TYKJ-F1101型 柔性加工制造系統(tǒng)|柔性自動(dòng)化*制造實(shí)訓(xùn)裝置

一、概述

TYKJ-F1101型柔性加工制造系統(tǒng)|柔性自動(dòng)化*制造實(shí)訓(xùn)裝置（Flexible Manufacturing System，F(xiàn)MS）由供料傳輸工作站、檢測與分揀工作站、搬運(yùn)工作站、上下料機(jī)械手工作站、數(shù)控銑床加工工作站、加工檢測工作站、五自由度機(jī)器人裝配工作站、成品分裝工作站、條形碼讀取處理單元、立體倉庫自動(dòng)儲(chǔ)存工作站、變頻調(diào)速環(huán)形傳輸系統(tǒng)、上位監(jiān)控系統(tǒng)等組成。是由計(jì)算機(jī)集成管理和控制、高效率地制造中小批量多品種零部件的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，如圖1所示。該系統(tǒng)仿真工業(yè)柔性制造系統(tǒng)的生產(chǎn)過程，為學(xué)生提供了綜合訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

TYKJ-F1101型綜合應(yīng)用了現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)控制、數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床、傳感器、氣動(dòng)控制等多種技術(shù)，是典型的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)有助于學(xué)生對機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)床數(shù)控原理、傳感器與檢測技術(shù)、氣動(dòng)控制技術(shù)等知識(shí)的學(xué)習(xí)，對可編程控制器的程序設(shè)計(jì)、電機(jī)控制、傳感器檢測等技術(shù)的應(yīng)用能夠得到實(shí)際的訓(xùn)練，提高學(xué)生的機(jī)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)試的綜合能力。

二、系統(tǒng)組成

1．供料傳輸工作站

供料傳輸工作站主要由鋁合金型材基體、料倉、推料氣缸、傳輸帶機(jī)構(gòu)、遠(yuǎn)程I/O控制等組成，主要用于完成對毛坯件的輸送。

2．檢測與分揀工作站

    檢測與分揀工作站主要由鋁合金型材基體、升降缸、氣爪、滾珠絲桿副、的圖像識(shí)別處理器、遠(yuǎn)程I/O控制等組成。主要完成對毛坯件外觀進(jìn)行品質(zhì)的判斷，并將不合格品分揀剔除。

3．搬運(yùn)工作站

搬運(yùn)工作站主要由鋁合金型材基體、擺動(dòng)氣缸、升降氣缸、氣爪、遠(yuǎn)程I/O控制等組成。用于將合格毛坯件搬運(yùn)到傳輸帶上。

4、上下料機(jī)械手工作站

上下料機(jī)械手工作站主要由鋁合金型材基體、旋轉(zhuǎn)缸、伸縮缸、升降缸、氣爪、遠(yuǎn)程I/O控制等組成。主要功能是將毛坯件送入數(shù)控銑床加工，并將加工完成后的工件重新放回傳輸帶上。

5．?dāng)?shù)控銑床加工工作站

數(shù)控銑床加工工作站主要由鋁合金型材基體、三維滑臺(tái)、氣動(dòng)夾具、數(shù)控系統(tǒng)等組成。用于完成對毛坯件頂部中心位置銑削圓孔。

6．加工檢測工作站

加工檢測工作站主要由鋁合金型材基體、擺臂缸、真空吸盤、升降檢測缸、推料氣缸、遠(yuǎn)程I/O控制等組成。主要檢測工件的銑削深度。

7．機(jī)器人裝配工作站

機(jī)器人裝配工作站主要由鋁合金型材基體、五自由度工業(yè)機(jī)器人裝配手以及廢料槽所組成。用于剔除不合格品，對加工件、裝配箱、箱蓋精細(xì)裝配。

8．成品分裝工作站

成品分裝工作站主要由鋁合金型材基體、料倉、推料缸、遠(yuǎn)程I/O控制等組成。為機(jī)器人提供裝配平臺(tái)。

9．條形碼處理單元

條形碼處理單元由的條形碼掃描處理器組成。用于對已封裝成品進(jìn)行條形碼掃描讀取識(shí)別。

10．立體倉庫自動(dòng)儲(chǔ)存工作站

立體倉庫自動(dòng)儲(chǔ)存工作站主要由框架式底板、行走控制器、滾珠絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、貨架、堆垛機(jī)、伸縮臂等組成。用于成品件及托盤的自動(dòng)倉儲(chǔ)和管理。

