模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)中搬運(yùn)分揀站設(shè)計(jì)【5張CAD圖紙+畢業(yè)論文+程序】

模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)中搬運(yùn)分揀站設(shè)計(jì)

43頁(yè) 16000字?jǐn)?shù)+論文說(shuō)明書(shū)+5張CAD圖紙【詳情如下】

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模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)論文.doc

1引言

MPS(modularize process system)即模塊化生產(chǎn)系統(tǒng), 是一個(gè)集機(jī)、電控制技術(shù)于一體的綜合性自動(dòng)化控制系統(tǒng),囊括了電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)、PLC(可編程控制器)、傳感器等多種技術(shù), MPS體現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。MPS設(shè)備是一套開(kāi)放式的設(shè)備，最多可由9個(gè)單元組成，最少時(shí)一個(gè)單元即可自成一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)。MPS系統(tǒng)一般有6個(gè)工作站, 它們分別為上料檢測(cè)工作站、上料搬運(yùn)工作站、加工處理工作站、工件裝配工作站、存儲(chǔ)搬運(yùn)工作站和分類(lèi)存儲(chǔ)工作站。由多個(gè)單元組成的系統(tǒng)可以體現(xiàn)出自動(dòng)生產(chǎn)線的控制特點(diǎn)。

PLC是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)過(guò)程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，各工作站均采用獨(dú)立的PLC 進(jìn)行控制，在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。

1.1  課題研究背景

在有6個(gè)單元組成的MPS系統(tǒng)中，綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識(shí)，如氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC控制技術(shù)等。利用該系統(tǒng)，可以模擬一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近的控制過(guò)程。本次的課題就是在我們學(xué)校擁有MPS設(shè)備的背景下完成的。

1.2  模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)

模塊 (module) 及模塊化 (modularity) 的概念最初來(lái)源于產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域, Starr于1965年在 《哈佛商業(yè)評(píng)論》 上提出了一個(gè)全新的概念—模塊化生產(chǎn) (modular production) 。在有形產(chǎn)品生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中, 模塊概念得到了廣泛的應(yīng)用。Starr(1965)指出, 為滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)于產(chǎn)品種類(lèi)最大化的需求, 企業(yè)要發(fā)展模塊化生產(chǎn)的能力和與之相匹配的管理能力。此后, 模塊的定義幾經(jīng)變化, 內(nèi)容逐步充實(shí)擴(kuò)大, 涵蓋范圍也越來(lái)越廣。

1.2.1  模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的概念

所謂模塊, 引用最多的是Baldwin和Clark的定義: 指可組成系統(tǒng)的, 具有某種確定獨(dú)立功能的半自律性的子系統(tǒng), 可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的界面結(jié)構(gòu), 與其它功能的半自律性子系統(tǒng)按照一定的規(guī)則相互聯(lián)系而構(gòu)成的更加復(fù)雜的系統(tǒng)[ 1 ]。模塊化是指把一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)或過(guò)程根據(jù)系統(tǒng)規(guī)則分解為能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)的半自律性子系統(tǒng)的過(guò)程；或者是按照某種聯(lián)系規(guī)則, 將可進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)的子系統(tǒng)統(tǒng)一起來(lái)構(gòu)成更加復(fù)雜的系統(tǒng)或過(guò)程, 這樣通過(guò)模塊化, 一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)就可以分解為一系列相互獨(dú)立的具有特定功能價(jià)值的模塊。在遵循統(tǒng)一界面規(guī)定的前提下, 各模塊進(jìn)行半自律性獨(dú)立動(dòng)作, 同類(lèi)模塊之間可進(jìn)行替代, 從而可根據(jù)需要, 組成不同的復(fù)雜系統(tǒng)。青木昌彥的定義認(rèn)為, 對(duì)具有可分解性的系統(tǒng)各部件聯(lián)系規(guī)則的六種“模塊化操作”, 可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的創(chuàng)新[ 2 ]。

1.2.2  模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展史

　人類(lèi)對(duì)柔性制造模式的探索, 從最初的組合機(jī)床生產(chǎn)線到20世紀(jì)70年代興起的柔性化制造系統(tǒng)(FMS), 再到80年代的柔性化制造工廠(FA)、計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)和后來(lái)在日本廣為流行的細(xì)胞式生產(chǎn)系統(tǒng)(Cell Production System), 都已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年[ 3 ]。每一種制造方式的研究都能找到大量的相關(guān)文獻(xiàn)。

 20世紀(jì)90年代以后, 模塊化生產(chǎn)受到矚目。哈佛大學(xué)商學(xué)院的Ballwin和Clark于1997年在哈佛商業(yè)評(píng)論上發(fā)表一篇題為“模塊化時(shí)代的管理”的文章, 模塊和模塊化的研究日益引起學(xué)者重視。Ballwin和Clark于2000年指出, 模塊化具有時(shí)代的革命性意義, 當(dāng)今產(chǎn)業(yè)已經(jīng)步入模塊化技術(shù)快速發(fā)展時(shí)期。近年來(lái), 模塊化理論越來(lái)越應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域, 尤其是制造業(yè), 出現(xiàn)了“模塊化的生產(chǎn)”的概念。在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下, 市場(chǎng)需求的多品種、小批量的特點(diǎn)給企業(yè)造成很大壓力, 企業(yè)在增加柔性的同時(shí), 又往往不得不接受成本上升的事實(shí)。但在模塊化生產(chǎn)方式下, 企業(yè)只需在統(tǒng)一的產(chǎn)品界面標(biāo)準(zhǔn)上安插不同的產(chǎn)品模塊就能實(shí)現(xiàn)目的, 不僅成本低, 而且最大限度地實(shí)現(xiàn)了顧客價(jià)值, 提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。模塊化的思想給柔性制造帶來(lái)新的理念, 它打破了傳統(tǒng)柔性制造的一貫做法, 將對(duì)制造業(yè)的發(fā)展帶來(lái)深刻影響[ 4 ]。

1.2.3  模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

我們實(shí)驗(yàn)室的MPS生產(chǎn)系統(tǒng)是以電感應(yīng)式傳感器、光電傳感器、漫射式光電傳感器為輔助元件，用這些元件來(lái)采集開(kāi)關(guān)數(shù)字信號(hào)。然后把這些數(shù)字信號(hào)輸入核心部件PLC的輸入印象寄存器，通過(guò)里面的程序處理輸入信號(hào)，最后把處理的結(jié)果送給輸出印象寄存器，來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、氣動(dòng)控制元件、氣動(dòng)執(zhí)行元件和機(jī)械手等。

PLC直接與MPS自動(dòng)線相連，處理從自動(dòng)線輸入的各種位置及檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)根據(jù)自動(dòng)線的運(yùn)行情況，輸出各種控制信號(hào)，控制自動(dòng)線上的各種氣缸工作，吸盤(pán)的吸放和電機(jī)的起、停等。

1.2.4  模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的柔性制造模式都致力于單個(gè)企業(yè)內(nèi)部設(shè)計(jì)和制造過(guò)程效率的提高, 在縮短響應(yīng)時(shí)間方面非常有限, 而模塊化生產(chǎn)能在更大程度上提高響應(yīng)速度, 表現(xiàn)在:

(1) 模塊化生產(chǎn)往往突破了單個(gè)企業(yè)的限制, 在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源整合, 各個(gè)模塊制造商和模塊整合商為了在競(jìng)爭(zhēng)中取勝, 都專(zhuān)注于提高各自模塊的核心競(jìng)爭(zhēng)力, 集中力量, 不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)和制造周期。

(2) 模塊化生產(chǎn)使同步化操作成為可能, 從而縮短總的交貨時(shí)間。

 (3) 產(chǎn)品的模塊被生產(chǎn)出來(lái)之后, 再根據(jù)所接到客戶(hù)訂單要求, 在模塊組裝企業(yè)或再下游環(huán)節(jié)進(jìn)行組裝, 從而實(shí)現(xiàn)延遲生產(chǎn)。

 (4) 創(chuàng)新: 就是設(shè)計(jì)者能夠修改模塊。在增量創(chuàng)新中, 模塊的核心技術(shù)和模塊之間的界面規(guī)則都沒(méi)有重大變化。

(5) 核心: 就是要模塊內(nèi)部的核心技術(shù)發(fā)生變化, 但界面規(guī)則并沒(méi)有變化。

   （6）焦點(diǎn): 成為關(guān)注的重點(diǎn), 而產(chǎn)品的制造過(guò)程則被放到了關(guān)注的次要位置, 于是簡(jiǎn)化了生產(chǎn)環(huán)節(jié), 從而降低了成本, 降低了價(jià)格, 增強(qiáng)了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。隨著模塊化技術(shù)的革新, 模塊化的產(chǎn)品生產(chǎn)被轉(zhuǎn)移到了勞動(dòng)力低廉的發(fā)展中國(guó)家, 勞動(dòng)力成本大大降低。

結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)以我們實(shí)驗(yàn)室的MPS系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)該系統(tǒng)的硬件進(jìn)行了系統(tǒng)的論述。在老師的指導(dǎo)和自己的努力之下，我對(duì)MPS系統(tǒng)有了進(jìn)一步的了解。對(duì)該系統(tǒng)分析完了之后與編程員協(xié)作進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，該系統(tǒng)的運(yùn)行得到了良好的實(shí)際效果，模擬了一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近的控制過(guò)程，使我在學(xué)習(xí)的過(guò)程中很自然地就將理論應(yīng)用到了實(shí)際中。

