支撑空载载侧的输送带（回程）支撑空载载侧的输送带（回程）调心托辊：调心托辊：调整跑偏的输送带调整跑偏的输送带上托辊间距小于成件物料在运输方上托辊间距小于成件物料在运输方向上尺寸之半；下托辊间距可取上向上尺寸之半；下托辊间距可取上托辊间距的托辊间距的2倍左右。倍左右。51带式输送系统带式输送系统张紧装置张紧装置l作用：作用：是使输送带具有足够的张紧力，保证输送带与传动滚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筒之间不打滑不打滑，并，并限制限制输送带在各托辊间的输送带在各托辊间的垂度垂度，使输送带，使输送带正常运行。正常运行。l分类：分类：螺旋张紧装置、重锤式张紧装置、车式张紧装置、固螺旋张紧装置、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。定绞车式张紧装置等几种形式。螺旋张紧装置螺旋张紧装置车式重锤张紧装置车式重锤张紧装置重锤式张紧装置重锤式张紧装置用带轮张紧用带轮张紧52链式输送系统链式输送系统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。若长距离输送应增加张紧装置和链条支撑导轨。工作原理：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。特点：传递功率大、效率高、适合远距离输送物料，但有一定的动载荷与冲击。53链式输送系统链式输送系统链条链条l结构形式：结构形式：有套筒滚柱链、弯片链、叉形链、焊接链、可拆有套筒滚柱链、弯片链、叉形链、焊接链、可拆链、履带链、齿形链等。链、履带链、齿形链等。l运动原理运动原理：链条上的附件带动物料运动。：链条上的附件带动物料运动。输送链？传动链？输送链？传动链？弯片链弯片链套筒滚柱链套筒滚柱链焊接链焊接链可拆链可拆链齿形链齿形链履带链履带链54步伐式传送带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：功用：它能完成它能完成向前输送和向后退回的向前输送和向后退回的往复动作往复动作,实现工件实现工件单单向输送向输送。结构形式：结构形式：棘爪式、摆杆式、抬起式、托盘式等等。7棘爪式传送棘爪式传送1 输送带；输送带；2挡销；挡销；3销轴；销轴；4棘爪；棘爪；5弹簧；弹簧；6工件；工件；7 支承滚子支承滚子l向前运动时，向前运动时，棘爪就推动工件移动一棘爪就推动工件移动一个步距；个步距；l回程时，回程时，棘爪被工件压下，于是绕销棘爪被工件压下，于是绕销轴轴 回转而将弹簧拉伸，并从工件下面回转而将弹簧拉伸，并从工件下面滑过，待退出工件之后，棘爪又复抬起。滑过，待退出工件之后，棘爪又复抬起。注意：防止杂物卡住弹簧注意：防止杂物卡住弹簧55步伐式传送带步伐式传送带摆杆步伐式传送带1输送摆杆2回转机构3回转接头4活塞杆5驱动液压缸6液压缓冲装置7支撑辊56辊子输送系统辊子输送系统原理原理：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）动力辊子输送系统动力辊子输送系统：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无动力辊道式输送机无动力辊道式输送机动力辊道式输送机动力辊道式输送机57悬挂输送系统悬挂输送系统特点：特点：适用于车间内适用于车间内成件成件物料的物料的空中运输空中运输分类：分类：通用悬挂通用悬挂和和积放式悬挂积放式悬挂结构组成：结构组成：牵引件、滑架小车、吊具、轨道