第四章物料传输自动化

1机械制造自动化技术MechanicalManufacturingAutomationTechnology沈阳工业大学机械学院杨赫然E-mail：[e-mail]2第四章物流供输自动化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及时输送到有关设备或仓储设施处。3本章主要内容概述物料传输机构与装置机械手和机器人在物料传输中的应用物料仓储技术4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）。§4-1概述51.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2.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2.FMS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67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8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（Justintime，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、零库存。《零库存》概念9《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。10《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。11§4-2物料传输机构与装置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12§4-2物料传输机构与装置功能：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13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14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。图1－15一、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。16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171、料仓的结构形式自重式特点：占地面积大、容量大适用：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18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19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20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212.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。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。22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23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24二、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。25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。26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。27对于用钩、销、成形孔槽实现定向的料斗，P＝1Q平均＝ZnK（件／分）对于扇形块、滑块或其它槽隙定向机构，Z＝1Q平均＝PnK（件／分）28往复推板式料斗1-轴2-销轮3-推板4-固定料斗5-工件6-料道29工件滚动时：Z=1P=L/dQ平均＝nLK/d（件／分）工件滑动时：Z=1P=L/lQ平均＝nLK/l（件／分）303132三、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33输料槽的结构型式343536四、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工件钩子37用于重心偏置的盘类工件用于带肩轴类件38五、供料与隔料机构1.功能：定时地将工件逐个输送到机床加工位置2.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/min39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40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411-滑槽2-板弹簧3-衔铁4-电磁振动器5-底座42六、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431-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4445§4-3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的各台自动机床联系成为一个整体。FASH46一、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。47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。4849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501.输送带作用：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50~100mm件货对输送带的比压应小于5kPa51表4-4橡胶带主要品种品种带宽B/mm带芯强度[N·(cm·层)-1]工作环境温度/°C物料最高温度/°C普通型400500650800100012001400560-10~+4050耐热型400500650800100012001400560-10~+40120维尼伦芯6508001000120014001400-5~+4050522.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。53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。54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。55带式输送系统3.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：用于调整跑偏的输送带56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57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58V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594.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，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。60螺旋张紧装置车式重锤张紧装置重锤式张紧装置6162二、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