本設(shè)計(jì)主要完成了以下幾方面的工作：

(1) 完成MPS生產(chǎn)系統(tǒng)的總體方案的設(shè)計(jì)和總體布局；

(2) 編制MPS系統(tǒng)的信號(hào)流程圖；

(3) 完成系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)；

(4) 完成通訊接線板PCB板設(shè)計(jì)；

(5) 給出編程定義地址并配合軟件設(shè)計(jì)人員完成系統(tǒng)整合。

致  謝

本課題的研究工作是在陸寶春教授和王榮林老師的關(guān)懷和指導(dǎo)下完成的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的三個(gè)月的時(shí)間里，王老師在學(xué)習(xí)上給了我悉心的指導(dǎo)，生活上給了我深切的關(guān)懷，使我在各方面能力都有了很大提高。兩位老師嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，深邃的洞察力，高度的責(zé)任心和敬業(yè)精神，平易近人的工作作風(fēng)，一直深深的影響和激勵(lì)著我，使得我在學(xué)習(xí)和生活上受益匪淺。在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之時(shí)，謹(jǐn)向恩師們表示最衷心的感謝，并致以崇高的敬意。

同時(shí)，我要感謝學(xué)校給我們提供了良好的工作平臺(tái)和工作環(huán)境。

其次，我要感謝我的同學(xué)劉玄和顧俊峰在學(xué)習(xí)和生活上都給了我無(wú)微不至的關(guān)懷和照顧，我所取得的成績(jī)與他們的支持和幫助是分不開(kāi)的。最后，要特別感謝我的家人在精神和物質(zhì)上的關(guān)心、支持和幫助，使得我能夠安心致力于學(xué)習(xí)和工作

參 考 文 獻(xiàn)

[1] BULDW INC. CLARKB the Power of Modularity [M]. M IT Press, Cambridge MA. Design Rules, 2000, 1 (1).

[2] 青木昌彥. 模塊化- 新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的本質(zhì)[M]. 北京: 中信出版社, 2002: 113 -1261.

[3] 張進(jìn)秋,等. 可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[4] 胡學(xué)林. 可編程控制器教程（基礎(chǔ)篇）[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[5] 張萬(wàn)忠,等. 電器技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[6] 詹友剛. Pro/ENGINEER英文野火版3.0 [M] 北京：機(jī)械工業(yè)出版，2006. 

[7] 李桂. 電器及控制[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社，1993.

[8] 鄭萍. 現(xiàn)代電器控制技術(shù)[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2000.

[9] 方承遠(yuǎn). 工廠電器控制技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

[10] 安玉景等. 電子技術(shù)[M]. 北京：人民郵電出版社，1998.

[11] 唐競(jìng)新. 模擬電子基礎(chǔ)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2001.

[12] 王遠(yuǎn). 模擬電子技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[13] 王兆以. 傳感器技術(shù)[M]. 北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