、张紧装置、驱动牵引件、滑架小车、吊具、轨道、张紧装置、驱动装置、转向装置（一般为链轮）和安全装置等装置、转向装置（一般为链轮）和安全装置等积放式悬挂积放式悬挂与与通用悬挂通用悬挂相比相比的区别的区别l牵引件牵引件与与滑架小车滑架小车无固定联接，两者有各自的运行轨道（牵引无固定联接，两者有各自的运行轨道（牵引轨道和承重轨道）轨道和承重轨道）l有岔道装置（滑架小车可以在有分支的输送线路上运行）有岔道装置（滑架小车可以在有分支的输送线路上运行）l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）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）58牵引件（牵引链）牵引件（牵引链）l功能：功能：牵引滑架小车沿轨道运行。牵引滑架小车沿轨道运行。l如何选择：如何选择：根据单点承载能力选择。根据单点承载能力选择。单点承载能力单点承载能力在在100kg以上可以采用以上可以采用可拆链可拆链单点承载能力单点承载能力在在100kg以下采用以下采用双铰接链双铰接链悬挂输送系统悬挂输送系统图426双铰接链1行走轮2铰销3导向轮4链片5吊板59物料物料滑架小车滑架小车l功能：功能：吊具挂在滑架小车上。吊具挂在滑架小车上。悬挂输送系统悬挂输送系统通用悬挂输送系统的滑架小车1 1轨道轨道 2 2滑架小车滑架小车 3 3牵引链牵引链 4 4挂吊具挂吊具积放式悬挂输送系统的滑架小车1滑滑架小车架小车 2推头推头 3框板框板 4牵引轨道牵引轨道5牵引链牵引链 6挡块挡块7承载轨道承载轨道 8滚轮滚轮9导向滚轮导向滚轮双滑架小车双滑架小车当物料重量超过滑当物料重量超过滑架小车的许用承载架小车的许用承载重量时，可设置多重量时，可设置多个滑架小车来悬挂个滑架小车来悬挂物料物料60转向装置转向装置l功能：功能：改变物料的运输方向。改变物料的运输方向。l转向装置的结构：转向装置的结构：通常在转弯处设置链轮。通常在转弯处设置链轮。悬挂输送系统悬挂输送系统转向装置转向装置a)a)光轮转向装置光轮转向装置 b)b)链轮转向装置链轮转向装置 c)c)滚子排转向装置滚子排转向装置1 1水平弯轨水平弯轨 2 2牵引链条牵引链条 3 3光轮光轮 4 4链轮链轮 5 5滚子排滚子排当输送张力小于当输送张力小于链条许用张力的链条许用张力的60%时，可用光时，可用光轮代替链轮轮代替链轮当转弯半径超过当转弯半径超过1m时，用滚子排时，用滚子排做转向装置做转向装置61有轨导向小车有轨导向小车有轨导向小车（RailGuidedVehicle，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。所谓有所谓有轨，是指有地面或空间的轨，是指有地面或空间的机械式导向轨道机械式导向轨道。地面有轨小车结构。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，定位精度牢固，承载力大，造价低廉，技术成熟，可靠性好，定位精度高。高。图431链式牵引的有轨导向小车1牵引链条2载重小车3轨道l优点：优点：RGV移动速度快，加移动速度快，加速性能好，承载能力大速性能好，承载能力大l缺点：缺点：RGV铺设轨道不宜改铺设轨道不宜改动，柔性差，车间空间利用率动，柔性差，车间空间利用率低，噪声高。低，噪声高。62随行夹具返回装置随行夹具返回装置l应用：应用：对于某些形状复杂、缺少可靠输送基面的工件或有色金对于某些形状复杂、缺少可靠输送基面的工件或有色金属工件，常常采用属工件，常常采用随行夹具随行夹具作为定位夹紧和自动输送的附加装作为定位夹紧和自动输送的附加装置置。