11．變頻調(diào)速環(huán)行傳輸系統(tǒng)單元

變頻調(diào)速環(huán)行傳輸系統(tǒng)單元主要由鋁合金型材基體、環(huán)行傳輸線、自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、變頻調(diào)速系統(tǒng)、自動(dòng)定位系統(tǒng)、制動(dòng)機(jī)構(gòu)、遠(yuǎn)程I/O控制等組成?？赏瓿蓪庸ぜ?、成品件的輸送，不同工位的自動(dòng)定位。

12．上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)單元

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)單元由上位機(jī)及監(jiān)控軟件、網(wǎng)絡(luò)通訊等組成。

TYKJ-F1101多總線柔性加工制造系統(tǒng)大致的工作流程是：

（1） 把不同屬性的毛坯件放入供料工作站的供料倉內(nèi)，光電傳感器檢測到有工件信號(hào)之后，推料氣缸動(dòng)作，將毛坯件送至傳輸帶，輸送至檢測與分揀工作站。

（2） 檢測與分揀工作站首先對毛坯件的外表面進(jìn)行投影檢測，將輪廓不合格的毛坯件分揀剔除，合格的毛坯件送入下一工作工作站。

（3） 搬運(yùn)機(jī)械手在等待區(qū)有信號(hào)之后，擺動(dòng)到檢測合格毛坯件一側(cè)，氣缸伸出并下降到工件位置并抓取，上升并回收氣爪，將合格毛坯件擺回放置于環(huán)行傳輸系統(tǒng)的傳送帶上。

（4） 毛坯件到達(dá)上下料機(jī)械手等待區(qū)后，伸縮缸伸出，升降缸下降并抓取毛坯件，然后升降缸上升并縮回，旋轉(zhuǎn)缸動(dòng)作旋轉(zhuǎn)90度后移至數(shù)控銑床加工工作站并將毛坯件釋放至加工位，伸縮缸縮回。

（5）數(shù)控銑床加工工作站工作，完成加工后，機(jī)械手將其抓回到傳輸帶上輸送至下一工作站。

（6） 當(dāng)加工完成工件到達(dá)加工檢測工作站后傳輸帶停止動(dòng)作，該工作站擺臂機(jī)構(gòu)將其搬運(yùn)至孔深檢測區(qū)，升降缸動(dòng)作完成孔深檢測，擺臂機(jī)構(gòu)再將工件送回傳輸帶，傳向下一工作工作站。

（7） 機(jī)器人單元將檢測不合格品放到廢料槽；將合格品抓送到成品裝配區(qū)，完成裝箱、封蓋動(dòng)作，動(dòng)作完成后將成品搬運(yùn)至傳輸帶上。

（8） 條碼識(shí)別系統(tǒng)根據(jù)裝配箱已貼好的條碼分類記憶成品屬性，工件進(jìn)入入庫等待區(qū)，立體庫堆垛機(jī)動(dòng)作，將成品入庫。

三、系統(tǒng)的特征

TYKJ-F1101多總線柔性加工制造系統(tǒng)綜合應(yīng)用了多學(xué)科技術(shù)，適用于機(jī)械原理、自動(dòng)控制原理、機(jī)床數(shù)控原理、運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)工程、機(jī)電一體化技術(shù)、電氣控制與可編程控制器、傳感器與檢測技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等課程的實(shí)踐教學(xué)。

除此之外，TYKJ-F1101多總線柔性加工制造系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

（1）各工作站和單元采用模塊化形式，各工作站和模塊易于搭建、拆卸和維護(hù)，各工作站和模塊之間可隨意組合，連接方便、快捷；

（2）系統(tǒng)中采用公司（如德國FESTO、日本SMC等）工業(yè)元件，質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定；

（3）通過本系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以獲得氣動(dòng)控制、伺服電機(jī)控制、傳感器、變頻技術(shù)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制、現(xiàn)場總線等工業(yè)現(xiàn)場綜合技術(shù)和專業(yè)知識(shí)；