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[15] 呂炳仁. Protel99 SE[M]. 天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 1 頁(yè) 共 43 頁(yè) 1 引言 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng) , 是一個(gè)集機(jī)、電控制技術(shù)于一體的綜合性自動(dòng)化控制系統(tǒng) ,囊括了電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)、 編程控制器 )、傳感器等多種技術(shù) , 現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。 備是一套開(kāi)放式的設(shè)備，最多可由 9 個(gè)單元組成，最少時(shí)一個(gè)單元即可自成一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)。 統(tǒng)一般有 6個(gè)工作站 , 它們分別為上料檢測(cè)工作站、上料搬運(yùn)工作站、加工處理工作站、工件裝配工作站、存儲(chǔ)搬運(yùn)工作站和分類(lèi)存儲(chǔ)工作站。 由多個(gè)單元組成的系統(tǒng)可以體現(xiàn)出自動(dòng)生產(chǎn)線 的控制特點(diǎn)。 各工作站均采用獨(dú)立的 行控制 ， 在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。 課題研究背景 在有 6個(gè)單元組成的 合應(yīng)用了多種技術(shù)知識(shí)，如氣動(dòng)控制技術(shù) 、機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、 用該系統(tǒng)，可以模擬一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近的控制過(guò)程。 本次的課題就是在我們學(xué)校擁有 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng) 模塊 (及模塊化 (的概念最初來(lái)源于產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域 , 1965 年在 《哈佛商業(yè)評(píng)論》 上提出了一個(gè)全新的概念 — 模塊化生產(chǎn) (。在有形產(chǎn)品生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中 , 模塊概念得到了廣泛的應(yīng)用。 965)指出 , 為滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)于產(chǎn)品種類(lèi)最大化的需求 , 企業(yè)要發(fā)展模塊化生產(chǎn)的能力和與之相匹配的管理能力。此后 , 模塊的定義幾經(jīng)變化 , 內(nèi)容逐步充實(shí)擴(kuò)大 , 涵蓋范圍也越來(lái)越廣。 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的概念 所謂模塊 , 引用最多的是 指可組成系統(tǒng)的 , 具有某種確定獨(dú)立功能 的半自律性的子系統(tǒng) , 可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的界面結(jié)構(gòu) , 與其它功能的半自律性子系統(tǒng)按照一定的規(guī)則相互聯(lián)系而構(gòu)成的更加復(fù)雜的系統(tǒng) [ 1 ]。模塊化是指把一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)或過(guò)程根據(jù)系統(tǒng)規(guī)則分解為能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)的半自律性子系統(tǒng)的過(guò)程 ； 或者是按照某種聯(lián)系規(guī)則 , 將可進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)的子系統(tǒng)統(tǒng)一起來(lái)構(gòu)成更加復(fù)雜的系統(tǒng)或 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 2 頁(yè) 共 43 頁(yè) 過(guò)程 , 這樣通過(guò)模塊化 , 一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)就可以分解為一系列相互獨(dú)立的具有特定功能價(jià)值的模塊 。在遵循統(tǒng)一界面規(guī)定 的前提下 , 各模塊進(jìn)行半自律性獨(dú)立動(dòng)作 , 同類(lèi)模塊之間可進(jìn)行替代 , 從而可根據(jù)需要 , 組成不同的復(fù)雜系統(tǒng)。 青 木昌彥的 定義認(rèn)為 , 對(duì)具有可分解性的系統(tǒng)各部件聯(lián)系規(guī)則的六種“模塊化操作” , 可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的創(chuàng)新 [ 2 ]。 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展史 人類(lèi)對(duì)柔性制造模式的探索 , 從最初的組合機(jī)床生產(chǎn)線到 20世紀(jì) 70年代興起的柔性 化 制造系統(tǒng) ( 再到 80 年代的柔性 化 制造工廠 (計(jì)算機(jī)集成制造 (后來(lái)在日本廣為流行的細(xì)胞式生產(chǎn) 系統(tǒng) ( 都 已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年 [ 3 ]。每一種制造方式的研究都能找到大量的相關(guān)文獻(xiàn)。 20世紀(jì) 90年代以后 , 模塊 化生產(chǎn)受到矚目。哈佛大學(xué)商學(xué)院的 997 年在哈佛商業(yè)評(píng)論上發(fā)表一篇題為“模塊化時(shí)代的管理”的文章 , 模塊和模塊化的研究日益引起學(xué)者重視 。 000年指出 , 模塊化具有時(shí)代的革命性意義 , 當(dāng)今產(chǎn)業(yè)已經(jīng)步入模塊化技術(shù)快速發(fā)展時(shí)期。近年來(lái) , 模塊化理論越來(lái)越應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域 , 尤其是制造業(yè) , 出現(xiàn)了“模塊化的生產(chǎn)”的概念。在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下 , 市場(chǎng)需求的多品種、小批量的特點(diǎn)給企業(yè)造成很大壓力 , 企業(yè)在增加柔性的同時(shí) , 又往往不得不接受成本上升的事實(shí)。但在模塊化生產(chǎn) 方式下 , 企業(yè)只需在統(tǒng)一的產(chǎn)品界面標(biāo)準(zhǔn)上安插不同的產(chǎn)品模塊就能實(shí)現(xiàn)目的 , 不僅成本低 , 而且最大限度地實(shí)現(xiàn)了顧客價(jià)值 , 提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。模塊化的思想給柔性制造帶來(lái)新的理念 , 它打破了傳統(tǒng)柔性制造的一貫 做法 , 將對(duì)制造業(yè)的發(fā)展帶來(lái)深刻影響 [ 4 ]。 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 我們實(shí)驗(yàn)室的 電傳感器、漫射式光電傳感器為輔助元件，用這些元件來(lái)采集開(kāi)關(guān)數(shù)字信號(hào)。然后把這些數(shù)字信號(hào)輸入核心部件輸入印象寄存器，通過(guò)里面的程序處理輸入信號(hào)，最后把處理的結(jié)果送給輸出印象寄存器，來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、氣動(dòng)控制元件、氣動(dòng)執(zhí)行元件和機(jī)械手等 。 接與 動(dòng)線相連，處理從自動(dòng)線輸入的各種位置及檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)根據(jù)自動(dòng)線的運(yùn)行情況，輸出各種控制信號(hào)，控制自動(dòng)線上的各種氣缸工作，吸盤(pán)的吸放和電機(jī)的起 、 停等。 模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn) 傳統(tǒng)的柔性制造模式都致力于單個(gè)企業(yè)內(nèi)部設(shè)計(jì)和制造過(guò)程效率的提高 , 在縮 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 3 頁(yè) 共 43 頁(yè) 短響應(yīng)時(shí)間方面非常有限 , 而模塊化生產(chǎn)能在更大程度上提高響應(yīng)速度 , 表現(xiàn)在 : (1) 模塊化生產(chǎn)往往突破了單個(gè)企業(yè)的限制 , 在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源整合 , 各個(gè)模塊制造商和模塊 整合商為了在競(jìng)爭(zhēng)中取勝 , 都專(zhuān)注于提高各自模塊的核心競(jìng)爭(zhēng)力 , 集中力量 , 不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)和制造周期。 (2) 模塊化生產(chǎn)使同步化操作成為可能 , 從而縮短總的交貨時(shí)間。 (3) 產(chǎn)品的模塊被生產(chǎn)出來(lái)之后 , 再根據(jù)所接到客戶(hù)訂單要求 , 在模塊組裝企業(yè)或再下游環(huán)節(jié)進(jìn)行組裝 , 從而實(shí)現(xiàn)延遲生產(chǎn)。 (4) 創(chuàng)新 : 就是設(shè)計(jì)者能夠修改模塊。在增量創(chuàng)新中 , 模塊的核心技術(shù)和模塊之間的界面規(guī)則都沒(méi)有重大變化。 (5) 核心 : 就是要模塊內(nèi)部的核心技術(shù)發(fā)生變化 , 但 界面規(guī)則并沒(méi)有變化。 （ 6） 焦點(diǎn) : 成 為關(guān)注的重點(diǎn) , 而產(chǎn)品的制造過(guò)程則被放到了關(guān)注的次要位置 , 于是簡(jiǎn)化了生產(chǎn)環(huán)節(jié) , 從而降低了成本 , 降低了價(jià)格 , 增強(qiáng)了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。隨著模塊化技術(shù)的革新 , 模塊化的產(chǎn)品生產(chǎn)被轉(zhuǎn)移到了勞動(dòng)力低廉的發(fā)展中國(guó)家 , 勞動(dòng)力成本大大降低。 具體結(jié)果如表 5 ]。 表 幾種柔性生產(chǎn)模式的比較 工件在 統(tǒng)上被加工的流程和步驟 ，其中紅色、黑色工件的材質(zhì)是塑料， 白色工件的材質(zhì)是鋁合金。工件毛坯直徑相同，高度不同 ， 尺寸為 25格。工件在自動(dòng)線上的加工幾種柔性生產(chǎn)模式的比較 交貨速度 創(chuàng)新能力 個(gè)性化實(shí)現(xiàn) 成本 組合機(jī)床生產(chǎn)線 中 中 較強(qiáng) 較大 `快 較強(qiáng) 強(qiáng) 大 細(xì)胞式生產(chǎn) 較快 較強(qiáng) 強(qiáng) 低 `模塊化生產(chǎn) 快 強(qiáng) 很強(qiáng) 低 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 4 頁(yè) 共 43 頁(yè) 過(guò)程是上料單元從料倉(cāng)里分離出工件毛坯，用真空吸盤(pán)吸住，通過(guò)擺動(dòng)汽缸將工件毛坯放到下一站 —— 在檢測(cè)單元的檢測(cè)平臺(tái)上；檢測(cè)單元收到上料單元送來(lái)的毛坯后，通過(guò)電感和光電傳感器判斷工件毛坯的材質(zhì)和顏色，然后啟動(dòng)升降汽缸將檢測(cè)平臺(tái)提起。