l为了使为了使随行夹具能在自动线上循环工作随行夹具能在自动线上循环工作，当工件加工完毕从随，当工件加工完毕从随行夹具上卸下以后，行夹具上卸下以后，随行夹具必须重新返回原始位置随行夹具必须重新返回原始位置。所以在。所以在使用随行夹具的自动线上，应具有使用随行夹具的自动线上，应具有随行夹具的返回装置随行夹具的返回装置。l随行返回装置分为随行返回装置分为上方返回、水平返回、下方返回上方返回、水平返回、下方返回三种。三种。随行夹具返回装置上方返回1输送带2随行夹具3提升装置4滚道5下降装置63带式输送系统带式输送系统链式输送系统链式输送系统步伐式输送系统步伐式输送系统辊子输送系统辊子输送系统悬挂输送系统悬挂输送系统有轨导向小车有轨导向小车随行夹具返回装置随行夹具返回装置自动线物料输送系统64四、柔性物料系统柔性制造系统（柔性制造系统（FMS）一般由三部分组成：一般由三部分组成：（1）加工系统）加工系统 三台以上的三台以上的数控机床，加工中心或数控机床，加工中心或FMC以及以及若干台若干台辅助设备辅助设备（如清洗机、测量机、（如清洗机、测量机、排屑装置、冷却润滑装置等）。排屑装置、冷却润滑装置等）。（2）储运系统储运系统 完成完成工件原材料运储、刀具运储。工件原材料运储、刀具运储。如悬挂输送机、有轨导向小车、自动导向小车、搬运如悬挂输送机、有轨导向小车、自动导向小车、搬运机器人、托盘交换器、自动化立体仓库等。机器人、托盘交换器、自动化立体仓库等。（3）控制和管理系统）控制和管理系统 实现对实现对FMS的运动控制、刀的运动控制、刀具管理、质量控制及具管理、质量控制及FMS的数据管理和网络通讯。的数据管理和网络通讯。65物流输送形式物流输送形式l为什么要考虑为什么要考虑FMS的物流输送形式：的物流输送形式：一般一般FMS站点较多、输送站点较多、输送线路长，物流输送系统的整体布局较复杂，物流输送形式线路长，物流输送系统的整体布局较复杂，物流输送形式决决定着定着FMS的的布局和运行布局和运行方式方式。图图4 433 33 典型的物流基本回路典型的物流基本回路a)a)直线式直线式 b)b)环形式环形式 c)c)带分支的直线式带分支的直线式 d)d)带分支的环形式带分支的环形式 e)e)网络式网络式 几种典型输送形式几种典型输送形式 1.直线型输送形式直线型输送形式 2.环型输送形式环型输送形式 3.网络型输送形式网络型输送形式 4.机器人为中心的输送形式机器人为中心的输送形式66直线型输送形式直线型输送形式l特点：特点：输送设备作直线运动，输送线输送设备作直线运动，输送线两侧两侧布置布置加工设备加工设备和和装卸装卸站。站。l用途：用途：适用于按照规定适用于按照规定顺序顺序从一个工作站到下一个工作站的工从一个工作站到下一个工作站的工件输送，其线件输送，其线内储存量较小内储存量较小，需配合中央仓库及缓冲站。，需配合中央仓库及缓冲站。物流输送形式物流输送形式图434直线型输送形式1工件装卸站2有轨小车3托盘缓冲站4加工中心67环型输送形式环型输送形式l特点：特点：加工设备加工设备和和辅助设备辅助设备布置在封闭的环型输送线的布置在封闭的环型输送线的内外内外侧。侧。可增加支线作为储存或改变输送线路之用可增加支线作为储存或改变输送线路之用，故其，故其线内存储量较线内存储量较大大，可，可不设置不设置中央仓库，便于实现随机存取，灵活性好。中央仓库，便于实现随机存取，灵活性好。l输送设备：输送设备：连续输送机、输送小车、悬挂输送机等等。连续输送机、输送小车、悬挂输送机等等。