机电装备设计(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,7.3,机床间工件传送装置设计,在装卸工位，工人从托盘上卸去已加工的工件，装上待加工的工件；,由液压或电动推拉机构将托盘推到回转工作台上；,回转工作台由单独电动机拖动按顺时方向作间歇回转运动，不断地将装有待加工工件的托盘送到加工中心工作台左端；,由液压或电动推拉机构将其与加工中心工作台上托盘进行交换；,装有己加工工件的托盘由回转工作台带回装卸工位，如此反复不断地进行工件的传送。,机床间,工件,传递和运送装置有：,托盘,和,随行夹具,、有轨小车（,RGV,）和无轨小车（,AGV,）等。,7.3.1,托盘和随行夹具,工件在机床间传送时，除了工件本身外，还有随行夹具和托盘等。,2,对于结构形状比较复杂而缺少可靠运输基面的工件或质地较软的有色金属工件，将工件先,定位夹紧在随行夹具,上，和随行夹具一起传送、定位和夹紧在机床上进行加工；,工件加工完毕后，随行夹具一起被卸下机床。带到卸料工位，将加工完的工件从随行夹具上卸下，随行夹具返回到原始位置，以供循环使用。,随行夹具的返问方式有上方返回、下方返回和水平返回三种。,3,带托盘库的柔性制造单元,4,1,上方返回,如图所示，随行夹具,5,在自动线的末端用提升装置,4,升到机床上方后，经一条倾斜,(1,：,50),滚道,3,靠自重返回自动线的始端，然后用下降装置,2,降至主输送带,1,上。该方式结构简单紧凑、占地面积小，但不宜布置立式机床，调整维修机床不便。较长的自动线不宜采用这种形式。,5,2,下方返回,如图所示，装有工件的随行夹具,3,，由往复液压缸,2,驱,动，一个接一个地沿着输送导轨移动到加工工位。加工完毕后,随行夹具被送到末端的回转鼓轮,4,上，翻转到下面，经机床底,座内部或底座下地道内的步伐式输送带,5,送回自动线的始端。,该方式结构紧凑，占地面积小，但维修调整不便，同时会影响,机床底座的刚性和排屑装置的布置，多用工位数少，精度不高,的小型组合机床的自动线上。,6,3,水平返回,随行夹具在水平面内作框形运动返回，图,a,）返,回装置是由三条步伐式输送带,1,、,2,、,3,所组成。图,b,）,采用三条链条代替步伐式输送带。水平返回方式占地,面积大，但结构简单，敞开性好，适用于工件及随行,夹具比较重、比较大的情况。,7,7.3.2,自动运输小车,RGV,沿直线导轨运动，机床和辅助设备在导轨一侧，安放托盘或随行夹具的台架在导轨的另一侧；,RGV,采用交流或交流伺服电动机驱动，由生产系统的中央计算机控制；,当,RGV,接近指定位置时，由光电装置、接近开关或限位开关等传感器识别出减速点和准停点，向控制系统发出减速和停车信号，使小车准确地停靠在指定位置上；,RGV,适用于运送尺寸和质量均较大的托盘或随行夹具，且传送速度快，控制系统简单，成本低廉。,缺点,：其铁轨一旦铺成后，改变路线比较困难，适用于运输路线固定不变的生产系统。,自动运输小车是现代生产系统中机床间传送物料很重要的设备，分有轨小车,（,RGV-Rail Guided Vehicle,）,和无轨小车,(AGV-Automatic Guided Vehicle,),两大类。,1,有轨自动运输小车,(RGV),8,常见的无轨自动运输小车,(AGV),的运行轨迹通过电磁感应制导。由,AGV,、小车控制装置和电池充电站组成,AGV,物料输送系统，如图所示。