自動化物料儲運系統(tǒng)

自動化物料儲運系統(tǒng)第一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二主要內容：自動化制造系統(tǒng)的常見類型自動化加工設備工件儲運系統(tǒng)第二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二物流輸送系統(tǒng)1.物流系統(tǒng)及其功能

1)物流分類工件流：原材料，半成品，成品工具流：刀具，夾具配套流：托盤，輔材，備品備件

2)物流系統(tǒng)功能存儲功能、輸送功能、裝卸功能、管理功能第三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

3)物流系統(tǒng)種類(1)單機自動供料裝置：儲料器、隔料器、上料器、輸送槽、定位定向裝置(2)自動線輸送系統(tǒng)：連續(xù)輸送機、通用懸掛小車、有軌導向小車、隨行夾具返回裝置(3)FMS物流系統(tǒng)：自動導向小車、積放式懸掛小車、積放式有軌導向小車、搬運機器人、自動化倉庫第四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二2.自動線輸送系統(tǒng)

1)帶式輸送機

(1)輸送帶材料：橡膠帶、塑料(樹脂)帶、繩芯帶、鋼網(wǎng)帶用途：強力型、普通型、輕型、井巷型、耐熱型接頭：機械接頭、冷粘接頭、硫化接頭、無接頭

(2)滾筒及驅動裝置滾筒：傳動滾筒、改向滾筒驅動裝置：電動機、聯(lián)軸器、減速機、傳動滾筒，電動機宜選啟動扭矩大的品種第五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

(3)托輥用于長距離輸送時防止由于物料自重和帶自重引起的輸送帶下垂。托輥距離的選擇原則：上托輥距為成件物料在輸送方向上尺寸的一半，下托輥距可取上托輥距的2倍。常見托輥結構第六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二常見托輥結構型式圖a)平托輥b)V形托輥c)槽形托輥d)空載平托輥e)空載梳形托輥f)空載V形托輥g)擋輥式調心托輥h)擋輥式空載調心托輥i)擋輥式空載雙輥調心托輥第七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

(4)張緊裝置作用：避免輸送帶打滑，控制輸送帶撓度，減小輸送阻力。按結構分類：螺桿式、彈簧螺桿式、重錘式、絞車式。重錘式張緊機構示意圖第八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二2)鏈式輸送系統(tǒng)鏈式輸送系統(tǒng)包括鏈條、鏈輪、電動機、減速器、聯(lián)軸器，長距離輸送要增加張緊裝置和鏈條支撐導軌。

(1)鏈條包括套筒滾子鏈、彎板鏈、叉形鏈、焊接鏈、可拆鏈、履帶鏈、齒形鏈。制造方法：鍛造、鑄造、沖壓、焊接輸送鏈條與傳動鏈條比，節(jié)距大。輸送鏈傳動中，物料通過鏈條上的附件承托來傳送。一級附件均為標準件，可配置二級附件擴展。第九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二第十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二第十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二二級以上附件需自行設計，原則：使物料重力傳遞到鏈條支承軌道上的路徑最短，在考慮滿足強度的前提下，重量盡量輕，結構工藝性好。第十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

(2)鏈輪鏈輪的基本參數(shù)、齒形及公差、齒槽形狀、軸向齒廓、鏈輪公差等看參見國家標準GB8350-1987《輸送鏈、附件及鏈輪》。注意鏈傳動時鏈速是不均勻的，由此而產生一個附加的角加速度，帶來鏈傳動的不均勻性。鏈輪齒數(shù)越大，傳動的不均勻性越小，但鏈輪外圓直徑越大。設計時需要綜合考慮兩者的取舍。第十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

3)步伐式傳送帶

(1)棘爪步伐式傳送帶無工件定位元件，只能用于低速運行場合。棘爪步伐式傳送帶第十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

(2)擺桿步伐式傳送帶工件有元件定位，速度可高達20m/min擺桿步伐式傳送帶第十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二4)輥子輸送系統(tǒng)

