機(jī)電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用實(shí)例課件

項(xiàng)目一機(jī)電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用實(shí)例

供料單元加工單元裝配單元分揀單元輸送單元以2008年全國職業(yè)院校技能大賽指定設(shè)備——YL-335A為例來介紹機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)電產(chǎn)品中的應(yīng)用。YL-335A型自動生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝備由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺上的供料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元5個單元組成。其中，每一工作單元都可自成一個獨(dú)立的系統(tǒng)，同時也都是一個機(jī)電一體化的系統(tǒng)。

供料單元的基本功能：按照需要將放置在料倉中待加工的工件自動送出到物料臺上，以便輸送單元的抓取機(jī)械手裝置將工件抓取送往其他工作單元。任務(wù)一：供料單元1、供料單元的結(jié)構(gòu)組成

供料單元的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。其主要結(jié)構(gòu)組成為：料倉、料槽、物料臺、頂料氣缸、推料氣缸、端子排組件、PLC、傳感器、電磁閥組、走線槽、底板等。圖1供料單元的結(jié)構(gòu)本站工作過程如下：系統(tǒng)啟動后，頂料氣缸伸出頂住倒數(shù)第二個工件；推料氣缸推出，把料槽中最底層的工件推到物料臺上工件抓取位。工件到位傳感器檢測到工件到位后，推出氣缸和頂料氣缸逐個縮回，倒數(shù)第二層工件落到最底層，等待推出。搬運(yùn)站機(jī)械手伸出并抓取該工件，并將其運(yùn)送往加工站。此單元共有七個傳感器：四個磁感應(yīng)接近開關(guān)，裝在兩個氣缸的退回、伸出限位極限位置。磁感應(yīng)接近開關(guān)的基本原理是當(dāng)磁性物質(zhì)接近傳感器時，傳感器便會動作，并輸出傳感器信號。在氣缸的活塞或活塞桿上安裝上磁性物質(zhì)，在氣缸缸筒外面的兩端位置各裝一個磁感應(yīng)式接近開關(guān)，就可以用這兩個傳感器標(biāo)識氣缸運(yùn)動的兩個極限位置。當(dāng)氣缸的活塞桿運(yùn)動到哪一端時，哪一端的磁感應(yīng)式接近開關(guān)就動作，發(fā)出信號。此單元共有七個傳感器：三個漫射式光電接近開關(guān)，底座和第四層工件位置、物料臺下面分別判斷料倉中有無物料、物料是否足夠、物料臺有無工件。漫射式光電接近開關(guān)的基本原理是利用光照射到被測物體上后反射回來的光線而工作的，它的光發(fā)射器和光接收器處于同一側(cè)位置，在工作時，光發(fā)射器始終發(fā)射檢測光，若接近開關(guān)前方一定距離內(nèi)出現(xiàn)物體，只要反射回來的光強(qiáng)度足夠，則接收器接收到足夠的漫射光使開關(guān)動作改變輸出的狀態(tài)。安裝上氣缸節(jié)流閥的氣缸磁感應(yīng)接近開關(guān)氣管接口消聲器匯流板電源插針手動換向、加鎖鈕氣動控制回路是本工作單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制邏輯功能是由PLC實(shí)現(xiàn)的。氣動控制回路的工作原理如圖2所示。圖中1B1和1B2為安裝在推料缸的兩個極限工作位置的磁感應(yīng)接近開關(guān)，2B1和2B2為安裝在推料氣缸的兩個極限工作位置的磁感應(yīng)接近開關(guān)。1Y1和2Y1分別為控制推料氣缸和頂料氣缸的電磁閥的電磁控制端。圖2供料單元?dú)鈩涌刂苹芈饭ぷ髟韴D2、氣動控制回路任務(wù)一：供料單元圖4供料站的順序功能圖4、順序功能圖M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4I0.5物料有Q0.1推料I0.2推料到位SM0.1首次掃描I0.3推料復(fù)位Q0.0頂料縮回I0.1頂料復(fù)位I0.0頂料到位I0.6物料臺無任務(wù)一：供料單元在料倉中有工件，各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)都在初始位置情況下，頂料氣缸的活塞桿推出，壓住次下層工件，推出氣缸將把存放在料倉中的工件推出到物料臺。