,2,无轨自动运输小车,(AGV),9,AGV,的引导方式,1,）电磁引导,在,AGV,的行使路径上埋设金属导线，并加载低,频、低压导引电流，使导线周围产生磁场，,AGV,上的感,应线圈通过对导引磁场强弱的识别和跟踪，实现,AGV,导,引。特点：引线隐蔽，不宜污染和破损，便于通信和控,制。但感应线圈对周围的铁磁物质较敏感，易受干扰。,2,）光学引导,在,AGV,的行使路径上涂漆或粘贴色带，通过光学,传感器采入的色带图像信号进行简单识别而实现导引。,灵活性好，线路设置简单，但对色带污染和磨损敏感，,地面条件要求高。,10,3,）磁带导引,与电磁导引相近，在路径上粘贴磁带替代埋设金,属线，通过磁感应信号实现导引。灵活性好，线路设,置简单，但对磁带磨损敏感。,4,）惯性导航,在,AGV,上安装,惯性陀螺仪,，在形式地面上安装定,位块，,AGV,通过对陀螺仪偏差信号的计算及地面定位,块信号的采集来确定自身的位置，实现导引。技术先,进、定位准确、灵活性强。缺点陀螺仪的维护成本高。,还有激光导引、,GPS,导航,等。,11,升降部分通过升降液压缸,10,和齿轮齿条式水平保持机构,1,实现滑台叉架,5,的升降，对准机床上随行工作台交换器导轨。,行走部分由计算机控制的直流调速电动机和传动齿轮箱,9,驱动车轮，实现小车的行走。,控制部分包括控制柜,2,、操作面板、信息接收发送等部分组成，通过电缆与无轨自动运输小车的控制装置进行联系，控制小车的起停、输送或接收随行工作台的操作。,电源部分采用,蓄电池,作为电源，一次充电后，可用,8h,。,12,电磁感应制导工作原理如图所示,在小车行走路线地面下敷设一条专用制导电缆线，通上低周波交变电流励磁，在其四周产生交变磁场。小车前方装有两个感应接收天线，在行走过程中接受制导电线产生的交变磁场。当小车行走方位与制导电缆一致时，两个接收天线分别处于制导电缆的左右对称位置，感应得到的电势相等，制导电动机不动。当小车行走方位与制导电缆不一致时，两个接收天线所处的位置与制导电缆不对称，感应的电势便不相等，由控制系统产生误差信号，经放大后，控制制导电动机按要求的方向和速度驱动方向轮使小车转弯，直到误差消除为止，保持,AGV,始终沿制导电线敷设的方向行驶。,13,14,15,167.4,自动化仓库设计,自动化生产技术的发展，将传统起存放物品作用,的仓库转化为物资调节和流通中心，出现了具有高层,货架的自动化仓库,（,Automatic Warehousing,）,以及,各种先进的存货、取货、快速分拣装置等新设施。,自动化仓库采用计算机管理，配置了自动化物流,系统，,不用书面文档，大大提高仓库空间利用率，增,加货存量，加快进货和发货的速度，减少库存货物数,据的差错率,减少仓库的工作人员。,7.4.1,构成,17,最常见的是,巷道式立体仓库,，如图所示。它适用于存放多品种少批量货物。巷道两边是多层货架。在巷道间有堆装机，沿巷道轨道移动，堆装机上的装卸托盘可到多层货架的每一个仓位存取货物，送至巷道一端的出入库装卸站。,18,1,仓库多层货架,根据存放物品的,多少，可以设置若,干个多层货架，每,两个货架之间留有,巷道。巷道内安装,轨道，供堆装机行,走，如图所示。,19,20,双立柱型堆装机是一个框架结构，可在巷道轨道上行走，堆装机上的装卸托盘可沿框架导轨上下升降，对准每一个仓位，取走或送入货箱；,堆装机采用相对寻址方式寻找仓位；,当堆装机沿巷道轨道或装卸托盘沿框架导轨行走时，每经过仓库的一列或一层，将仓位地址的当前值加,1,或减,1,；,当,当前值与设定值快接近,时，控制堆装机或装卸托盘自动减速；,当,当前值与设定值完全相符,时，发出停车指令，装卸托盘便准确地停在设定的仓位前。