在檢測(cè)單元上部有一位移傳感器檢測(cè)工件的高度 ，高度合格的毛坯通過(guò)滑道送到加工單元，不合格的毛坯送到檢測(cè)單元的毛坯廢品倉(cāng)。加工單元由四工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(分上料、加工、檢測(cè)和下料工位 )、鉆孔、夾緊和檢測(cè)裝置構(gòu)成?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)電感式接近開(kāi)關(guān)來(lái)確定工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)位置。夾緊汽缸在鉆孔過(guò)程中夾緊工件，防止松動(dòng)。加工后的工件在檢測(cè)工位進(jìn)行鉆孔尺寸的檢查，這是確保工件加工質(zhì)量的必要措施。根據(jù)工件加工的合格與否，提取單元將加工后的工件送往碼垛單元的傳送帶上或加工廢品倉(cāng)。碼垛單元有 3個(gè)滑道分別存放紅色、白色和黑色 3類(lèi)工件。每個(gè)滑道的 艙門(mén) 由小汽缸驅(qū)動(dòng)，根據(jù)工件在 檢測(cè)單元檢測(cè)的結(jié)果，不同的 艙 門(mén)開(kāi)閉實(shí)現(xiàn)工件成品的自動(dòng)分類(lèi)碼放 [ 7 ]。 工作流程如圖 圖 本課題研究的內(nèi)容 本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： （ 1） （ 2） 檢測(cè)單元 空 壓 機(jī) 進(jìn)料單元 加工單元 輸送單元 操作手單 元 分類(lèi)儲(chǔ)存單元 機(jī)械手工作單元 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 5 頁(yè) 共 43 頁(yè) （ 3） 產(chǎn)系統(tǒng)有關(guān)機(jī)械方面的設(shè)計(jì)，如氣動(dòng)控制回路、氣動(dòng)執(zhí)行元件、氣動(dòng)控制元件等（機(jī)械部分）； （ 4） 產(chǎn)系統(tǒng)有關(guān)電器方面的設(shè)計(jì)，如 選型、 I/O 口的接線原理圖及分配 、 電 器部分）。 本課題的目標(biāo) 硬件部分完成之后，與編程人員協(xié)作，通過(guò)程序控制各個(gè)單元使他們能夠協(xié)調(diào)工作。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 6 頁(yè) 共 43 頁(yè) 2 統(tǒng)總體方案的制定 生產(chǎn)線總體設(shè)計(jì)方案 根據(jù)被加工工件的特點(diǎn)和生產(chǎn)批量大小 , 相應(yīng)的生產(chǎn)線配置也有所區(qū)別 , 我們共設(shè)計(jì)了兩種供選擇的方案，并根據(jù)方案的優(yōu)劣選擇適合我們學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的方案。兩種設(shè)計(jì)方案分別為：轉(zhuǎn)臺(tái)式生產(chǎn)線和直線式生產(chǎn)線。 方案 一 ：轉(zhuǎn)臺(tái)式生產(chǎn)線 轉(zhuǎn)臺(tái)式生產(chǎn)線主要由回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)、實(shí)驗(yàn)臺(tái)、氣源裝置及機(jī)械手等部 分組成。轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)速度可以根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍自動(dòng)調(diào)節(jié)；轉(zhuǎn)臺(tái)可采用分為氣動(dòng)式或液壓式。 轉(zhuǎn)臺(tái)式生產(chǎn)線布局圖如圖 傳動(dòng)裝置 機(jī)械手 轉(zhuǎn)臺(tái) 工位 圖 鉆臺(tái)式生產(chǎn)線 方案二：直線式生產(chǎn)線 直線式生產(chǎn)線的工件加工順序?yàn)椋?供料檢測(cè)單元、 機(jī)械手搬運(yùn)單元、加工 單元、安裝單元、機(jī)械手搬運(yùn)單元、分 類(lèi)單元 ，布局圖如下 圖 示 [ 8 ]。 加工順序 圖 直線式生產(chǎn)線 供料檢 測(cè)單元 機(jī)械手搬運(yùn)單元 加工 單元 機(jī)械手搬運(yùn)單元 分類(lèi) 單元 安裝 單元 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 7 頁(yè) 共 43 頁(yè) 總體設(shè)計(jì)方案的選擇 方案 1中，生產(chǎn)線的工位呈圓形分布，特點(diǎn)是工藝布局簡(jiǎn)單 , 只適合于大批量、同品種 工件 生產(chǎn) 。 而我們?cè)O(shè)計(jì) 要 的 是 ： 貼近實(shí)際 生產(chǎn) 的生產(chǎn)線 ，它的產(chǎn)品具有 多樣性，并且 可以根據(jù) 工件 的要求靈活調(diào)整 。 同時(shí)由于生產(chǎn)的產(chǎn)品 大小不一，如果按圓形分布，對(duì) 直徑方向的尺寸要求 較嚴(yán)格 ，而車(chē)間 的 空間有限，顯然 方案 1是不符合生產(chǎn)要求的。 方案 2中，生產(chǎn)線呈直線形分布，可以很大節(jié)約空間， 節(jié)約了成本；工件的 移動(dòng)是通過(guò)機(jī)械手搬運(yùn)的， 避免了復(fù)雜和大型 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 因此我選擇方案 2， 該直線性的生產(chǎn)線可以很好的滿(mǎn)足我們實(shí)驗(yàn)室的需要。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 8 頁(yè) 共 43 頁(yè) 3 直線式生產(chǎn)線總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的基本組成 根據(jù)我們實(shí)驗(yàn)室小型化生產(chǎn)線的需要，我們將生產(chǎn)線系統(tǒng)的基本構(gòu)成分成以下六個(gè)單元： 供料檢測(cè)單元；搬運(yùn)單元；加工單元；安裝單元； 搬運(yùn)單元和 分類(lèi)單元。 系統(tǒng)的基本布局 本設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)線總體設(shè)計(jì)采用方案 2 中 直線排列的方式。 布局介紹：該方案的生產(chǎn)線 總體是按照六個(gè)工位進(jìn)行規(guī)劃的，系統(tǒng)用機(jī)械手搬運(yùn)工件。生產(chǎn)線布局如圖 圖 產(chǎn) 系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng) 各單元的基本功能 供料檢測(cè)單元的基本功能 在自動(dòng)操作模式下，料倉(cāng)中有工件，各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都在其初始位置。 當(dāng)接觸啟 動(dòng)按鈕時(shí)，供料單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)將把存在料倉(cāng)中的工件取出并傳送出去，并且只要料倉(cāng)中有工件，此工作就繼續(xù)，即 自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行。在運(yùn)行的過(guò)程中，當(dāng)接觸停止按鈕后 ，或者當(dāng)料倉(cāng)中無(wú)工件時(shí)，供料單元應(yīng)該在完成了當(dāng)前的工作循環(huán)之后停止運(yùn)行，并且各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該回到初始位置。在啟動(dòng)前，供料單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)若不在初始位置，料倉(cāng)中若無(wú)工件，則不許啟動(dòng)。 檢測(cè) 單元 首先對(duì)工件的顏色及材質(zhì)進(jìn)行識(shí)別，并將識(shí) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 9 頁(yè) 共 43 頁(yè) 別的結(jié)果儲(chǔ)存起來(lái) 。 然后將工作平臺(tái)升至 工件 上端 ，對(duì) 工件 進(jìn)行高度的測(cè)量，根據(jù)測(cè)量的結(jié)果對(duì)工件進(jìn)行分流 ， 設(shè)定滿(mǎn)足某一個(gè)尺寸范圍的工件（合格品）從上滑槽分流出去，將不滿(mǎn)足 條件 的工件（不合格品）從下滑槽分流出去 。 最后 ， 執(zhí)行機(jī)構(gòu)都返回到初始位置 。 如下圖 一站 工作 流程圖： o 圖 第一站工作流程圖 開(kāi)始 開(kāi)機(jī)供料電機(jī) 判斷是否有料？ 氣缸上升 上升是否到位？ 檢測(cè)黑白 輸出顏色信號(hào)和到位信號(hào) 工件是否被取走？ 氣缸下降 結(jié)束 下降 是否到位？ 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 10 頁(yè) 共 43 頁(yè) 搬運(yùn)單元的基本功能 在手動(dòng)操作模式，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)處于初始 狀態(tài) 的情況下，當(dāng)按下 啟動(dòng) 按鈕后，擺動(dòng)汽缸將驅(qū)動(dòng)擺臂 從 右端擺到左端，然后擺臂汽缸 、 提取汽缸依次伸出 。 提取汽缸伸出到達(dá)下端時(shí)吸取工件，吸到工件后，再按照 先 提取汽缸后擺臂汽缸的順序依次縮回 。接著 擺臂汽缸 擺回到右端，按照工件是否合格的情況 下 將工件送出或放入到本單元的滑槽中，合格工件送出，不合格工件放入滑槽。送出時(shí)，擺臂汽缸、提取汽缸依次伸出，然后放下工件再返回。在控制中，可通過(guò)一個(gè)具有自鎖功能的控制開(kāi)關(guān)的信號(hào)來(lái)設(shè)定工件是否合格的狀態(tài) [ 9 ]。 如下圖 第二站 工作 流程圖： o ：回原位就是上電后機(jī)械手臂轉(zhuǎn) 向前站 圖 第二 站工作流程圖 開(kāi)始 前站有工件 ？ 機(jī)械手前臂伸出 回原位 機(jī)械手下降 機(jī)械手右轉(zhuǎn)到位 前臂縮回 夾工件 放工件 前臂伸出 機(jī)械手下降 機(jī)械手上升 后站工位是否空 ？ 機(jī)械手左轉(zhuǎn) 前臂縮回 結(jié)束 機(jī)械手上升 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 11 頁(yè) 共 43 頁(yè) 加工單元的基本功能 在手動(dòng)操作模式 ，各執(zhí)行機(jī)構(gòu) 都處于初始狀態(tài)， 且在 1號(hào)工位上有工件的情況下，當(dāng)接觸啟動(dòng)按鈕時(shí)，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái) 轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位， 對(duì)工件 將 進(jìn)行 鉆孔加工；鉆孔加工后，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)再轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位，將經(jīng)過(guò)鉆孔加工的工件送到 3號(hào)工位進(jìn)行鉆孔質(zhì)量的檢測(cè)，并將檢測(cè)的結(jié)果儲(chǔ)存起來(lái)；最后，檢測(cè)后的工件被送到 4號(hào)工位，同時(shí)檢測(cè)結(jié)果被轉(zhuǎn)存到另一個(gè)存儲(chǔ)單元中 ， 4號(hào)工位的工件由人工取走。 如下圖 三站流程圖： o o 第三 站工作流程圖 開(kāi)始 工位一有工件 ？ 工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)次數(shù)N=2？ 下降到位 ？ 鉆孔電機(jī)旋轉(zhuǎn)下降 工作臺(tái)是否到位 ？ 