制造自動(dòng)化技術(shù)ppt課件.ppt

1、1,第4章 制造自動(dòng)化技術(shù),本章要點(diǎn),制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控加工技術(shù),工業(yè)機(jī)器人,柔性制造系統(tǒng),2,第4章 制造自動(dòng)化技術(shù) Manufacturing Automation Technology,3,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD） 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品工程（CAE） 計(jì)算機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）,產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)化,4.1.1 制造自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵,企業(yè)管理自動(dòng)化,企業(yè)ERP（Enterprise Resource Planning）,加工過(guò)程自動(dòng)化,包括各種計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，如CNC、DNC、自動(dòng)存儲(chǔ)和運(yùn)輸設(shè)備、自動(dòng)檢測(cè)和監(jiān)控設(shè)備等,質(zhì)量控制自動(dòng)化,計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP）,計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）

2、,如計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）、敏捷制造（AM）、并行工程等。,4,NC和CNC ；本階段的NC在20世紀(jì)5070年代已成熟，但到了7080年代，CNC取代了NC。 特征:柔性好、加工質(zhì)量高，適應(yīng)于多品種、中小批量(包括單件)產(chǎn)品的生產(chǎn) 。 引入的新技術(shù)有數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)編程技術(shù)等。,自動(dòng)單機(jī)和剛性自動(dòng)線；本階段在20世紀(jì)4050年代已相當(dāng)成熟。 特征:高生產(chǎn)率和剛性結(jié)構(gòu)，很難實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品的改變。 引入的新技術(shù)有繼電器程序控制、組合機(jī)床等。,第一階段(1913-) ：剛性自動(dòng)化,第二階段(1930-) ：數(shù)控加工,4.1.1 制造自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵,5,4.1.1 制造自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵,6,

3、4.1.1 制造自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵,7,圖4-1 汽車后橋齒輪箱加工自動(dòng)線,4.1.1 制造自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵,8,4.1.1 制造自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵,9,4.1.2 制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),制造環(huán)境內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的集成。 制造環(huán)境與整個(gè)制造企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)制造環(huán)境與企業(yè)中工程設(shè)計(jì)、管理信息系統(tǒng)等各子系統(tǒng)的集成。 企業(yè)與企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的資源共享、組合與優(yōu)化利用。 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)異地制造。,10,虛擬制造(VM)是以制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)支持的系統(tǒng)建模技術(shù)和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，集現(xiàn)代制造工藝、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、并行工程、人工智能、人工現(xiàn)實(shí)技術(shù)和多媒體技術(shù)等多種高新技術(shù)為一體，由多學(xué)科

4、知識(shí)形成的一種綜合系統(tǒng)技術(shù)。,制造虛擬化,綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)環(huán)境的影響(負(fù)作用)最小，資源效率最高。,制造綠色化,智能制造技術(shù)的宗旨在于通過(guò)人與智能機(jī)器的合作共事，去擴(kuò)大、延伸和部分地取代人類專家在制造過(guò)程中的腦力勞動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的優(yōu)化。,制造智能化,4.1.2 制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),11,第4章 制造自動(dòng)化技術(shù) Manufacturing Automation Technology,12,4.2.1 數(shù)控機(jī)床的基本概念,1948年，美國(guó)帕森斯(Parsons)公司在研

5、制加工直升機(jī)葉片輪廓檢驗(yàn)用樣板的機(jī)床時(shí)，首先提出了應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)控制機(jī)床來(lái)加工樣板曲線的設(shè)想。后來(lái)受美國(guó)空軍委托，帕森斯公司與麻省理工學(xué)院（MIT）伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室合作進(jìn)行研制工作，于1952年研制成功世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床。,數(shù)控機(jī)床的誕生,圖4-3 麻省理工學(xué)院（MIT）伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室,13,4.2.1 數(shù)控機(jī)床的基本概念,這是一種借助數(shù)字、字符或其它符號(hào)對(duì)某一工作過(guò)程（如加工、測(cè)量、裝配等）進(jìn)行控制的自動(dòng)化方法。,是用計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)字信息來(lái)自動(dòng)控制機(jī)械加工的機(jī)床。具體地說(shuō)，數(shù)控機(jī)床是通過(guò)編制程序，即通過(guò)數(shù)字(代碼)指令來(lái)自動(dòng)完成機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，正確地控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的位移量，