,2,堆装机,21,22,7.4.2,工作过程,以四层货架的自动化仓库为例，介绍其工作过程。,堆装机停在巷道起始位置，待入库的货物已放置在出入库装卸站上，由堆装机的货叉将其取到装卸托盘上，如图,a),所示。,计算机控制堆装机在巷道行走，装卸托盘沿堆装机铅直导轨升降，自动寻址向存入仓位行进，如图,b),所示,;,装卸托盘到达存入仓位前，即图中的第四列第四层，装卸托盘上的货叉将托盘上的货物送进存入仓位，如图,c),所示,;,堆装机行进到第五列第二层，到达调出仓位，货叉将该仓位中的货物取出，放在装卸托盘上，如图,d),所示,;,堆装机带着取出的货物返回起始位置，货叉将货物从装卸托盘送到出入库装卸站，如图,e),所示,;,重复上述动作，直至暂无货物调入调出的指令后，堆装机就近停在某一位置待命。,23,24,7.4.3,计算机管理,(1),接受并保管入库货物,(2),授权发放货物,(3),维护准确的库存记录,(4),规划库房布局,自动化仓库的计算机管理一般包括如下内容：,25,26,特点：,该系统使用硬件数量较少，物理上容易,实现；,对设备的可靠性要求高，一旦设备发生,故障，将影响整个系统的运行；,在实际应用中，采用提高硬件冗余度，,或使用高性能,PLC,作为控制器等措施来提,高系统的可靠性；,在软件设计上亦采用多种提高可靠性的,措施。,27,28,特点：,全部系统功能不集中在一台或几台设,备上；,当某几台设备发生故障，对其它设备,不会产生影响或影响很小；,控制是分层次的，系统既可在高层运,行，也可在低层运行；,该结构的系统在国内外使用较多，适合,于较大规模仓储控制的场合。,29,第八章 典型机电装备设计,8.1,灌装机械设计,8.1.1,灌装与定量方法,8.1.2,结构与工作原理,30,31,8.1,灌装机械设计,用于罐装低粘度的流体料液，也包括粘度大于,1mPas,的稠性液料；,低粘度的流体料液依靠自重，以一定的速度灌入包装容器，如油类、酒类、果汁、牛奶、酱油、酸酯、墨水、糖浆和液体农药等；,粘度大于,1mPas,的稠性液料，借助外界压力灌入包装容器，如番茄酱、肉糜、牙膏和香脂等；,根据是否溶解二氧化碳气体，可将低粘度液料分为含气和不含气两类；,对于含气饮料，习惯上将不含有酒精成分的称为,软饮料,，如汽水、矿泉水和可乐饮料等；,将含有酒精成分的称为,硬饮料,，如啤酒、汽酒和香槟酒等。,将液体物料灌入包装容器内的装置称为灌装机或灌装设备。,32,玻璃瓶：,玻璃原料资源丰富，化学稳定性好，储存期长、无,毒、易清洗、可回收使用，尤其适合包装高档商品；,缺点：较重、破碎率高、搬运不便；,金属罐：,铝质二片罐，其罐身为铝锰合金的深拔罐，罐盖为铝,镁合金的易开盖，该容器可用于灌装啤酒、可乐等含气饮料及,不含气的果汁饮料；,塑料瓶：,有聚酯瓶、聚氯乙烯瓶、聚乙烯及聚丙烯瓶等；,软包装：,有纸、铝箔、塑料组成的复合膜制成的盒等。,液料的包装容器有玻璃瓶、金属罐、塑料瓶,(,杯,),等硬质容器，以及用塑料或其他柔性复合材料制成的盒、袋、管等软质容器。,33,8.1.1,灌装与定量方法,1,）常压法灌装,在大气压力下直接依靠被灌装液料的,自重流入,包装容器内,的灌装方法。,工艺过程为：,进液排气,，即液料进入容器，同时容器内的空气被排出；,停止进液,，即容器内的油料达到定量要求时，进液自动停,止；,排除余液,，即排除气管中的残液。,常压法主要用于罐装,低粘度，不含气体的液料,，如牛奶、白,酒、酱油和药水等。