在推料氣缸返回后，頂料氣缸返回，料倉中的工件下移。只要料倉中有工件，物料臺上的工件被取走，此工作就繼續(xù)。在運(yùn)行過程中，料倉中無工件或者物料臺工件沒取走，停止運(yùn)行。圖5供料站參考程序5、參考程序任務(wù)一：供料單元加工單元主要結(jié)構(gòu)組成為：物料臺及滑動機(jī)構(gòu)、加工（沖壓）機(jī)構(gòu)、電磁閥組、接線端口、PLC模塊等。加工單元任務(wù)二：加工單元加工單元的基本功能：把該單元物料臺上的工件送到?jīng)_壓機(jī)構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動作，然后再送回到物料臺上.物料臺的傳感器在移動物料臺上安裝一個漫射式光電開關(guān)。若物料臺上沒有工件，則漫射式光電開關(guān)處于常態(tài)；若物料臺上有工件，則光電開關(guān)動作，表明物料臺上已有工件。該光電傳感器的輸出信號送到加工單元PLC的輸入端，用以判別物料臺上是否有工件需進(jìn)行加工。移動物料臺伸出和返回到位的位置是通過調(diào)整伸縮氣缸上兩個磁性開關(guān)位置來定位的。要求縮回位置位于加工沖頭正下方；伸出位置應(yīng)與整體狀態(tài)下的輸送單元的抓取機(jī)械手裝置配合，確保輸送單元的抓取機(jī)械手能順利地把待加工工件放到該物料臺上。在氣動手指內(nèi)部有一個磁性開關(guān)，判斷氣動手爪是否把工件夾緊，工件夾緊后把信號送給PLC，伸縮氣缸接到信號后方能動作。扁平型光電接近傳感器傳感器介紹引線接法：黑：輸出線NPN輸出低電平驅(qū)動棕：+24電源輸入端藍(lán)：0V電源輸入端安裝上氣缸節(jié)流閥的氣缸磁感應(yīng)接近開關(guān)加工機(jī)構(gòu)加工機(jī)構(gòu)用于都工件進(jìn)行沖壓加工。其主要由沖壓氣缸、沖壓頭、安裝板、等組成。沖壓頭根據(jù)工件的要求對工件進(jìn)行沖壓加工，沖壓頭安裝在沖壓氣缸頭部，安裝板用于安裝沖壓氣缸，對沖壓氣缸進(jìn)行固定。加工機(jī)構(gòu)當(dāng)工件到達(dá)沖壓位置，即伸縮氣缸活塞桿縮回到位，沖壓頭伸出對工件進(jìn)行加工，完成加工動作后沖壓頭縮回。沖壓頭伸出和返回到位的位置是通過調(diào)整沖壓氣缸上兩個磁性開關(guān)位置來定位的。下限位置確定沖壓到位，到位后縮回，到達(dá)上限位置時，伸出氣缸縮回。加工單元的工作過程1）開始時，伸縮氣缸伸出，物料臺氣動手爪張開。2）輸送機(jī)構(gòu)把物料送到物料臺上，光電傳感器檢測到工件后，PLC控制程序驅(qū)動氣動手指將工件夾緊。3）磁性開關(guān)檢測夾緊后，程序驅(qū)動伸縮氣缸縮回到加工區(qū)域沖壓氣缸下方。4）伸縮氣缸上的磁性開關(guān)檢測伸縮到位后，驅(qū)動沖壓氣缸沖壓工件，到?jīng)_壓氣缸下限后，沖壓氣缸向上縮回。5）到?jīng)_壓氣缸上限后，物料臺重新伸出，伸出到位后，氣動手指松開。加工單元?dú)鈩涌刂苹芈饭ぷ髟韴D當(dāng)氣源接通后，料臺伸出氣缸的初始狀態(tài)是伸出位置。加工單元的I/O接線圖——PLC的I/O接線圖任務(wù)二：加工單元——順序功能圖加工單元的順序功能圖M0.0M0.1M0.3M0.4M0.5I0.0物料有Q0.1料臺縮回I0.3縮回到位Q0.2加工SM0.1首次掃描I0.5加工下限I0.4加工上限Q0.0夾緊I0.1夾緊檢測Q0.0夾緊Q0.0夾緊Q0.0夾緊Q0.1料臺縮回Q0.1料臺縮回M0.6Q0.0夾緊I0.2伸出到位T40延時M0.2T40延時到M0.7I0.0物料無任務(wù)二：加工單元把工件運(yùn)送到物料臺上→物料檢測傳感器檢測到工件→機(jī)械手指夾緊工件→物料臺回到加工區(qū)域沖壓氣缸的下方→沖壓氣缸向下伸出沖壓工件→完成沖壓動作后向上縮回→沖壓氣缸縮回到位→物料臺重新伸出→到位后機(jī)械手指松開當(dāng)搬運(yùn)站的機(jī)械手把工件運(yùn)送到裝配站物料臺上時，頂料氣缸伸出頂住供料單元倒數(shù)第二個工件；擋料氣缸縮回，使料槽中最底層的小圓柱工件落到旋轉(zhuǎn)供料臺上，然后旋轉(zhuǎn)供料單元順時針旋轉(zhuǎn)180度（右旋），到位后裝配機(jī)械手按下降氣動手爪→抓取小圓柱→手爪提升→手臂伸出→手爪下降→手爪松開的動作順序，把小園柱工件順利裝入大工件中，機(jī)械手裝配單元復(fù)位的同時，旋轉(zhuǎn)送料單元逆時針旋轉(zhuǎn)180度（左旋）回到原位，搬運(yùn)站機(jī)械手伸出并抓取該工件，并將其運(yùn)送往物料分解站。圖11裝配單元?dú)鈩涌刂苹芈饭ぷ髟韴D2、氣動控制回路任務(wù)三：裝配單元圖12裝配單元的I/0接線圖3、PLC的I/O接線圖