6、并且按加工的動(dòng)作順序要求自動(dòng)控制機(jī)床各個(gè)部件的動(dòng)作,數(shù)字控制（NC）,數(shù)控技術(shù),指用數(shù)字量及字符發(fā)出指令并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)。由于計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的成熟，數(shù)控系統(tǒng)均采用了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC，Computer Numerical Control）以區(qū)別于傳統(tǒng)的NC。,數(shù)控機(jī)床,14,圖4-4 數(shù)控機(jī)床組成框圖,4.2.2 數(shù)控機(jī)床的組成,15,數(shù)控裝置,伺服驅(qū)動(dòng)裝置,檢測(cè)反饋裝置,4.2.2 數(shù)控機(jī)床的組成,由硬件和軟件部分組成，接受輸入代碼經(jīng)緩存、譯碼、運(yùn)算插補(bǔ)等轉(zhuǎn)變成控制指令，實(shí)現(xiàn)直接或通過(guò)PLC對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)裝置的控制。,是數(shù)控裝置和機(jī)床主機(jī)之間的聯(lián)接環(huán)節(jié)，接受數(shù)控裝置的生成的進(jìn)給信號(hào)，經(jīng)放大驅(qū)

7、動(dòng)主機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)動(dòng)。,是通過(guò)檢測(cè)元件將執(zhí)行元件（電機(jī)、刀架）或工作臺(tái)的速度和位移檢測(cè)出來(lái)，反饋給數(shù)控裝置構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)系統(tǒng)。,16,PLC、機(jī)床I/O電路和裝置,機(jī)床本體,4.2.2 數(shù)控機(jī)床的組成,是數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)件（床身箱體、立柱、導(dǎo)軌、工作臺(tái)、主軸和進(jìn)給機(jī)構(gòu)等,PLC (Programmable Logic Controller)：用于完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)順序動(dòng)作的I/O控制，它由硬件和軟件組成； 機(jī)床I/O電路和裝置：實(shí)現(xiàn)I/O控制的執(zhí)行部件(由繼電器、電磁閥、行程開(kāi)關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路；,17,4.2.3 數(shù)控機(jī)床的類型,經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床,全功能數(shù)控車床,18,4

8、.2.3 數(shù)控機(jī)床的類型,車削中心,19,4.2.3 數(shù)控機(jī)床的類型,立式數(shù)控銑床,臥式數(shù)控銑床,龍門數(shù)控銑床,20,4.2.3 數(shù)控機(jī)床的類型,經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床,高速數(shù)控銑床,21,4.2.3 數(shù)控機(jī)床的類型,立式加工中心,臥式加工中心,22,4.2.4 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷程,硬線數(shù)控,G1: 19521955，電子管,G2: 19551959，晶體管,G3:19591965，小規(guī)模集成電路,23,4.2.4 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷程,計(jì)算機(jī)數(shù)控,G4: 1970s (19701974)，小型計(jì)算機(jī),G5: 1974-微處理器 (MCNC) 1979超大規(guī)模集成電路 (VLIC),G6: 1994 基

9、于PC-NC.,24,高速主軸單元(電主軸，轉(zhuǎn)速15000 100000r/min) 高速且高加/減速度的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件(快移速度60120m /min，切削進(jìn)給速度高達(dá)60 m/min) 高性能數(shù)控和伺服系 統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng) 目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達(dá)到50008000 m/min以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000 r/min(有的高達(dá)10萬(wàn)r/min)以上；工 作臺(tái)的移動(dòng)速度(進(jìn)給速度)：在分辨率為1微米時(shí)，在100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率為0.1微米時(shí)，在24m/min以上； 自動(dòng)換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到12m/min。特征:高生產(chǎn)

10、率和剛性結(jié)構(gòu)，很難實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品的改變。,高速、高效,4.2.4 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷程,25,普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10m提高到5m； 精密級(jí)加工中心的加工精度則從35m，提高到 11.5m，甚至更高； 超精密加工精度進(jìn)入納米級(jí)(0.001微米)，主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到0.010.05微米，加工圓度為0.1微米，加工表面 粗糙度Ra=0.003微米等。,高精度,高可靠性,當(dāng)前國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000小時(shí)以上，驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)30000小時(shí)以上。,4.2.4 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷程,26,復(fù)合化,多軸化,5軸聯(lián)動(dòng)控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)，最近，國(guó)外還在研究6軸聯(lián)動(dòng)控制