物流输送形式物流输送形式68网络型输送形式网络型输送形式l特点：特点：输送设备通常采用输送设备通常采用自动导向小车自动导向小车，输送线路柔性好，输送线路柔性好，物，物料输送灵活料输送灵活。线内储存量较小线内储存量较小，需配合，需配合中央仓库中央仓库及及托盘自动交托盘自动交换器换器。物流输送形式物流输送形式图435网络型输送形式1托盘缓冲站2输送回路3自动导向小车4立式机床5加工中心6研磨机7测量机8刀具装卸站9工件存储站10工件装卸站69以机器人为中心的输送形式以机器人为中心的输送形式l特点：特点：以以搬运机器人搬运机器人为中心，加工设备布置在机器人为中心，加工设备布置在机器人搬运范围搬运范围内内的圆周上。的圆周上。l用途用途：适用于加工各类回转体零件的：适用于加工各类回转体零件的FMS中。中。物流输送形式物流输送形式图436以机器人为中心的输送形式1车削中心2数控铣床3钻床4缓冲站5加工中心6机器人70托盘交换器托盘交换器l 作用作用：连接作用连接作用（加工设备与物流传输系统间的连接），（加工设备与物流传输系统间的连接），暂时暂时存储工件存储工件的作用，的作用，FMS中中 最常见的自动上、下料装置是托盘交最常见的自动上、下料装置是托盘交换器。换器。l有回转式和往复式两种托盘交换器有回转式和往复式两种托盘交换器托盘托盘l 在在FMS中，中，工件一般安装在工件一般安装在组合夹具组合夹具上，而上，而组合夹具组合夹具又被又被安装安装在在托盘托盘上，因而上，因而托盘托盘是工件和夹具的承载体是工件和夹具的承载体。l托盘的结构形状类似于托盘的结构形状类似于加工中心的工作台加工中心的工作台。托盘及托盘交换器托盘及托盘交换器图图4 437 37 回转式托盘交换器回转式托盘交换器图图4 438 38 往复式托盘交换器往复式托盘交换器1 1加工中心加工中心 2 2工作台工作台 3 3托盘库托盘库 4 4托盘托盘71托盘及托盘交换器托盘及托盘交换器回转式托盘交换器回转式托盘交换器往复式托盘交换器往复式托盘交换器72 自动导向小车自动导向小车（Automated Guided Vehicle，简称，简称AGV）是一种）是一种由计算机控制由计算机控制的，按照一定的，按照一定程序自动完成运输任务程序自动完成运输任务的的运输工具，运输工具，是是柔性物流系统中柔性物流系统中运输工具的发展趋势。运输工具的发展趋势。自动导向小车（自动导向小车（AGV）AGV的特点：的特点：较高的柔性较高的柔性：通过改变导向程序即可完成：通过改变导向程序即可完成AGV的的路线改变路线改变。实时监视和控制实时监视和控制：由计算机完成与：由计算机完成与AGV的双向通讯。的双向通讯。安全可靠安全可靠：低速低速运行（运行（1070m/min）、有）、有微处理器控制系微处理器控制系统统（与其它（与其它AGV小车通信，以防止碰撞）、有小车通信，以防止碰撞）、有定位精度传感定位精度传感器或定位中心装置器或定位中心装置（保证定位精度）。（保证定位精度）。维护方便维护方便：能自动充电。：能自动充电。73自动导向小车（自动导向小车（AGV）AGV的分类（根据导向方式不同）：的分类（根据导向方式不同）：线导小车线导小车：利用：利用电磁感应制导原理电磁感应制导原理进行导向，需要在行车路进行导向，需要在行车路线的地面上埋设线的地面上埋设环行感应电缆环行感应电缆来制导小车运动来制导小车运动光导小车光导小车：利用：利用光电制导原理光电制导原理来进行导向，需要在行车路线来进行导向，需要在行车路线上涂上能反光的上涂上能反光的荧光线条荧光线条，小车上的，小车上的光敏传感器光敏传感器接受反射光接受反射光来制导小车运动