(1)無動力輥子輸送系統(tǒng)，又稱輥道，有長、短兩種。長輥道輥子形狀有圓柱形、圓錐形和曲面形幾種，以圓柱形長輥道應用最廣。輥道曲線段采用圓錐形輥子或雙排圓柱形輥子，可使物品轉彎。短輥道可縮短輥子間距，自重較輕。第十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二第十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二輥道一般稍下傾，當物品較重、線路較長時，斜度可取1～1.5％。如要使物品自滑，斜度可增大到2～3％。當線路長度小于10米、物品輕于200千克時，可以布置成水平線路。自滑式輥道不易控制物品下滑速度，所以長度一般不大。輥道的寬度比物品寬度大100～150毫米。曲線段最小曲率半徑為輥道寬度的3～4倍。輥子間距為輸送物品長度的1/3～1/4，當物品輸送的平穩(wěn)性要求較高時。間距可取輸送物品長度的1/4～1/5。輥子直徑按載荷大小決定。

第十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

(2)動力輥子輸送系統(tǒng)常用于水平的或向上微斜的輸送線路。驅動裝置將動力傳給輥子，使其旋轉，通過輥子表面與輸送物品表面間的摩擦力輸送物品。按驅動方式有單獨驅動與成組驅動之分。前者的每個輥子都配有單獨的驅動裝置，以便于拆卸。后者是若干輥子作為一組，由一個驅動裝置驅動，以降低設備造價。成組驅動的傳動方式有齒輪傳動、鏈傳動和帶傳動。動力式輥子輸送機一般用交流電動機驅動，根據(jù)需要亦可用雙速電動機和液壓馬達驅動。第十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二動力輥子輸送系統(tǒng)驅動方式第二十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二5)懸掛輸送系統(tǒng)第二十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

(1)分類

A.牽引式帶有承載吊具的滑架1(又稱行車)與牽引構件2連接在一起，沿著軌道3運行?；苌蠏煊秀q接吊具4用于放置被輸送物件，牽引構件2由傳動裝置5帶動，水平面內轉向靠回轉裝置實現(xiàn)，垂直面內轉向靠軌道中的彎軌實現(xiàn)。系統(tǒng)內設置張緊裝置。第二十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二第二十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

B.推動式帶有承載吊具的載貨小車1與牽引構件不連接在一起，而是由連在牽引構件上并沿軌道3運行的推進滑架2推動沿軌道4運行。其特點是：可藉助道岔裝置使載貨小車由一條軌道(主線)進入支線(輔線)或另一條承載軌道，實現(xiàn)被輸送物品的分類、儲存及運輸?shù)淖詣踊?。第二十四頁，共五十六頁，編輯?023年，星期二第二十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

C.拖動式行車1通過特殊吊鉤4連接在牽引構件3上，吊鉤鉤住裝有物品的地面行車2的拖桿5而拖動地面行車。這種輸送機在國內應用很少見。第二十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二6)有軌導向小車有軌小車(RailGuideVehicle)是一種沿著鐵軌行走的運輸工具，有自驅和它驅兩種驅動方式。自驅動有軌小車通過車上的小齒輪和安裝在鐵軌一側的齒條嚙合，利用交、直流伺服電動機驅動。它驅式有軌小車由外部鏈索牽引，在小車底盤的前、后各裝一導向銷，地面上修有一組固定路線的溝槽，導向銷嵌入溝槽內，保證小車行進時沿著溝槽移動。第二十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二前面的銷桿除作定向用外，還作為鏈索牽動小車的推桿。推桿是活動的，可在套筒中上下滑動。鏈索每隔一定距離有一個推頭，小車前面的推桿可靈活地插入或脫開鏈索的推頭，由埋設在溝槽內適當?shù)攸c的接近開關和限位開關控制。推桿脫開鏈索的推頭，小車就停止。采用空架導軌和懸掛式機械手或機器人作為運輸工具也是一種發(fā)展趨勢，其主要優(yōu)點是充分利用空間，適合于運送中、大型工件，如汽車車架、車身等。有軌小車的特點是：加速和移動速度都比較快，適合運送重型工件；導軌固定，行走平穩(wěn)，停車位置比較準確；控制系統(tǒng)簡單，可靠性好，制造成本低，便于推廣應用；行走路線不便改變，轉彎角度不能太?。辉肼曒^大，影響操作工監(jiān)聽加工狀況及保護自身安全。第二十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二3.柔性物料系統(tǒng)