11、使用非旋轉(zhuǎn)刀具的加工中心。,4.2.4 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷程,機(jī)床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后，機(jī)床便能按照數(shù)控加工程序，自動(dòng)進(jìn)行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個(gè)復(fù)雜 形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種加工工序。,智能化,智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理論的加工，它是要在加工過(guò)程中模擬人類專家的 智能活動(dòng)，以解決加工過(guò)程許多不確定性的、要由人工干預(yù)才能解決的問(wèn)題。,27,以機(jī)床框架為固定平臺(tái)的若干桿件組成空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，主軸部件安裝在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)上，改變桿件的長(zhǎng)度或移動(dòng)桿件的支點(diǎn)，按照并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理形成刀頭點(diǎn)的

12、加工表面軌跡。,布局特點(diǎn),基本結(jié)構(gòu)形式,它的結(jié)構(gòu)完全不同于傳統(tǒng)機(jī)床，看不到明顯的床身、導(dǎo)軌、立柱和橫梁等結(jié)構(gòu)，它的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)活動(dòng)平臺(tái)。 有六桿、三桿、立式、臥式并聯(lián)機(jī)床，結(jié)構(gòu)形式為并聯(lián)、串聯(lián)和混合結(jié)構(gòu)，可采用直線電機(jī)和電主軸。,4.2.5 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床,28,4.2.5 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床,并聯(lián)機(jī)床HexaM簡(jiǎn)圖,并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖（6SPS機(jī)構(gòu)）,該機(jī)床的運(yùn)動(dòng)路線為: 6個(gè)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)通過(guò)絲杠(驅(qū)動(dòng)軸) 、螺母和連桿傳給裝有電主軸的刀具夾板，從而帶動(dòng)刀具作任意空間曲線運(yùn)動(dòng)。,該并聯(lián)機(jī)床由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、固定平臺(tái)以及能伸縮的若干驅(qū)動(dòng)桿組成，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與固定平臺(tái)由6根驅(qū)動(dòng)桿（伸縮桿）相連，每個(gè)驅(qū)動(dòng)桿兩

13、端都是球鉸副，中間有一個(gè)移動(dòng)副。驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，改變伸縮桿的長(zhǎng)度，便可改變運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的位姿，若將刀具安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，則通過(guò)控制六桿長(zhǎng)度的變化，便可改變刀具在空間的位置與姿態(tài)，滿足加工要求.,29,傳統(tǒng)機(jī)床：以床身、立柱、橫梁等作為支撐部件，主軸部件和工作臺(tái)沿支撐部件上的直線導(dǎo)軌移動(dòng)，按照XYZ坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)疊加的串聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，形成刀具相對(duì)于加工工件的運(yùn)動(dòng)軌跡。,4.2.5 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床,Z,X,Y,圖4-5 傳統(tǒng)機(jī)床,30,并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床：以機(jī)床框架為固定平臺(tái)的若干個(gè)桿件組成空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，主軸部件安裝在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)上，工作臺(tái)與機(jī)床框架連接在一起，改變桿件的長(zhǎng)度或移動(dòng)桿件的支點(diǎn)，按照并

14、聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理形成刀具相對(duì)于加工零件的運(yùn)動(dòng)軌跡。,4.2.5 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床,機(jī)床框架,桿件,動(dòng)平臺(tái),圖4-6 并聯(lián)機(jī)床,31,4.2.5 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床,運(yùn)動(dòng)精度高：有效地減少了運(yùn)動(dòng)鏈的長(zhǎng)度，將支撐與傳動(dòng)功能集成一體 可實(shí)現(xiàn)高速加工：運(yùn)動(dòng)部件少，質(zhì)量輕，有利于獲得高的進(jìn)給速度 機(jī)床剛性好：消除了懸臂結(jié)構(gòu)，沒(méi)有橫梁、立柱等承受彎曲的載荷部件 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,P800M型并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床,32,第4章 制造自動(dòng)化技術(shù) Manufacturing Automation Technology,33,生命系統(tǒng)（平衡、步行、發(fā)聲、身體擺動(dòng)、感覺(jué)、表情、調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)等） 造型解質(zhì)（關(guān)節(jié)能自由運(yùn)動(dòng)的金屬覆蓋體，一種盔甲 人造肌