（4）控制模式分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制；

（5） 系統(tǒng)具有很高的兼容和擴(kuò)展性，隨著工業(yè)現(xiàn)場技術(shù)的快速發(fā)展，本系統(tǒng)可以緊跟現(xiàn)場技術(shù)升級擴(kuò)展，深入地滿足教學(xué)的需要；

（6） 系統(tǒng)可以進(jìn)行二次開發(fā)與研究，鍛煉學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性的思維和動(dòng)手能力。也可根據(jù)客戶要求提供解決方案；

（7）具有良好的安全性能。

四、技術(shù)參數(shù)

1．輸入電源：:AC 220V±10%(單相三線)；

2．整體功率：<1.5kVA；

3．整體外形尺寸：4400mm×3800mm×1700mm；

4．氣源壓力：0.4MPa；

5．工作環(huán)境：溫度-5ºC～+40ºC；濕度85%（25ºC）；海拔＜4000m。

五、設(shè)備配置

1．供料傳輸工作站

2. 檢測與分揀工作站

3．搬運(yùn)工作站

4．上下料機(jī)械手工作站

5．?dāng)?shù)控銑床加工工作站

6．加工檢測工作站

7．機(jī)器人單元

（1）機(jī)器人技術(shù)指標(biāo)見表

    （2）設(shè)備配置見表14。

8．成品分裝工作站

9．條形碼識(shí)別單元

10，立體倉庫自動(dòng)儲(chǔ)存工作站

11．變頻調(diào)速環(huán)行傳輸系統(tǒng)

12．上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)控制采用Profibus現(xiàn)場總線，完成對各單元設(shè)備站之間的通訊，由工控機(jī)組態(tài)工作，在工控組態(tài)軟件中完成。

13．系統(tǒng)附件

五、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

1．可編程控制器

（1）數(shù)據(jù)傳輸功能實(shí)驗(yàn)

（2）定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位功能實(shí)驗(yàn)

（3）比較功能實(shí)驗(yàn)

（4）步進(jìn)功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

（5）跳轉(zhuǎn)功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

（6）子程序調(diào)用功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

（7）中斷控制功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

（8）變頻調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)

（9）伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)

（10）檢測系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

（11）自動(dòng)儲(chǔ)存系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

2．傳感器技術(shù)及應(yīng)用

（1）光電傳感器的特性分析及應(yīng)用

（2）電感傳感器的特性分析及應(yīng)用

（3）電磁傳感器的特性分析及應(yīng)用

（4）位置傳感器的特性分析及應(yīng)用

（5）光柵尺的特性分析及應(yīng)用

（6）條碼識(shí)別系統(tǒng)特性分析及應(yīng)用

3．氣動(dòng)控制技術(shù)

（1）電控氣動(dòng)閥的工作原理及應(yīng)用

（2）真空發(fā)生器的工作原理及應(yīng)用

（3）氣動(dòng)二聯(lián)體的工作原理及應(yīng)用

（4）各種氣缸的工作原理及應(yīng)用

4．運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

（1）異步電機(jī)控制電路的連接與控制程序編寫

（2）異步電機(jī)調(diào)速控制電路的連接與控制程序編寫

（3）步進(jìn)電機(jī)控制電路的連接與控制程序編寫

（4）交流伺服電機(jī)控制電路的連接與控制程序編寫

5．組態(tài)監(jiān)控及人機(jī)界面技術(shù)

（1）組態(tài)監(jiān)控軟件的基本應(yīng)用

（2）組態(tài)監(jiān)控軟件通信實(shí)驗(yàn)

6．機(jī)械結(jié)構(gòu)訓(xùn)練技術(shù)

（1）帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及特性研究

（2）齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及特性研究

（3）鏈條鏈輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與特性研究

（4）直線導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)及特性研究

（5）滾珠絲桿的特性研究及應(yīng)用

（6）齒型帶的設(shè)計(jì)及特性研究

7．故障檢測技術(shù)技能培訓(xùn)

（1）程序故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

（2）參數(shù)故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

（3）電氣接線故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

（4）機(jī)械故障設(shè)置的排除訓(xùn)練

8．網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和總線技術(shù)

（1）網(wǎng)絡(luò)通訊基礎(chǔ)的原理與應(yīng)用

（2）PROFIBUS-DP模塊應(yīng)用

（5）各種總線主站與從站之間的通訊