FMS系統(tǒng)要求有一套柔性物料系統(tǒng)與之配合共同完成生產加工任務。

1)物流輸送基本形式從運輸系統(tǒng)布局來看，可分為串行工作方式和隨機工作方式兩大類，串行工作方式又可分為直線移動(往復式)和封閉循環(huán)式。隨機工作方式又可分為直線往復式、封閉循環(huán)式和網(wǎng)絡式。采用直線往復和封閉循環(huán)運輸時，多用傳輸帶實現(xiàn)，網(wǎng)絡式則利用自動導向小車(AGV)或搬運機器人實現(xiàn)。第二十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二典型運輸方式示意圖

第三十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二(1)直線形輸送方式

FMS發(fā)展的早期，可能是受機械式自動線的影響多采用直線往復式封閉循環(huán)的運輸方式，下面所附兩個圖就是兩個直線移動方式的例子。例一圖的特點是機床排列在運輸線的一邊。直線往復式運輸方式之一第三十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

例二所舉的例子也是一種直線往復式的運輸方式，兩臺水平式加工中心，位于AGV的導向導軌的一端，彼此面對面地排列。導軌的另一端是裝卸站。中間部分，導軌的兩邊并列排放著19個托盤站(包括小車上的托盤共有20個)。第三十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

該系統(tǒng)用來加工50種不同的鋁鑄件，批量大約為每月50件/種，有齒輪箱、法蘭盤等。工件的基面加工由車間另外配置的一臺加工中心和兩臺鉆床來完成，以便保證工件在托盤上定位的精度。工人在裝卸站將工件安裝在相應的托盤中的同時，將托盤號和零件號輸入給計算機，計算機根據(jù)調度計劃，可以命令AGV在哪里裝卸工件，并指令加工中心，調用加工程序控制加工。第三十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

(2)環(huán)形輸送方式簡單的環(huán)形運輸系統(tǒng)

環(huán)式布置的搬運工具可以用導軌也可以是各種形式的無軌小車。左圖是一個簡單的循環(huán)系統(tǒng)，用了兩臺運輸小車，AGV1和AGV2，AGV1是刀具運輸小車，它的任務是將中央工具庫的刀具分別運到四臺加工中心處，與加工中心的刀庫交換刀具。AGV2是零件運輸小車，任務是從自動從倉庫中取出毛坯和原材料，運送至各加工中心，再把加工中心加工好的半成品或成品搬運到其他加工中心或中央倉庫。

第三十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二(3)網(wǎng)絡形輸送方式下圖是一個網(wǎng)絡式運輸系統(tǒng)的例子，運輸路線可以有幾條封閉環(huán)路，網(wǎng)絡式運輸系統(tǒng)便于小車尋找最優(yōu)的運輸路徑。第三十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

該系統(tǒng)是休斯飛機公司為了加工種類不多的鋁合金殼體零件而設計的FMS生產線。加工種類為5~6種，批量為4500~7000件/年，屬中批量生產。系統(tǒng)由9臺加工中心、1臺坐標測量機組成。每臺加工中心和測量機都配備有一個專門的托盤短程傳送裝置，它把600mm×600mm的工件托盤連同工件，從物料傳送線上取下，送至機床；或將工件托盤從機床上取下，送至物料運輸線。

運輸系統(tǒng)采用的運輸工具為一種用牽引索牽引的小車，它可以自動地把工件輸送到各臺加工中心或坐標測量機。圖中的箭頭標出了運輸小車行走的方向，只要控制小車在分叉處的走向，小車就會沿著不同的路線行走。

第三十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

(4)機器人為中心的輸送方式第三十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

2)FMS的物流輸送設備(1)托盤及托盤交換器裝置托盤是工件和夾具與輸送設備和加工設備之間的硬件接口，有箱式、板式等結構。箱式用于小型工件及回轉體工件；板式用于較大型非回轉體工件。托盤的基本形狀圖第三十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二托盤交換裝置是連接FMS加工設備與物料運輸系統(tǒng)之間的橋梁和接口。常見有回轉式和往復式兩種。

托盤交換系統(tǒng)第三十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二(2)自動導向小車(AGV)

A.概述組成：車架、蓄電池、充電裝置、電氣系統(tǒng)、驅動裝置、轉向裝置、自動尋址及精確定位系統(tǒng)、移載機構、安全系統(tǒng)、通訊單元和自動導向系統(tǒng)。特點：