鉆孔電機(jī)上升 工作臺(tái)停轉(zhuǎn) 工作臺(tái)旋轉(zhuǎn) 向前站發(fā)信息 給第四站發(fā)出信號(hào) 檢測(cè)器上升 探測(cè)臂伸出 檢測(cè)正次品發(fā)出信號(hào) 檢測(cè)器下降 探測(cè) 探測(cè)臂縮回 結(jié)束 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 12 頁(yè) 共 43 頁(yè) 安裝單元的基本功能 該 站上有兩個(gè)料筒，里面裝有黑白兩種小 工件 。 當(dāng)大工件被加工檢測(cè)過(guò)后，第五站將合格的大工件搬運(yùn)到安裝臺(tái)上，此時(shí)第四站通過(guò)同步帶帶動(dòng)吸嘴將小工件豎直向下安裝到大工件鉆好的孔里面 。 安裝好后，回復(fù)到原位，同時(shí)給第五站一個(gè)信號(hào)，讓機(jī)械手將安裝好的組合件搬走。 如下圖 第四站 工作 流程圖： o 第四 站工作流 程圖 送信號(hào)至 5站 開(kāi)始 3秒是否到位？ 推料氣缸工作 裝配氣缸上升 傳送工件顏色信號(hào) 裝配氣缸送工 件至 5站 裝配氣缸下降返回 裝配氣缸下降抓工件 停止工作 是否為廢品？ 三站有無(wú)工件送出？ 報(bào)警 結(jié)束 送料氣缸向后或向前 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 13 頁(yè) 共 43 頁(yè) 搬運(yùn)單元的基本功能 第五站接收到第三站（加工站）的檢測(cè)信號(hào)后，將廢品通過(guò)機(jī)械手直接放入廢料筒，將合格品搬運(yùn)到安裝臺(tái)上，等第四站（安裝站）將小工件安裝好后，機(jī)械手將組合件搬運(yùn)到分類(lèi)站。 如下圖 五站 工作 流程圖 ，圖 o 第五 站工作流程圖 開(kāi)始 廢品 氣爪下降 氣爪抓緊 1接受前站工件顏色信號(hào) 氣爪上升到位 轉(zhuǎn)回上一站 長(zhǎng)氣缸縮進(jìn)到位 氣爪下降到位放松 氣爪上升到位 長(zhǎng)短氣缸伸出到位 氣爪抓緊 1氣爪放松 1氣爪下降到位 短氣缸縮進(jìn)到位 氣爪上升到位 氣爪下降到位 前站工件到位？ 工件裝配完否？ 長(zhǎng)氣缸縮進(jìn)到位 氣爪上升到位 氣爪抓緊 1氣爪上升到位 氣爪下降到位 氣爪放松 1氣爪上升 長(zhǎng)氣缸伸出到位 結(jié)束 結(jié)束 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 14 頁(yè) 共 43 頁(yè) 圖 機(jī)械手 工作流程圖 分類(lèi)單元的基本功能 將第五站搬運(yùn)過(guò)來(lái)的組合件按照大小工件的黑白組合進(jìn)行分類(lèi)放入倉(cāng)庫(kù)，同時(shí)觸摸屏對(duì)零件的入庫(kù)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，也可以對(duì) 元件監(jiān)控 。如下開(kāi)始 回原位 機(jī)械手前臂伸出 機(jī)械手下降 夾工件 機(jī)械手上升 前臂縮回 前臂縮回 放工件 機(jī)械手右轉(zhuǎn)到位 機(jī)械手左轉(zhuǎn) 機(jī) 械手下降 前臂伸出 結(jié)束 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 15 頁(yè) 共 43 頁(yè) 圖 體倉(cāng)庫(kù)）工作流程圖： o 第六 站工作流程圖 計(jì)數(shù) 2 橫豎軸步進(jìn)電機(jī)移動(dòng) 橫軸、豎軸步進(jìn)電機(jī)裝入脈沖數(shù)量 顏色判別 黑白？ 計(jì)數(shù) 1 顏色判別 黑黑？ 顏色判別 白黑？ 顏色判別 白白？ 計(jì)數(shù) 3 計(jì)數(shù) 4 橫豎軸移動(dòng)到位 工件推入倉(cāng)庫(kù) 開(kāi)始 回原位 5站是否有工件送到？ 結(jié)束 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 16 頁(yè) 共 43 頁(yè) 各單元的總體設(shè)計(jì) 供料站的總體設(shè)計(jì) 供料檢測(cè)單元其主要結(jié)構(gòu)組成為： I/O 接線端口 、 真空發(fā)生器 、 真空檢測(cè)傳感器 、對(duì)射式光電傳感器 、 磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān) 、 組 、 消聲器 、 氣源處理組件 、 進(jìn)料模塊 、運(yùn)轉(zhuǎn)模塊 、 走線槽 和 鋁 合 金板等。 (1) 接 線端口 I/O 接線端口，它是該工作單元與 間進(jìn)行通信的線路連接端口。該工作單元中的所有電信號(hào)（直流電源、輸入、輸出）線路都接 在 該端口上，通過(guò)信號(hào)電纜線連接到 有 24個(gè)輸入接線端子和 24個(gè)輸出接線端子，在每一路輸入、輸出上都有 于顯示相應(yīng)的輸入、輸出信號(hào)狀態(tài)，供系統(tǒng)調(diào)試使用。并且，在每個(gè)端子旁都有數(shù)字標(biāo)號(hào)，以說(shuō)明端子的位地址。接線端口通過(guò)導(dǎo)軌固定在鋁合金板上。 (2) 氣源處理組件 氣源處理組件 ， 它是氣動(dòng)控制系統(tǒng)中的基本組成器件， 作用是去除壓縮空氣中 所含的雜質(zhì)及凝結(jié)水、調(diào)節(jié)并保持恒定的工作 壓力。在該氣源處理組件的氣路出口處安裝一個(gè)氣路開(kāi)關(guān)，用于關(guān)閉氣源，使之不再向工作氣路送氣。在使用時(shí)，應(yīng)注意經(jīng)常檢查過(guò)濾器中凝結(jié) 水的水位，在快超過(guò)最高標(biāo)線時(shí) ，必須排放，以免重新吸入。 (3) 進(jìn)料模塊 進(jìn)料 模塊 ， 用于存儲(chǔ)工件原料，并在需要時(shí)將料倉(cāng)中的工件分離出來(lái)，為轉(zhuǎn)送模塊取走一個(gè)工件做好準(zhǔn)備。該模塊主要由料倉(cāng)、推料桿、雙作用氣缸、磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)、對(duì)射式 光電傳感器組成。其中，推料桿的作用是將工件從料倉(cāng)的底部推出，它是 固定在 氣缸 活塞桿上的，由氣缸驅(qū)動(dòng)它的動(dòng)作。 它的工作原理是：工件垂直疊放在料倉(cāng)中，推料桿位于料倉(cāng)的底 層并可從料倉(cāng)的底部通過(guò)，當(dāng)料桿在退回的位置時(shí)，它與最下層的工件處于同一水平位置。當(dāng)氣缸驅(qū)動(dòng)推料桿推出時(shí)，推料桿便將最下層的工件水平推到預(yù)定的位置，從而把工件移出料倉(cāng)；而當(dāng)氣缸驅(qū)動(dòng)推料桿返回并從料倉(cāng)底部抽出時(shí)，料倉(cāng)中的工件在重力的作用下，就自動(dòng)向下移動(dòng)一個(gè)工件，為下一次的工件分離做好準(zhǔn)備。 其氣動(dòng)控制回路如圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 17 頁(yè) 共 43 頁(yè) 圖 氣動(dòng)控制回路 1— 氣源 2— 電磁換向閥 3— 單向節(jié)流閥 4— 推料氣缸 5— 不可調(diào)節(jié)流閥 6— 壓力繼電器 7— 泄壓口 89— 擺動(dòng)氣缸 10— 單向節(jié)流 閥 11— 氣控單向閥 12上 圖中 1為氣源部分通過(guò)手動(dòng)換向控制氣源是否為系統(tǒng)提供符合要求的壓縮氣體 ; 4 為推料氣缸 , 它將工件從料倉(cāng)推出至預(yù)定位置 , 單向節(jié)流閥 3 可調(diào)整推料氣缸的往復(fù)速度 , 電磁換向閥 2 控制推料氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 9 為擺動(dòng)氣缸 , 它將工件從料倉(cāng)出口送至下一個(gè)工作單元 , 單向節(jié)流閥 10 可調(diào)整擺動(dòng)氣缸的擺動(dòng)速度 , 電磁換向閥 12 除了控制擺動(dòng)氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)外 , 還和氣控單向閥 11 結(jié)合起來(lái) , 成為一種安全保護(hù)措施。一條現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)線 , 在設(shè)計(jì)過(guò)程中除了考慮所要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作以外 , 還 應(yīng)考慮安全問(wèn)題。當(dāng)在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí) , 必須要馬上急停 , 并且要求急停后保持在當(dāng)前的位置上 ， 這種情況下可采用三位換向閥的位置控制回路。其中位機(jī)能有封閉式、加壓式和泄壓式等。若使用中位封閉式換向閥的位置控制回路 , 當(dāng)換向閥處于中位時(shí) , 氣缸兩腔和氣管中的壓縮空氣被封閉在其中 , 由于氣體的可壓縮性能 , 致使氣缸和氣管中的氣體被壓縮 , 氣缸不能馬上停下來(lái) , 而會(huì)有一定的運(yùn)動(dòng)位移 , 所以這種回路應(yīng)用于對(duì)氣缸停留位置要求不十分嚴(yán)格的場(chǎng)合 。 若使用中位加壓式換向閥的位置控制回路 , 由于此時(shí)使用對(duì)稱(chēng)的執(zhí)行器 (直線氣缸 或擺動(dòng)氣缸 ) , 氣壓有效作用面積相等 , 那么當(dāng)外負(fù)載的合力等于零時(shí) , 活塞也能停留在行程的任意位置上 , 但是一般情況下外負(fù)載的合力不等于零 , 因此活塞的停留位置就不固定。本系統(tǒng)中 ， 閥11 和 12 結(jié)合起來(lái) , 可保證急停后擺動(dòng)氣缸立即停留在當(dāng)前位置上。具體實(shí)施時(shí) ， 閥10和 11與擺動(dòng)氣缸安裝在一起 , 這樣可最大限度地減小氣體的有效壓縮體積 [ 10～ 12 ]。 在推料缸的兩個(gè)極限位置分別裝有一個(gè)磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān) ，如圖 示 。磁感 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 18 頁(yè) 共 43 頁(yè) 應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)的基本工作原理是：當(dāng)磁性物質(zhì)接近傳感器時(shí)，傳感器便會(huì)動(dòng)作，并輸出傳感器信 號(hào)。若在氣缸的活塞運(yùn)動(dòng)上安裝磁性物質(zhì)，在氣缸缸筒外面的兩端位置各安裝一個(gè)磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)，就可以用這兩個(gè)傳感器分別標(biāo)識(shí)氣缸運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極限位置。當(dāng)氣缸控制中，可以利用該信號(hào)判斷推料缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或所處的位置，目的是間接判斷工件是否從料倉(cāng)中分離出來(lái)及是否送到預(yù)定的位置。在傳感器設(shè)置有 調(diào)試時(shí)使用。傳感器動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào) 1， ；傳感器 在 不 做 動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào) 0， 圖 電感式接近開(kāi)關(guān) 在該模塊料倉(cāng)的底層位置，安裝有對(duì)射式光電傳 感器的探頭，用于檢測(cè)料倉(cāng)中 的存儲(chǔ)料的情況。該對(duì)射式光電式傳感器由光纖和光電傳感器主體組成。 光電傳感器 （如圖 示） 在工作中其光發(fā)射頭始終是有光發(fā)出的，光發(fā)射與接受頭相對(duì)布置，當(dāng)光發(fā)射頭與光接受頭之間無(wú)障礙時(shí)，光線可以到達(dá)接受端，使傳感器動(dòng)作而輸出信號(hào) 1；當(dāng)光發(fā)射頭與光接受頭之間有障礙物時(shí)，則光線被遮擋住，不能到達(dá)接受端，從而使傳感器不能動(dòng)作，而輸出信號(hào) 0。