来制导小车运动遥控小车遥控小车：以：以无线电发送接收设备无线电发送接收设备传送控制命令和信号，其传送控制命令和信号，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控制系统和操纵系统较为复杂，目前还处于实验研究阶段74自动导向小车（自动导向小车（AGV）AGV的车轮布置：的车轮布置：三车轮：三车轮：前轮既是转向轮又是驱动轮（一般只能向前运动）前轮既是转向轮又是驱动轮（一般只能向前运动）四车轮：四车轮：差速转向式：差速转向式：中间两轮为驱动轮，利用两驱动轮的速度之差中间两轮为驱动轮，利用两驱动轮的速度之差实现转向（可以实现前后驱动）实现转向（可以实现前后驱动）独立多轮转向式：独立多轮转向式：四个车轮都兼有转向和驱动（转向最为灵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）活，可沿任意方向运动）图图 4 440 AGV40 AGV车轮的布置车轮的布置a)a)舵轮转向舵轮转向 b)b)两轮差速转向两轮差速转向 c)c)独立多轮转向独立多轮转向75自动导向小车（自动导向小车（AGV）AGV的自动导向系统（以线导小车为例）：的自动导向系统（以线导小车为例）：小车导向轮两侧装有导向感应线圈，当导向轮偏离预期路线小车导向轮两侧装有导向感应线圈，当导向轮偏离预期路线（跑偏）（跑偏）磁感应线与车轮两侧的距离不相等，车轮上的磁感应线与车轮两侧的距离不相等，车轮上的导向感应线圈中的感应电动势也不相等，导向电动机工作调导向感应线圈中的感应电动势也不相等，导向电动机工作调整旋转方向。整旋转方向。AGV自动认址与精确停位系统（什么时候停车？）：自动认址与精确停位系统（什么时候停车？）：此系统的任务是使此系统的任务是使AGV小车能将物料准确地送到位。小车能将物料准确地送到位。在各个工位上安装在各个工位上安装地址信息发送元件地址信息发送元件，即直接在导线两侧埋，即直接在导线两侧埋设认址的感应线圈。小车行驶至此接收到地址信号，小车减设认址的感应线圈。小车行驶至此接收到地址信号，小车减速、停车，甚至速、停车，甚至 可以前后微调，达到精确定位。可以前后微调，达到精确定位。76自动导向小车（自动导向小车（AGV）AGV的管理：的管理：1，如何避免小车碰撞？，如何避免小车碰撞？AGV小车能与其它控制器进行小车能与其它控制器进行通信，避免碰撞通信，避免碰撞交通管制交通管制区间控制法，导向线区间控制法，导向线路划分为若干个区域，同一时刻路划分为若干个区域，同一时刻只允许一辆小车在给定区域内。只允许一辆小车在给定区域内。2，如何实现最大的物料通过量？，如何实现最大的物料通过量？车辆调度车辆调度车辆调度方法（按等级）：车内调度系统、车外招呼车辆调度方法（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）水平控制运行时，万一失灵则可返回到低一级水平控制）车辆调度车辆调度车辆调度法则，顺序车辆调度法则、最近车辆法则、车辆调度法则，顺序车辆调度法则、最近车辆法则、最长空闲车辆法则等等。最长空闲车辆法则等等。3，如何避免系统故障？，如何避免系统故障？系统监控系统监控定位器面板、摄象机、定位器面板、摄象机、CRT彩色图象显示器及中央记彩色图象显示器及中央记录报告录报告 等途径。等途径。