15、肉（在上述盔甲上有肉體、靜脈、性別等身體的各種形態(tài) 人造皮膚（含有膚色、機(jī)理、輪廓、頭發(fā)、視覺(jué)、牙齒、手爪等,1886年法國(guó)作家利爾亞當(dāng)在他的小說(shuō)未來(lái)夏娃中將外表像人的機(jī)器起名為“安德羅丁”（android），它由4部分組成：,4.3.1 概述,1920年捷克作家卡雷爾卡佩克的科幻劇本羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人中 的主人公“Robota” （在捷克語(yǔ)中是奴隸的意思）是一個(gè)具有人的外表、特征與功能，并為人服務(wù)的機(jī)器人。 英語(yǔ)的“Robot” 由此而來(lái)。,34,森政弘與合田周平： “機(jī)器人是一種具有移動(dòng)性、個(gè)體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自動(dòng)性、奴隸性等7個(gè)特征的柔性機(jī)器”。 加藤一郎提出，機(jī)器人具

16、有：具有腦、手、腳等三要素的個(gè)體；具有非接觸傳感器（用眼、耳接受遠(yuǎn)方信息）和接觸傳感器；具有平衡覺(jué)和固有覺(jué)的傳感器。,1967年日本召開(kāi)的第一屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議上，就提出了兩個(gè)有代表性的定義：,4.3.1 概述,1987年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了定義：“工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)?！?我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。,35,4.3.1 概述,36,工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或

17、多自由度機(jī)器人 特種機(jī)器人用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。,機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。,工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)(機(jī)械本體)、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。,機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。,4.3.1 概述,37,通常是由安裝在機(jī)體上

18、的若干個(gè)回轉(zhuǎn)（或移動(dòng)）關(guān)節(jié)與桿件相互聯(lián)接構(gòu)成的多自由度主動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，人們力圖把它設(shè)計(jì)成具有擬人的手臂或動(dòng)物肢體動(dòng)作功能的一種固定式或移動(dòng)式的機(jī)器。,包括：人-機(jī)接口裝置（鍵盤、示教盒、操縱桿等），具有存貯記憶功能的電子控制裝置（計(jì)算機(jī)、PLC或其他可編程邏輯控制裝置），各種傳感器的信息放大傳輸及信息處理裝置、速度、位置伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（交、直流PWM、電-液伺服系統(tǒng)或其他繼電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等）與外部設(shè)備、傳感器、離線編程設(shè)備等通信的輸入/輸出接口以及各種電源裝置等。,4.3.2 工業(yè)機(jī)器人的基本組成,38,4.3.2 工業(yè)機(jī)器人的基本組成,39,輸出功率大，可無(wú)級(jí)調(diào)速，控制精度較高； 可標(biāo)準(zhǔn)化，易實(shí)現(xiàn)直

19、接驅(qū)動(dòng)； 功率/質(zhì)量比大，結(jié)構(gòu)緊湊； 易漏油，對(duì)環(huán)境有污染； 適用于重載、低速傳動(dòng)，如噴涂機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人和托運(yùn)機(jī)器人。,液壓驅(qū)動(dòng),4.3.2 工業(yè)機(jī)器人的基本組成,氣壓驅(qū)動(dòng),輸出功率大，可標(biāo)準(zhǔn)化，易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)； 功率/質(zhì)量比大，結(jié)構(gòu)緊湊； 噪聲大，難以實(shí)現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制； 適用于中小負(fù)載、精度要求較低的機(jī)器人，如沖壓機(jī)器人。,40,輸出功率大，控制精度較高，可實(shí)現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制； 伺服電機(jī)可標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)構(gòu)性能好，噪聲低，無(wú)密封問(wèn)題； 一般需配置減速裝置，控制系統(tǒng)復(fù)雜； 適用于中小負(fù)載、要求具有較高位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機(jī)器人，如噴涂機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人