較高的柔性實時監(jiān)控安全可靠維護方便第四十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

B.AGV的分類按導向方式的不同分類，有：

線導小車：利用電磁感應原理導向，通過測量兩個感應頭在預埋感應電纜電磁場中的感應電動勢，形成距離差，控制小車移動、轉向等。光導小車：利用光電感應原理制導，其原理是直接在地面上涂上一層熒光材料，或敷設一層涂有熒光材料的帶子，光線照射后，利用熒光材料的反光，激發(fā)光敏傳感器辨認出小車應走的路線，引導小車移動，這種小車用于辦公室和裝配車間更為方便。它的最大優(yōu)點是成本低且便于更改行走路線。第四十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二信號孔感光元件光道光源反光帶光學引導原理第四十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二遙控小車：這種小車沒有傳送信息的電纜，而是以無線電形式發(fā)送給接收設備，傳送命令和信息，車輛的控制(如起停、轉彎)都是以無線電信號形式傳遞。小車活動范圍和路線基本上不受限，故柔性最大。當然，其控制器和操縱機構也就相對復雜，目前還不十分成熟，只是處在實驗研究階段。第四十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二C.AGV的電磁式導向原理磁感應AGV自動導向原理圖第四十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二上頁圖為磁感應AGV自動導向原理圖，小車底部裝有弓形天線3，跨設于以感應線4為中心且與感應線垂直的平面內。感應線通以交變電流，產生交變磁場。當天線3偏離感應線任何一側時，天線的兩對稱線圈中感應電壓有差值，誤差信號經(jīng)過放大，驅動左、右電動機2;左、右電動機有轉速差，經(jīng)驅動輪1使小車轉向，使感應線重新位于天線中心，直至誤差信號為零。注意：感應交流電流頻率為小于15kHz，電壓小于40V，電流一般在200~400mA。第四十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二D.AGV的自動尋址及定位系統(tǒng)利用電磁感應原理。在預先需要定位處埋設若干電磁感應線圈，控制線圈通以不同方向的電流，產生不同方向的磁通，形成“0”、“1”編碼。AGV上的接受線圈感知地址碼，經(jīng)譯碼后確定是否需要停靠、卸貨或裝貨，并根據(jù)與線圈的位置，控制小車減速、停車或前后微量調整，達到精確定位。

E.AGV的路徑尋找路徑尋找就是自動選取岔道，AGV在車間的行走路線比較復雜，有很多分岔點和交匯點。地面上有中央控制計算機負責車輛調度控制，AGV小車上帶有微處理器控制板，AGV的行走路線以圖表的格式存儲在計算機內存中。第四十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

F.AGV的管理

a.交通管制：區(qū)間控制法，同一時刻只允許一個小車位于給定的預先劃分好的區(qū)間內。

b.車輛調度：分類：車內調度系統(tǒng)、車外招呼系統(tǒng)、遙控終端、中央計算機控制和組合控制。組合控制最常用。調度法則：順序調度法則，最少行駛時間法則，最短距離法則，先來先服務法則，最近車輛法則，最快車輛法則等等。具體哪種最優(yōu)往往需計算機仿真來確定。

c.系統(tǒng)監(jiān)控定位器面板，攝像機與顯示器，中央記錄與報告

自動化物料運輸系統(tǒng)視頻第四十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二(3)自動化倉庫雙排巷道式小型立體庫單排貨架式小型立體庫第四十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二自動化立體倉庫的主要特點有：利用計算機管理，物資庫存賬目清楚，物料存放位置準確，對自動化制造系統(tǒng)物料需求響應速度快；與搬運設備(如AGV、有軌小車、傳送帶)銜接，能可靠、及時地供給物料；減少庫存量，加速資金周轉；充分利用空間，減少廠房面積；減少工件損傷和物料丟失；可存放的物料范圍寬；減少管理人員，降低管理費用；耗資較大，適用于一定規(guī)模的生產。第四十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

A.自動化立體倉庫的形式和組成自動化倉庫常見的有平面?zhèn)}庫和立體倉庫兩種。下頁圖所示為自動化立體倉庫，高層貨架成對布置，貨架之間有巷道，隨倉庫規(guī)模大小可以有一到若干條巷道。自動化立體倉庫主要由庫房、高層貨架、堆垛起重機、外圍輸送設備、自動控制裝置等組成。如有必要，還可能配置一些信息輸入設備，如條碼掃描器等。物料一般不散放，而是放在標準料箱內或托盤上。第五十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二自動化立體倉庫第五十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二

B.自動化立體