,根据液料物理化学性质的差异，由贮液装置灌入包装容器常采用如下几种方法：,1,灌装方法,34,工作原理,:,当容器上升碰到灌装阀并,压缩弹簧时，使瓶口密封,打开碟,阀的阀门，液体由于自重沿排气管,的外壁与碟阀间的周围缝隙流入,容器，容器内的空气由上口高出贮液,箱液面的排气管排出。当瓶内液面,上升到比排气管下口略高时,停止上,升，按连通器原理，,排气管中的液面,继续升高，直到与贮液箱中的液位等,高为止,瓶下降、碟阀的阀门自动,关闭排液口，液体不再流入瓶中，于,是完成灌装。改变,排气管下口伸入瓶,中的位置就能改变瓶内液面的高度，,又称为,液面控制定量灌装,，其灌装量,取决于容器本身的容量。,35,瓶上升触到喇叭头，压缩弹簧,继续上升，进液管和定量杯,1,一,起上升，使定量杯上口高出液面，,杯中的液体不再变化。进液管上,开有两个小孔，用隔板将两个小孔,隔开。当定量杯上口高出液面时，,恰好使进液管上的两个小孔位于阀,体的环形槽中,定量杯中容量调,节管上口以上的液体即流经、,的上孔，,的环流糟，的下,孔，进入管流入瓶中，瓶内空气,经上部的透气孔逸出，调节的,高度即可控制灌装量的大小。,36,旋转三通旋塞，使进液管,与定量杯连通，液体流,入,定量,杯，杯中的空气经排气管排出。,当杯内液面上升到排气管下口时，,气管被封死，空气无处排出，因此,杯内液面停止上升。但排气管中液,面仍继续上升，直到与贮液箱的液,面等高为止，至此液料停止流动,，然后旋转三通旋塞，使定量杯与,注液管连通，将杯中液料注,入,容,器，调节排气管在定量杯中的高低,位置即可调整灌装量的多少，旋塞,的启闭转动均自动控制。,37,2,）等压法灌装,等压灌装的工艺过程为：,充气等压；,进液回气；,停止进液；,释放压力，即释放瓶颈内残留的压缩气体至大气，以免,瓶内突然降压引起大量冒泡，影响包装质量和定量精度。,等压法灌装适用于,含气饮料，如啤酒、汽水,等的灌装，可减,少其中所含二氧化碳的损失。,利用贮液箱上部气室的压缩空气，给包装容器充气，使二者的压力接近相等，然后被罐装料液靠,自重流入该容器,内的灌装方法。,38,亦称压力重力灌装,，是在高于大气,压力的条件下进行灌装，即先对空,瓶进行充气，使瓶内压力与贮液箱,（或计量筒）内的压力相等,称充,气等压，然后靠液料自重进行灌,装。为防止没有瓶时的压力损失，,在通气管中要安装一个阀门；为控,制料液流动，在下液管中也要安装,阀门。为平缓灌装，下液管可以下,伸，接近瓶的底部，即等压长管灌,装，也可以是短管，即等压短管灌,装。,39,3,）真空法灌装,真空法灌装是在低于大气压力的条件下进行灌装的方法。,有两种方式,差压真空式：,即让贮液箱内部处于常压状态，只对包装容器,内部抽气，使其形成一定的真空度，料液依靠两容器内的压力,差，流入包装容器并完成灌装；,重力真空式：,即让贮液箱和包装容器都处于接近相等的真空,状态，料液靠自重流入该容器内。,常用差压真空式,，其设备结构简单，工作可靠。,真空法灌装的工艺过程为：,瓶抽真空；,进液抽气；,停止进液；,余液回流，即排气管中残液经真空室回流至贮液箱内。,40,差压真空式的特点：,适用于粘度低一些的液料,(,如油类、糖浆等,),、含维,生素的料液,(,如蔬菜汁、果子汁等,),和有毒的料液,(,如农,药等,),；,能提高灌装速度，能减少液料与容器内残存空气的,接触和作用，有利于延长某些产品的保存期；,能限制毒性气体和液体的逸散，改善操作条件。,对灌装含有芳香性气体的料液不适宜的，因为会增,加,香气的损失,。,41,单室负压灌装见图、。,贮液箱内的液面由浮阀保持一,定高度，液面上部空气由真空泵抽,走，形成一定的真空度。