20、、弧焊機(jī)器人和裝配機(jī)器人。,電動(dòng)驅(qū)動(dòng),4.3.2 工業(yè)機(jī)器人的基本組成,用于測(cè)量機(jī)器人自身運(yùn)動(dòng)速度、位置及加速度的傳感器，稱內(nèi)部傳感器； 用于感受和測(cè)量外部環(huán)境信息和作業(yè)對(duì)象工況的傳感器，稱外部傳感器。,41,裝配每臺(tái)汽車車體一般大約需要完成30004000個(gè)焊點(diǎn)，其中60是由點(diǎn)焊機(jī)器人完成的。,點(diǎn)焊機(jī)器人,4.3.3 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用案例,1-手臂及手腕 2-臂架 3-橡皮緩沖器 4-肘形節(jié)桿 5-回轉(zhuǎn)臺(tái) 6-基座 7-連接電纜 8-轉(zhuǎn)臺(tái)緩沖器 9-第一軸(轉(zhuǎn)臺(tái))電動(dòng)機(jī)(M1) 10、14-平衡氣缸 11-第二軸(臂架)電動(dòng)機(jī)(M2) 12-第三軸螺桿 15-驅(qū)動(dòng)臂架 16-電動(dòng)機(jī)組(M4、

21、M5、M6) 17-控制柜,42,點(diǎn)焊機(jī)器人,4.3.3 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用案例,43,弧焊機(jī)器人,日本汽車工業(yè)使用的一種曲柄式弧焊機(jī)器人，其驅(qū)動(dòng)方式采用交、直流伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，用于焊接車架的側(cè)粱或雙輪機(jī)動(dòng)管結(jié)構(gòu)車架。,1-焊接電源 2-顯示器 3一機(jī)器人控制裝置 4-夾具控制裝置 5-工件 6-焊接夾具 7-機(jī)器人,4.3.3 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用案例,44,噴漆機(jī)器人,日本TOKICO公司生產(chǎn)的RPA 856RP關(guān)節(jié)式噴漆機(jī)器人。該機(jī)器人由操作機(jī)、控制箱、修正盤和液壓源四部分組成；有6個(gè)自由度，可連接工件傳送裝置做到同步操作。手腕為伺服控制型。末端接口可安裝兩個(gè)噴槍同時(shí)工作,1-小臂 2-大臂

22、3-轉(zhuǎn)臺(tái) 4-基座,4.3.3 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用案例,45,裝配機(jī)器人,4.3.3 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用案例,46,4.3.3 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用案例,搬運(yùn)機(jī)器人,該機(jī)器人是用來(lái)抓取、搬運(yùn)來(lái)自輸送帶或輸送機(jī)上流動(dòng)的物品的自動(dòng)化裝置。主要由搬人機(jī)械部件、機(jī)器主體部件、搬出機(jī)械部件和系統(tǒng)控制等基本部分組成。,1-裝卸運(yùn)輸機(jī) 2-極式輸送機(jī) 3-極式分配器 4-橫進(jìn)給式輸送機(jī) 5-操作臺(tái) 6-控制臺(tái) 7-多工位式輸送機(jī),47,焊接機(jī)器人,4.3.3 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用案例,48,鈑金機(jī)器人,4.3.3 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用案例,49,堆放機(jī)器人,4.3.3 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用案例,50,第4章 制造自動(dòng)化技術(shù) M

23、anufacturing Automation Technology,51,由一個(gè)傳輸系統(tǒng)聯(lián)接起來(lái)的一些設(shè)備(通常是具有自動(dòng)換刀裝置的加工中心機(jī)床)組成，傳輸裝置把工件放在托盤或其他聯(lián)接裝置上送到各加工設(shè)備，加工設(shè)備和傳輸系統(tǒng)在中央計(jì)算機(jī)控制下，使工件加工準(zhǔn)確、迅速和自動(dòng)化。,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局定義：,日本國(guó)際貿(mào)易與工業(yè)部定義：,北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所 定義：,4.4.1 FMS的定義與特征,由2臺(tái)或更多NC機(jī)床組成的系統(tǒng)，這些機(jī)床與自動(dòng)物料管理設(shè)備一一連接，在計(jì)算機(jī)或類似設(shè)備控制下完成自動(dòng)加工或處理操作，從而可加工多個(gè)不同形狀和尺寸的工件。,將自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)從少品種大批量生產(chǎn)型轉(zhuǎn)向多品種生產(chǎn)型