在傳感器上有輸出信號(hào)狀態(tài)的 于顯示傳感器的信號(hào)狀態(tài)，以便于觀察。傳感器輸出信號(hào) 1時(shí)， 出信號(hào) 0時(shí)， 圖 紅外線光電開(kāi)關(guān) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 19 頁(yè) 共 43 頁(yè) 由此可知，在該工作單元中，料倉(cāng)中有無(wú)存儲(chǔ)料的情況，可以通過(guò)安裝在料倉(cāng)的底部的對(duì)射式光電傳感器 （如圖 示） 的信號(hào)狀態(tài)反映出來(lái)。在控制程序中，就可以利用該信號(hào)狀態(tài)來(lái)判斷料倉(cāng)中有無(wú)存儲(chǔ)料的情況，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制奠定了硬件基礎(chǔ) [ 13 ]。 圖 位移傳感器 (4) 運(yùn)轉(zhuǎn)模塊 運(yùn)轉(zhuǎn) 模塊 的功能是 ： 抓取工件，并將工件傳送到托盤(pán)上 。 其主要 由 轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸 、擺臂、真空吸盤(pán)、真空壓力檢測(cè)傳感器、真空吸盤(pán)方向保持裝置和行程開(kāi)關(guān)組成。轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸是擺臂的驅(qū)動(dòng)裝置，其轉(zhuǎn)軸的最大轉(zhuǎn)角為 180° ,轉(zhuǎn)角可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。 轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸的 轉(zhuǎn)角調(diào)整方法如下： 步驟 1：松開(kāi)凸輪固定螺栓； 步驟 2：移動(dòng)相應(yīng)的行程開(kāi)關(guān)到預(yù)定停止位置； 步驟 3：旋轉(zhuǎn)固定螺栓。 在轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸的兩個(gè)極限位置上裝有一個(gè)行程開(kāi)關(guān)，利用行程開(kāi)關(guān)的信號(hào)狀態(tài)來(lái)標(biāo)識(shí)兩個(gè)極限位置，其作用與傳感器相同。在控制程序中，通過(guò)對(duì)該信號(hào)狀態(tài)的判斷來(lái)知轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸是否處于或達(dá)到極限位置。行程開(kāi)關(guān)的狀態(tài)是通過(guò)行程凸塊的擠壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 (5) 閥組，就是將多個(gè)閥集中在一起構(gòu)成的一組閥，而每個(gè)閥的功能是彼此獨(dú)立的。該閥組由二位五通的帶手控開(kāi)關(guān)的單側(cè)電磁先導(dǎo)控制閥、二位五通的帶手控開(kāi)關(guān)的雙側(cè)電磁先導(dǎo)控制閥和 三位五通的帶手控開(kāi)關(guān)的雙側(cè)電磁先導(dǎo)控制閥組成。用它們分別對(duì)推料缸、真空發(fā)生器和轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸的氣路進(jìn)行控制，以改變各自的動(dòng)作開(kāi)關(guān)。手控開(kāi)關(guān)是向下凹進(jìn)去的，需使用專(zhuān)門(mén)工具才可以進(jìn)行操作。向下按時(shí)，信號(hào)為 1，等同于該側(cè)的電磁信號(hào)為 1；常態(tài)下，手控開(kāi)關(guān)的信號(hào)為 0。在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)，可以使用 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 20 頁(yè) 共 43 頁(yè) 手控開(kāi)關(guān)對(duì)閥進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)響應(yīng)氣路的控制，以改變推料桿等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，達(dá)到調(diào)試的目的。 (6) 識(shí)別模塊 該模塊主要由 3 個(gè)傳感器組成， 即電感傳感器、電容傳感器和漫射式光電傳感器，用于識(shí)別工件的材質(zhì)及顏色?？梢宰R(shí)別金屬與非金屬的材質(zhì)， 可以將銀白、紅、黑三種顏色區(qū)分開(kāi)。 識(shí)別模塊中的電感式傳感器，電容傳感器及漫射式光電傳感器都屬于接近開(kāi)關(guān)類(lèi)傳感器。它們分別在以下情況下動(dòng)作： (a) 電感傳感器在有金屬物質(zhì)接近它時(shí)動(dòng)作； (b) 電容傳感器在任何物質(zhì)接近它時(shí)都動(dòng)作； (c) 漫射式光電傳感器在接近它的物體反射回來(lái)的光線達(dá)到一定程度時(shí)動(dòng)作。 由它們的特性可知，單獨(dú)使用三個(gè)中的任何一個(gè)傳感器都不可能實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)工件的材質(zhì)和顏色同時(shí)檢測(cè)。但是，若它們組合起來(lái)對(duì)工件進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，就可以實(shí)現(xiàn)上述目的。傳感器信號(hào)的真值表如表 表 識(shí) 別模塊傳感器信號(hào)的真值表 傳感器 材質(zhì)及顏色 金屬、銀白色 非金屬、紅色 非金屬、黑色 電感式接近開(kāi)關(guān) 光電式接近開(kāi)關(guān) 電容式接近開(kāi)關(guān) 1 0 0 1 1 0 1 1 1 (7) 測(cè)量模塊 測(cè)量模塊的作用是測(cè)量工件的高度。它由一個(gè)模擬量傳感器和傳感器支架構(gòu)成。該模擬量傳感器實(shí)際上是一個(gè)由電位器構(gòu)成的分壓 器。該傳感器與位置指示器一起構(gòu)成一個(gè)測(cè)量工件高度尺寸的傳感系統(tǒng)，由電阻式傳感器將測(cè)量桿的位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娢黄麟娮柚档淖兓?，再?jīng)位置指示器轉(zhuǎn)換為 0出的電壓值與測(cè)量桿位移量成比例關(guān)系。 測(cè)量模塊的支架是固定在一個(gè)小型氣缸的氣缸桿上的，該氣缸的缸體是固定在升 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 21 頁(yè) 共 43 頁(yè) 降模塊的支架上的，當(dāng)氣缸桿向下伸出時(shí)，就帶著測(cè)量模塊向下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量的目的。 (8) 升降模塊 升降模塊的作用是將工件由下方送到上方，準(zhǔn)備檢測(cè)和分流。它主要由一個(gè)無(wú)桿氣缸、一個(gè)單作用直線氣缸、一個(gè)工作平臺(tái)、支架及傳感器組成。 其中，無(wú) 桿氣缸的作用是實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)的升降，直線單作用氣缸的作用是實(shí)現(xiàn)工件從工作臺(tái)上推出。工作臺(tái)與單作用氣缸通過(guò)螺栓固定在一起，同時(shí)在通過(guò)螺栓固定在無(wú)桿氣缸的滑塊上。 無(wú)桿氣缸的缸體是固定不動(dòng)的，缸體是空心的，缸體內(nèi)部的活塞為永磁物質(zhì)，在其外面的滑塊內(nèi)側(cè)鑲嵌著異性磁極的永磁物質(zhì) 。 這樣，當(dāng)活塞在缸體內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，外滑塊就在缸體外隨之運(yùn)動(dòng)。 固定在無(wú)桿氣缸兩端的傳感器是磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，其作用是用于判斷滑塊運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極限位置。 (9) 滑槽模塊 滑槽模塊提供了兩個(gè)物流方向。上滑槽可以將工件分流到下個(gè)工作單元，下滑 槽可用于模擬不合格工 件的流向。 支架為一根鋁合金型材 料 ，為空心結(jié)構(gòu)，在其四個(gè)側(cè)面都用于固定的槽。 (10) 電器通信接口地址 的所有單元都是用 制的，每個(gè)單元與 間的通信電路連接是通過(guò)上面介紹的 I/O 接線端口實(shí)現(xiàn)的。在 統(tǒng)中，各單元中的需要與 括各個(gè)傳感器的線路、各個(gè)電磁閥的控制線路及電源線路）都已事先連接到了各自的 I/O 接線端口上 。 這樣，當(dāng)用通信電纜與 些期間在 要確定位 地址就要看通 信電纜所接的是哪個(gè)模板的接口，然后根據(jù)該模板所在 的槽號(hào)來(lái)確定位 地址；位地址的確定是很簡(jiǎn)單的，只要知道各期間是接到 I/一位 即可，因?yàn)?I/號(hào)）與 號(hào)）是一一對(duì)應(yīng)的。 (11) 供料單元的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 氣源工作壓力：最小 6大 8 I/O 接口：開(kāi)關(guān)量， 6 個(gè)輸入 /5 個(gè)輸出。輸入用于傳感器信號(hào)的傳輸，輸出用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)的傳輸。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 22 頁(yè) 共 43 頁(yè) 搬運(yùn)站的總體設(shè)計(jì) (1) 搬運(yùn)站的基本功能 該單元可以模擬提取工件、按照要求將工件分流的過(guò)程。 (2) 搬運(yùn)站的基本結(jié)構(gòu) 該單元主要由提取模塊、滑槽模塊、氣源處理組件、 I/空發(fā)生器、真空檢測(cè)傳感器組成。 (a) 接線端口 I/O 接線端口，它是該工作單元與 間進(jìn)行通信的線路連接端口。該工作單元中的所有電信號(hào)（直流電源、輸入、輸出）線路都接到該端口上，再通過(guò)信號(hào)電纜線連接到 有 24個(gè)輸入接線端子和 24個(gè)輸出接線端子，在每一路輸入、輸出上都有 于顯示相應(yīng)的輸入、輸出信號(hào)狀態(tài)，供系統(tǒng)調(diào)試使用。并且，在每個(gè)端子旁都有數(shù)字標(biāo)號(hào)，以說(shuō)明端子的位地址。接線端口通過(guò)導(dǎo)軌固定在鋁合金板上。 (b) 提取模塊 該模塊實(shí)際上是一個(gè)“氣動(dòng)機(jī)械手”，它主要由兩個(gè)直線氣缸（提取氣缸和擺臂氣缸）、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸及支架等組成。 提取氣缸安裝在擺臂氣缸的氣缸桿的前端，用于實(shí)現(xiàn)垂直方向的運(yùn)動(dòng)，以便于提取工件。該氣缸在結(jié)構(gòu)上不同于一般的直線氣缸，其氣缸桿為空心結(jié)構(gòu)，兼做氣路使用；活塞位于氣缸桿的中間，以便于使氣缸的兩端都能露在缸 體的外面。在氣缸桿的上端安裝一個(gè) 導(dǎo)氣管，在氣缸桿的下端安裝著機(jī)械手，通過(guò)機(jī)械手提取工件。在提取氣缸的兩個(gè)極限位置分別安裝有磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，用語(yǔ)判斷氣缸的動(dòng)作是否到位（極限位置）。 擺臂氣缸構(gòu)成 氣動(dòng)機(jī)械手的“手臂”，可以實(shí)現(xiàn)水平方向的伸出、縮回動(dòng)作，在氣缸的兩個(gè)極限位置分別安裝有磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，用于判斷氣缸的動(dòng)作是否到位（極限位置）。擺臂氣缸安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸的輸出轉(zhuǎn)軸上。 轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸用于實(shí)現(xiàn)擺臂氣缸的轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)角為 180°。在氣缸的兩個(gè)極限位置分別安裝有磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，用于判斷氣缸的動(dòng)作是否到位（極限位置）。該轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸的結(jié)構(gòu)不同于供料單元的轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸。 (c) 本單元的 組有 4 個(gè)電磁閥組成，其中 3 個(gè)為帶手控開(kāi)關(guān)的雙側(cè)電磁先導(dǎo)控 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 23 頁(yè) 共 43 頁(yè) 制閥，另一個(gè)為帶手控開(kāi)關(guān)的單側(cè)電磁先導(dǎo)閥。 (d) 搬運(yùn)單元 的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 氣源工作壓力：最小 6大 8 I/O 接口：開(kāi)關(guān)量， 7 個(gè)輸入 /7 個(gè)輸出。輸入用于傳感器信號(hào)的傳輸，輸出用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)的傳輸。 加工站的總體設(shè)計(jì) (1) 加工單元的基本功能 加工單元可以模擬鉆孔加工及鉆孔質(zhì)量檢測(cè)的過(guò)程，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模擬物流傳送的過(guò)程。 (2) 加工單元的基本結(jié)構(gòu) 加工單元主要由旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模塊、鉆孔模塊、鉆孔檢測(cè)模塊的組成。 (a) 接線端口 I/O 接線端口，它是該工作單元與 間進(jìn)行通信的線路連接端口。該工作單元中的所有電信號(hào)（直流電 源、輸入、輸出）線路都接到該端口上，再通過(guò)信號(hào)電纜線連接到 有 24個(gè)輸入接線端子和 24個(gè)輸出接線端子，在每一路輸入、輸出上都有 于顯示相應(yīng)的輸入、輸出信號(hào)狀態(tài)，供系統(tǒng)調(diào)試使用。并且，在每個(gè)端子旁都有數(shù)字標(biāo)號(hào)，以說(shuō)明端子的位地址。接線端口通過(guò)導(dǎo)軌固定在鋁合金板上。 (b) 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模塊 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)模塊主要由旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、工作臺(tái)固定底盤(pán)、傳動(dòng)齒輪、直流電機(jī)、定位凸塊、電感式接近開(kāi)關(guān)傳感器、漫反射式光電傳感器、支架組成。在轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)上有 4個(gè)工位，用于存放工件；在每個(gè)工位的下面都有一個(gè)圓孔，用 于光電傳感器對(duì)工件的識(shí)別。直流電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn) ，它通過(guò)一對(duì)齒輪減速后將動(dòng)力傳到工作臺(tái)。通過(guò)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)各工 位上的工件的“流動(dòng)”。 電感式接近開(kāi)關(guān)傳感器用于判斷工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，以便于進(jìn)行定位控制。對(duì)于工作臺(tái)的 4個(gè)工位，分別有 4個(gè)金屬的定位凸塊與之相對(duì)應(yīng)，各凸塊與工作臺(tái)相對(duì)固定。當(dāng)凸塊接近電感式接近開(kāi)關(guān)時(shí)，就會(huì)使電感式接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作，輸出“ 1” 信號(hào)。用該信號(hào)可判斷工作臺(tái)是否轉(zhuǎn)到了工 位。 光電式傳感器固定在加工單元的鋁合金底版上，在第一個(gè)工位的下方。當(dāng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)到第一個(gè)共位時(shí)，由于工作臺(tái)在各個(gè)共位處都留 有圓孔，光電式傳感器發(fā)出的光線 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 24 頁(yè) 共 43 頁(yè) 將直接穿過(guò)圓孔，而不被遮擋，即沒(méi)有反射光線返回給傳感器，則傳感器的輸出信號(hào)為“ 0”，如果此時(shí)在該共位上放上工件，則孔被工件擋住，工件將光線反射給傳感器，則傳感器會(huì)輸出信號(hào)“ 1”。利用光電傳感器信號(hào)的變化即可判斷是否有工件放到了第一個(gè)工位上。 (c) 鉆孔模塊 鉆孔模塊實(shí)現(xiàn)的是鉆孔加工過(guò)程。 鉆孔模塊主要由鉆孔氣缸、鉆孔電機(jī)、鉆孔向?qū)аb置、加緊氣缸、鉆孔模塊支架等組成。鉆孔電機(jī)用于實(shí)現(xiàn)鉆孔的動(dòng)作，是鉆孔的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；鉆孔氣缸用于實(shí)現(xiàn)鉆孔的進(jìn)給動(dòng)作（進(jìn)給的速度可通過(guò)調(diào)節(jié)氣缸氣路的節(jié)流 閥來(lái)調(diào)節(jié)）；夾緊 氣缸用于在鉆孔時(shí)夾緊工件；鉆孔導(dǎo)向裝置由導(dǎo)向柱和導(dǎo)向套組成，用于保證鉆孔電機(jī) 沿著固定方向準(zhǔn)確地運(yùn)行。 在 鉆孔氣缸的兩端、夾緊氣缸的兩端都安裝有磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，分別用于 判斷兩個(gè)氣缸運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極限位置。 (d) 檢測(cè)模塊 檢測(cè)模塊用于實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔加工結(jié)果的模擬檢測(cè)過(guò)程。檢測(cè)模塊主要由檢測(cè)氣缸、檢測(cè)氣缸固定架、檢測(cè)模塊支架及磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)組成。 其工作原理是：在檢測(cè)工件的時(shí)候，若氣缸能下降到位，認(rèn)為孔的深度加工合格，若氣缸不能下降到位，則認(rèn)為孔加工不合格。氣缸的位置通過(guò)安裝在氣缸兩端的磁感應(yīng)式接 近開(kāi)關(guān)來(lái)判斷。 (e) 繼電器 由于電機(jī) 的工作電流比較大， 數(shù)字量輸出端口的驅(qū)動(dòng)能力不夠，因此采用由 過(guò)繼電器的觸點(diǎn)控制電機(jī)的供電電路的通斷，再用 而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的邏輯控制。 (f) 中一個(gè)為帶手控開(kāi)關(guān)的雙側(cè)電磁先導(dǎo)控制閥，其余兩個(gè)均為帶手控開(kāi)關(guān)的單側(cè)電磁先導(dǎo)控制閥。 (g) 加工單元的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 氣源工作壓力：最小 6大 8 I/O 接口：開(kāi)關(guān)量， 8 個(gè)輸入 /6 個(gè)輸出。輸入用于傳 感器信號(hào)的傳輸，輸出用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)的傳輸。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 25 頁(yè) 共 43 頁(yè) 安裝站的總體設(shè)計(jì) (1) 安裝站 的基本功能 該單元可以 將大小不同的工件進(jìn)行組裝 。 (2) 安裝 站的基本結(jié)構(gòu) 該單元主要由 安裝臺(tái)、 提取模塊、滑槽模塊、氣源處理組件、 I/O 接線端口、 空發(fā)生器、真空檢測(cè)傳感器組成。 (a) 接線端口 I/O 接線端口，它是該工作單元與 間進(jìn)行通信的線路連接端口。該工作單元中的所有電信號(hào)（直流電源、輸入、輸出）線路都接到該端口上，再通過(guò)信號(hào)電纜線連接到 有 24個(gè)輸入接線端子和 24個(gè)輸出接線端 子，在每一路輸入、輸出上都有 于顯示相應(yīng)的輸入、輸出信號(hào)狀態(tài)，供系統(tǒng)調(diào)試使用。并且，在每個(gè)端子旁都有數(shù)字標(biāo)號(hào)，以說(shuō)明端子的位地址。接線端口通過(guò)導(dǎo)軌固定在鋁合金板上。 (b) 提取模塊 該模塊實(shí)際上是一個(gè)“氣動(dòng)機(jī)械手”，它主要由兩個(gè)直線氣缸（提取氣缸和擺臂氣缸）、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸及支架等組成。 提取氣缸安裝在擺臂氣缸的氣缸桿的前端，用于實(shí)現(xiàn)垂直方向的運(yùn)動(dòng)，以便于提取工件。該氣缸在結(jié)構(gòu)上不同于一般的直線氣缸，其氣缸桿為空心結(jié)構(gòu)，兼做氣路使用；活塞位于氣缸桿的中間，以便于使氣缸的兩端都能露在缸體的外面。在 氣缸桿的上端安裝著導(dǎo)氣管，在氣缸桿的下端安裝著機(jī)械手，通過(guò)機(jī)械手提取工件。在提取氣缸的兩個(gè)極限位置分別安裝有磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，用語(yǔ)判斷氣缸的動(dòng)作是否到位（極限位置）。 擺臂氣缸構(gòu)成氣動(dòng)機(jī)械手的“手臂”，可以實(shí)現(xiàn)水平方向的伸出、縮回動(dòng)作，在氣缸的兩個(gè)極限位置分別安裝有磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，用于判斷氣缸的動(dòng)作是否到位（極限位置）。擺臂氣缸安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸的輸出轉(zhuǎn)軸上。 轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸用于實(shí)現(xiàn)擺臂氣缸的轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)角為 180°。在氣缸的兩個(gè)極限位置分別安裝有磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，用于判斷氣缸的動(dòng)作是否到位（極限位置）。該轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸的 結(jié)構(gòu)不同于供料單元的轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸。 (c) 本單元的 組有 4 個(gè)電磁閥組成，其中 3 個(gè)為帶手控開(kāi)關(guān)的雙側(cè)電磁先導(dǎo)控 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 26 頁(yè) 共 43 頁(yè) 制閥，另一個(gè)為帶手控開(kāi)關(guān)的單側(cè)電磁先導(dǎo)閥。 (d) 安裝 單元的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 氣源工作壓力：最小 6大 8 I/O 接口：開(kāi)關(guān)量， 7 個(gè)輸入 /7 個(gè)輸出。