77自动化仓库自动化仓库 形式形式平面仓库平面仓库（货架布置在输送平面内的仓库，一（货架布置在输送平面内的仓库，一般用于般用于存放大型工件存放大型工件）、）、立体仓库立体仓库（高层货架仓库，目前仓（高层货架仓库，目前仓储设施的发展趋势）储设施的发展趋势）图图4 444 44 平面仓库的布局形式平面仓库的布局形式a)a)直线形直线形 b)b)环形环形1 1小车小车 2 2托盘存放站托盘存放站 3 3装卸站装卸站立体仓库（高层货架仓库）立体仓库（高层货架仓库）78自动化仓库自动化仓库 高层货架：高层货架：首先应保证货架的刚度、强度与稳定性，其首先应保证货架的刚度、强度与稳定性，其次要考虑减轻货架重量（轻量化）。次要考虑减轻货架重量（轻量化）。三个因素：储料单元的尺寸、存取储料单元所必要的空间、三个因素：储料单元的尺寸、存取储料单元所必要的空间、货架构件有关的尺寸。货架构件有关的尺寸。1 1、货位尺寸如何定？、货位尺寸如何定？储料单元储料单元：一个装有工件的货箱或托盘，一般重量不超过：一个装有工件的货箱或托盘，一般重量不超过1000kg，尺寸不超过一立方米。，尺寸不超过一立方米。2 2、仓库容量和总体尺寸如何定？、仓库容量和总体尺寸如何定？仓库容量仓库容量N是指同一时间内可存储在仓库中的储料单元总数，是指同一时间内可存储在仓库中的储料单元总数，其大小与制造系统的生产纲领、工艺过程等因素有关。（根其大小与制造系统的生产纲领、工艺过程等因素有关。（根据实际求来确定需要备多少料）据实际求来确定需要备多少料）79自动化仓库自动化仓库货架货架长度尺寸长度尺寸L：与仓库在长度方向上的货位数以及货位长度尺：与仓库在长度方向上的货位数以及货位长度尺寸有关。寸有关。货架货架宽度尺寸宽度尺寸B：与仓库在宽度方向上的货位数、货位宽度尺寸：与仓库在宽度方向上的货位数、货位宽度尺寸有关、堆垛机宽度以及巷道数量有关。（书上公式错误）有关、堆垛机宽度以及巷道数量有关。（书上公式错误）货架货架高度尺寸高度尺寸H：与仓库在高度方向上的货位数以及货位高度尺：与仓库在高度方向上的货位数以及货位高度尺寸有关。寸有关。3 3、仓库总体布局？、仓库总体布局？贯通式贯通式：将物料从巷道一端入库，从另一端出库（总体布局简：将物料从巷道一端入库，从另一端出库（总体布局简单，便于管理和维护，但物料出入库需经过巷道全长）单，便于管理和维护，但物料出入库需经过巷道全长）同端出入式：同端出入式：将物料出入库布置在巷道的同一端（能缩短出入将物料出入库布置在巷道的同一端（能缩短出入库时间，缩短搬运路程，提高出入库效率，便于集中管理）库时间，缩短搬运路程，提高出入库效率，便于集中管理）80自动化仓库自动化仓库 高层货架中如何物料自动存取高层货架中如何物料自动存取巷道式堆垛机（一种巷道式堆垛机（一种专门用于立体仓库的专用起重机）。专门用于立体仓库的专用起重机）。图图 4 446 46 巷道式堆垛机巷道式堆垛机a)a)单立柱单立柱 b)b)双立柱双立柱1 1载货台载货台 2 2上横梁上横梁 3 3立柱立柱 4 4升降机构升降机构 5 5行走机构行走机构6 6下横梁下横梁 7 7电气装置电气装置 8 8司机室司机室特点：特点：高而窄高而窄 81自动化仓库自动化仓库图图4 447 47 升降机构升降机构图图4 448 48 行走机构行走机构a)a)地面行走式地面行走式 b)b)上部行走式上部行走式图图4 449 49 货叉伸缩机构货叉伸缩机构1 1驱动齿轮驱动齿轮 2 2固定叉固定叉 3 3中间叉中间叉 4 4前叉前叉 5 5驱动轴驱动轴车轮在轨道上行走车轮在轨道上行走 带着载货平台升降带着载货平台升降 取放物料取放物料安全保护措施安全保护措施a a货叉与行走机构、货叉与行走机构、升降机构互锁升降机构互锁b b防止双重入库防止双重入库C C载货台断绳保护载货台断绳保护82立体仓库动画演示立体仓库动画演示83