24、的柔性化系統(tǒng)。,52,高柔性 高效率 高度自動(dòng)化,柔性制造系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和物料輸送系統(tǒng)，把若干臺(tái)設(shè)備聯(lián)系起來(lái)，形成沒(méi)有固定加工順序和節(jié)拍的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。它在加工完一批某種工件后，能在不停機(jī)調(diào)整的情況下，自動(dòng)地向另一種工件轉(zhuǎn)換。其主要特征是：,4.4.1 FMS的定義與特征,53,4.4.2 柔性制造系統(tǒng)的組成,54,4.4.2 柔性制造系統(tǒng)的組成,FMS結(jié)構(gòu)框圖,55,加工單元,設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與檢測(cè)（圖4-5）,4.4.2 柔性制造系統(tǒng)的組成,56,鉆頭破損檢測(cè)器內(nèi)存有以往采集的鉆頭破損的信號(hào)或鉆頭破損模擬信號(hào)，與檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較。當(dāng)鉆頭破損被確認(rèn)后，發(fā)出換刀信號(hào)。, 加工過(guò)程監(jiān)

25、控與檢測(cè) 重點(diǎn)是刀具磨損、破損監(jiān)控與檢測(cè)。圖4-6為聲發(fā)射鉆頭破損檢測(cè)裝置示意圖。加工過(guò)程中，一旦鉆頭破損，聲發(fā)射傳感器檢測(cè)到鉆頭破損信號(hào)，將其送至鉆頭破損檢測(cè)器進(jìn)行處理。,4.4.2 柔性制造系統(tǒng)的組成,57,物料傳輸系統(tǒng),又稱立體倉(cāng)庫(kù)或自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)（Automated Storage and Retrieva1 System一ASRS），由高層料架 、堆垛機(jī)、控制計(jì)算機(jī)和物料識(shí)別裝置等組成。具有自動(dòng)化程度高、料位空間尺寸和額定存放重量大、料位總數(shù)可根據(jù)實(shí)際需求擴(kuò)展、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。, 自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)（圖4-7）,4.4.2 柔性制造系統(tǒng)的組成,58,4.4.2 柔性制造系統(tǒng)的組成, 傳輸裝置

26、,59,4.4.2 柔性制造系統(tǒng)的組成, 無(wú)軌小車,又稱自動(dòng)引導(dǎo)小車（AGV, Automated Guide Vehicle）。圖4-21（a）為其示意圖，小車上有托盤交換臺(tái)3，工作臺(tái)1與托盤2由交換臺(tái)推上機(jī)床的工作臺(tái)進(jìn)行加工，加工好的工件連同托盤拉回到小車的交換臺(tái)上，送裝卸工位，由人工卸下并裝上新的待加工工件。小車的行車路線常用電纜或光電引導(dǎo)。圖4-21（b）為電纜引導(dǎo)的原理圖，在地面（6）下埋設(shè)有導(dǎo)向電纜8，通以低頻電流，在電纜周圍形成磁場(chǎng)7。固定在小車車身內(nèi)的兩個(gè)19感應(yīng)線圈5中即產(chǎn)生電壓，當(dāng)小車運(yùn)行偏離電纜時(shí)，兩線圈的電壓不相等，轉(zhuǎn)向電機(jī)4即正向或反向旋轉(zhuǎn)以校正小車的位置，使小車總是沿電纜引導(dǎo)的路線行走。光電引導(dǎo)方式是在地面上鋪設(shè)反光的不銹鋼帶，利用光的反射使小車上的一排光電管產(chǎn)生信號(hào)，以引導(dǎo)小車沿反光帶運(yùn)動(dòng)。,60,4.4.2 柔性制造系統(tǒng)的組成,圖4-8 自動(dòng)引導(dǎo)小車(AGV),61,4.4.2 柔性制造系統(tǒng)的組成,在地面上埋設(shè)引導(dǎo)電纜，并通以510kHz的低壓電流。小車上裝有對(duì)稱的一組信號(hào)拾取線圈。當(dāng)小車偏向右方時(shí)，右方的感應(yīng)信號(hào)減弱，左方的增強(qiáng)，控制器根據(jù)這些信號(hào)的強(qiáng)弱，控制小車的舵輪。,電磁導(dǎo)向方式原理（圖4-8）,62,7.1.2 自動(dòng)化加工技術(shù),沿小車預(yù)定路徑在地面上粘貼易反光的反光帶（鋁帶或尼