輸入用于傳感器信號(hào)的傳輸，輸出用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)的傳輸。 搬運(yùn)站的總體設(shè)計(jì) (1) 搬運(yùn)站的基本功能 該單元可以模擬提取工件、按照要求將工件分流的過(guò)程。 (2) 搬運(yùn)站的基本結(jié)構(gòu) 該單元主要由提取模塊、滑槽模塊、氣 源處理組件、 I/空發(fā)生器、真空檢測(cè)傳感器組成。 (a) 接線端口 I/O 接線端口，它是該工作單元與 間進(jìn)行通信的線路連接端口。該工作單元中的所有電信號(hào)（直流電源、輸入、輸出）線路都接到該端口上，再通過(guò)信號(hào)電纜線連接到 有 24個(gè)輸入接線端子和 24個(gè)輸出接線端子，在每一路輸入、輸出上都有 于顯示相應(yīng)的輸入、輸出信號(hào)狀態(tài)，供系統(tǒng)調(diào)試使用。并且，在每個(gè)端子旁都有數(shù)字標(biāo)號(hào)，以說(shuō)明端子的位地址。接線端口通過(guò)導(dǎo)軌固定在鋁合金板上。 (b) 提取模塊 該模塊實(shí)際上是一個(gè)“ 氣動(dòng)機(jī)械手”，它主要由兩個(gè)直線氣缸（提取氣缸和擺臂氣缸）、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸及支架等組成。 提取氣缸安裝在擺臂氣缸的氣缸桿的前端，用于實(shí)現(xiàn)垂直方向的運(yùn)動(dòng)，以便于提取工件。該氣缸在結(jié)構(gòu)上不同于一般的直線氣缸，其氣缸桿為空心結(jié)構(gòu)，兼做氣路使用；活塞位于氣缸桿的中間，以便于使氣缸的兩端都能露在缸體的外面。在氣缸桿的上端安裝 一個(gè) 導(dǎo)氣管，在氣缸桿的下端安裝著機(jī)械手，通過(guò)機(jī)械手提取工件。在提取氣缸的兩個(gè)極限位置分別安裝有磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，用語(yǔ)判斷氣缸的動(dòng)作是否到位（極限位置）。 擺臂氣缸構(gòu)成氣動(dòng)機(jī)械手的“手臂”，可以實(shí)現(xiàn)水平 方向的伸出、縮回動(dòng)作，在氣缸的兩個(gè)極限位置分別安裝有磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，用于判斷氣缸的動(dòng)作是否到位（極限位置）。擺臂氣缸安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸的輸出轉(zhuǎn)軸上。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 27 頁(yè) 共 43 頁(yè) 轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸用于實(shí)現(xiàn)擺臂氣缸的轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)角為 180°。在氣缸的兩個(gè)極限位置分別安裝有磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，用于判斷氣缸的動(dòng)作是否到位（極限位置）。該轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸的結(jié)構(gòu)不同于供料單元的轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸。 (c) 本單元的 組有 4 個(gè)電磁閥組成，其中 3 個(gè)為帶手控開(kāi)關(guān)的雙側(cè)電磁先導(dǎo)控制閥，另一個(gè)為帶手控開(kāi)關(guān)的單側(cè)電磁先導(dǎo)閥。 (d) 搬運(yùn)單元的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 氣源工作壓力：最小 6大 8 I/O 接口：開(kāi)關(guān)量， 7 個(gè)輸入 /7 個(gè)輸出。輸入用于傳感器信號(hào)的傳輸，輸出用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)的傳輸。 分類(lèi)站的總體設(shè)計(jì) (1) 分類(lèi)站的基本功能 分類(lèi)站可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件按照材質(zhì)或顏色分類(lèi)的過(guò)程?？蓪⒐ぜ凑疹伾诸?lèi)到 3個(gè)滑槽中。 (2) 分類(lèi)單元的基本結(jié)構(gòu) 分類(lèi)單元主要由分揀模塊、滑槽模塊、氣源模塊、起源處理組件、 I/電器、對(duì)射式光電傳感器和反射式光電傳感器組成。 (a) 接線端口 I/O 接線端口，它是該工作單元與 間進(jìn)行通信的線路連接端口 。該工作單元中的所有電信號(hào)（直流電源、輸入、輸出）線路都接到該端口上，再通過(guò)信號(hào)電纜線連接到 有 24個(gè)輸入接線端子和 24個(gè)輸出接線端子，在每一路輸入、輸出上都有 于顯示相應(yīng)的輸入、輸出信號(hào)狀態(tài)，供系統(tǒng)調(diào)試使用。并且，在每個(gè)端子旁都有數(shù)字標(biāo)號(hào)，以說(shuō)明端子的位地址。接線端口通過(guò)導(dǎo)軌固定在鋁合金板上。 (b) 分類(lèi)模塊 該模塊通過(guò)傳送帶及導(dǎo)向裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)工件分揀。它主要由傳送模塊、導(dǎo)向模塊、導(dǎo)向模塊、固定導(dǎo)向塊組成。導(dǎo)向模塊其作用是在需要時(shí)將工件導(dǎo)入到相應(yīng)的滑槽中。它主要由導(dǎo)向塊、導(dǎo)向裝置機(jī)構(gòu) 及導(dǎo)向氣缸組成。傳送模塊的傳送帶由一個(gè)直流電機(jī)通過(guò)渦輪渦桿減速器減速后驅(qū)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)行一定時(shí)間后，或因其他原因造成傳送帶打滑時(shí)，可以通過(guò)整張緊輪的位置調(diào)整傳送帶的張緊度來(lái)消除打滑。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 28 頁(yè) 共 43 頁(yè) (c) 擋料氣缸 擋料氣缸起的 作用 是： 當(dāng)滑 槽中儲(chǔ)存的工件已經(jīng)滿(mǎn)了的時(shí)候，就阻止向該滑槽中繼續(xù)分流工件 。 (d) 反射式光電接近開(kāi)關(guān) 該單元中還安裝了一個(gè)反射式光電接近開(kāi)關(guān)，它是光電傳感器的另一種結(jié)構(gòu)形式，在這里用于檢測(cè)是否有工件進(jìn)入到滑槽中存放的工件是否已滿(mǎn)槽。 反射式光電接近開(kāi)關(guān)傳感器同前面介紹的對(duì)射式光電接近開(kāi)關(guān)的區(qū)別是：接收光線的方式不同。對(duì)射式光電接近開(kāi)關(guān)是以光纖作為光路，將光源發(fā)出的光線通過(guò)一根光纖導(dǎo)出到測(cè)量場(chǎng)所，再通過(guò)另一根光纖將接受到的由光源發(fā)出的光線傳回到傳感器，這樣，可以使傳感器的安裝位置與測(cè)量的場(chǎng)所不在同一個(gè)地點(diǎn)；發(fā)射式光電接近開(kāi)關(guān)則是通過(guò)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的反光鏡將由傳感器光源發(fā)出的光線直接發(fā)射回來(lái)，由傳感器直接接受，該種傳感器需要直接安裝在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)。 該反射式光電接近開(kāi)關(guān)，在工作時(shí)采用的邏輯是：當(dāng)傳感器接受到了反射光線時(shí)傳感器輸出信號(hào)為 0 ；當(dāng)傳感器主體與反光鏡之間有不透明的物體存在時(shí)，光路被阻斷，傳感器不能接受到反射光 線，則傳感器輸出信號(hào)為 1。 (e) 本單元 組由 3 個(gè)閥組組成，分別用于控制 2 個(gè)導(dǎo)向氣缸和 1 個(gè)擋料氣缸，在結(jié)構(gòu)上，它們都是帶手控裝置的單控電磁閥。 (f) 分類(lèi)單元的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 氣源工作壓力：最小 6大 8 I/O 接口：開(kāi)關(guān)量， 6 個(gè)輸入 /4 個(gè)輸出。輸入用于傳感器信號(hào)的傳輸，輸出用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)的傳輸。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 29 頁(yè) 共 43 頁(yè) 4 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 總體控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)的每個(gè)單元都被各自的 制著，各單元的通信是通過(guò)前一個(gè)單元 個(gè)單元都是通過(guò)傳感器向后一站發(fā)出控制信號(hào)的。 各單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 供料單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) (1) 該單元采用兩個(gè)磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)供料站有無(wú)工件和氣缸是否到位、光電式傳感器用于檢測(cè)料倉(cāng)是否有料 ； (2) 一個(gè)用于控制該單元的 (3) 用于連接 。 搬運(yùn)單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) (1) 該單元采用兩個(gè)磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)機(jī)械手的兩個(gè)極限位置 ； (2) 一個(gè)用于控制該單元的 (3) 用于連接 加工單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) (1) 電感式接近開(kāi)關(guān)傳感器用于判斷工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置 、光電式傳感器用于檢測(cè)每個(gè)工位上是否有工件、電容式傳感器用于檢測(cè)工件的顏色 ； (2) 一個(gè)用于控制該單元的 (3) 用于連接 安裝單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) (1) 磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)氣缸的極限位置 ； (2) 一個(gè)用于控制該單元的 (3) 用于連接 搬運(yùn)單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) (1) 該單元采用兩個(gè)磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)機(jī)械手 的兩個(gè)極限位置 ； (2) 一個(gè)用于控制該單元的 (3) 用于連接 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 30 頁(yè) 共 43 頁(yè) 分類(lèi)單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) (1) 該單元中還安裝 了一個(gè)反射式光電接近開(kāi)關(guān)， 用于檢測(cè)是否有工件進(jìn)入到滑槽中存放的工件是否已滿(mǎn)槽。 (2) 一個(gè)用于控制該單元的 (3) 用于連接 選型 因?yàn)樵撋a(chǎn)線控制系統(tǒng)屬于小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)，所以本設(shè)計(jì)選用三菱 以緊湊的結(jié)構(gòu)良好的擴(kuò)展性、強(qiáng)大 的指令功能、低廉的價(jià)格，已經(jīng)成為當(dāng)代各種小型控制工程的理想控制器。系列