排气管,的上口要高出液面。当空瓶上升与,灌装阀接触，使瓶密封，并打开,气阀，使瓶与贮液箱上部接通，瓶,内形成真空。瓶继续上升，滑套压,缩弹簧，打开下液阀门（灌装,阀），,液料靠自重从排气管周围流,入瓶内。当液面封闭了排气管下口,并略高出一些时，瓶内液面停止上,升，此时液料继续进入排气管，直,到与贮液箱的液面等高为止。,当灌满液料的瓶下降时，下液阀门自动关闭，排气管内的液料被吸回到贮液箱，瓶内液面高度由排气管下口位置决定。,该灌装方法的灌装速度缓慢，而且整个液面都是扩散面，挥发较快，因此不适于灌装芳香性液料。,42,双室负压灌装特点：,贮液箱和真,空室分开，中间用真空指示管，,又称回液管连接。工作原理见图,。贮液箱和大气相通，并保,持一定液面高度。真空泵抽取真,空室内空气，并保持一定真空,度。吸液管一端插,入,贮液箱,，另一端通灌装阀。另一根,吸气管，一端通真空室，一,端通灌装阀，见图。当空瓶,上升接触灌装使瓶口密封，于是,吸气管接通空瓶和真空室，瓶内,形成真空。当真空度达到使回液,管内的液面高度超出吸液管高度,时，在压差作用下进行灌装。,该灌装方法的特点是灌装速度快，挥发面小，适用于灌装芳香性液体，但设备的结构较复杂。,43,4,）虹吸法灌装,也用于汽水之类软饮料的罐装，由于其中不含胶体物质，,形成泡沫易于消失，故可依靠本身所具有的气体压力直接灌入,未经预先充气的瓶内，从而大大提高了灌装速度。,虹吸法灌装是应用虹吸原理使液料经虹吸管由贮液箱被吸入容器，直至两者液位相等为止。此法适合灌装低粘度不含气的液料，其设备结构简单，但灌装速度较低。,5,）压力法灌装,压力法灌装是借助机械或气液压等装置控制活塞往复运,动，将粘度较高的液料从贮料缸吸入活塞缸内，然后再强制压入待灌容器中的。,44,工作原理,：先用泵或高位料箱向贮液,箱供料，并保持一定液面高度，灌,装头经虹吸管（或）与液体阀,相连。工作前，先将虹吸管内充满,液体，当虹吸管处于非灌装位置时，,如图右侧位置，液体阀关闭防止里,面的液体流出。当灌装头由曲线板控,制下降，处于灌装位置时，如图左侧,位置，灌装头压紧瓶口，液体阀被,打开，于是液料由贮液箱经虹吸管流,入瓶内。当瓶内液面与贮液箱液面等,高时，停止灌装，而后灌装头上升，,关闭液体阀，完成一次灌装。,该灌装方法的特点是设备结构简单，操作方便，但灌装速度较慢。,45,2,定量方法,通过灌装时控制被灌容器的液位来达到定量值的，称为,“以瓶定量法”。,由连通器原理可知，当瓶内液位升至排气管口时，气体不,再能排出，随着液料的继续灌入，瓶颈部分的残留气体被压,缩，当其与管口内截面上的静压力达到平衡时，则瓶内液位保,持不变，而,排气管内的液体高度与贮液箱液位高度相等,。,每次灌装液料的容积等于一定高度的瓶子内腔容积。,要改变灌装量，只需改变排气管口伸入瓶内的位置即可。,方法和设备结构简单，应用广泛。,料液定量多用容积式定量法，有如下三种。,1),控制液位定量法,46,2),定量杯定量法,将液料先注入定量杯中，然后再进行灌装。若不考虑滴液等损失，则每次灌装的液料容积应与定量杯的相应容积相等。,要改变灌装量，只需改变,调节管,在定量杯中的高度或更换定量杯。,47,3),定量泵定量法,采用机械压力灌装的一,种定量方法。每次灌装,物料的容积与活塞往复,运动的行程成正比。要,改变灌装量，只需调节,活塞的行程。,48,已知工件尺寸见图，为磁性材料，要加工,1,小孔，生产率为,60,件,/,分。人工将散料加入料斗，料斗容量为,8,小时，试设计上料装置。,习题,5,49,