任務(wù)三：裝配單元圖13裝配單元的I/0接線圖3、PLC的I/O接線圖

任務(wù)三：裝配單元編程要點(diǎn)：1）本單元的編程分為三個部分：下料部分、旋轉(zhuǎn)部分和裝配部分，各部分可單獨(dú)編程。2）頂料和擋料氣缸在未通電時是伸出狀態(tài)3）當(dāng)判斷左側(cè)料盤無料時，要等待2s之后再下料，以免料盤在旋轉(zhuǎn)時（未旋轉(zhuǎn)到位）會檢測到左側(cè)無料而下料，物料落不到料盤中4）落料時，稍延時一下，讓料到位后，擋料再伸出5）料盤的旋轉(zhuǎn)條件是判斷當(dāng)前料盤是處于左轉(zhuǎn)到位還是右轉(zhuǎn)到位，如果左轉(zhuǎn)到位且左側(cè)有料，右側(cè)無料，則料盤右轉(zhuǎn)；反之亦然。6）裝配時，因?yàn)闆]有松開到位，要延時一下，讓手爪完全松開；在裝配完畢后，仍然要等物料被機(jī)械手拿走后，程序才回到初始步裝配單元的順序功能圖（a）下料部分順序功能圖4、順序功能圖

M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4I0.1物料有Q0.0擋料縮回T40延時到SM0.1首次掃描I1.0落料狀態(tài)Q0.0擋料縮回T41延時到I0.7擋料狀態(tài)I0.2左無T40延時2sT41延時500msM0.5M0.6Q0.1頂料縮回I0.6頂料復(fù)位I0.1物料有I0.5頂料到位I0.7擋料狀態(tài)I0.1物料無任務(wù)三：裝配單元裝配單元的順序功能圖（b）旋轉(zhuǎn)部分順序功能圖

4、順序功能圖

M2.0M2.1M2.3I0.2左側(cè)有SM0.1首次掃描T50延時1sI0.3右側(cè)無I1.1左轉(zhuǎn)到位M2.2Q0.2旋轉(zhuǎn)置位I1.2右轉(zhuǎn)到位I1.2右轉(zhuǎn)到位Q0.2旋轉(zhuǎn)復(fù)位T50延時到I1.1左轉(zhuǎn)到位任務(wù)三：裝配單元裝配單元的順序功能圖（c）裝配部分順序功能圖4、順序功能圖

M3.0M3.1M3.2M3.3M3.4I0.4物料臺有Q0.3夾緊I1.4下降到位SM0.1首次掃描I1.3夾緊檢測I1.5上升到位I1.7伸出到位I0.3右側(cè)有Q0.4下降M3.5Q0.4下降M3.6I1.4下降到位T37M3.7Q0.5伸出I1.5上升到位Q0.4下降Q0.3夾緊Q0.5伸出Q0.3夾緊Q0.3夾緊Q0.5伸出Q0.5伸出Q0.4下降M4.0I0.4物料拿走任務(wù)三：裝配單元I1.6縮回到位T37圖17分揀單元的結(jié)構(gòu)組成任務(wù)四：分揀單元分揀單元的基本功能：完成將上一單元送來的已加工、裝配的工件進(jìn)行分揀，使不同顏色的工件從不同的料槽分流的功能。

分揀單元的結(jié)構(gòu)組成如圖17所示。其主要結(jié)構(gòu)組成為：傳送和分揀機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、變頻器模塊、電磁閥組、接線端口、PLC模塊、底板等。1、分揀單元的結(jié)構(gòu)組成分揀單元的基本功能

分揀站主要有傳送帶、變頻器、三相電機(jī)、推料氣缸、電磁閥和定位光電傳感器及區(qū)分黑白兩種顏色的光纖傳感器構(gòu)成本站的功能是完成從裝配站送來的裝配好的工件進(jìn)行分揀。當(dāng)搬運(yùn)站送來工件放到傳送帶上并為入料口光電傳感器檢測到時，即啟動變頻器，工件開始送入分揀區(qū)，如果進(jìn)入分揀區(qū)工件為白色，則由檢測白色物料的光纖傳感器動作，作為1號槽推料氣缸啟動信號，將白色料推到1號槽里，如果進(jìn)入分揀區(qū)工件為黑色，由檢測黑色的光纖傳感器作為2號槽推料氣缸啟動信號，將黑色料推到2號槽里。自動生產(chǎn)線的加工結(jié)束。圖18分揀單元?dú)鈩涌刂苹芈饭ぷ髟韴D2、氣動控制回路任務(wù)四：分揀單元3、PLC的I/O接線圖19分揀單元的I/O接線圖任務(wù)四：分揀單元4、順序功能圖

分揀單元的I/O接線圖M0.0M0.1M0.2I0.4料臺有料Q0.1白色汽缸SM0.1首次掃描I0.3白色檢測I0.2黑色檢測M0.4Q0.0黑色汽缸Q0.4變頻器T41延時1sI0.0推出到位T40延時1sI0.1推出到位M0.3M0.5T40延時到T41延時到任務(wù)四：分揀單元以免物料還未放穩(wěn)就啟動輸送帶而造成物料傾覆推料氣缸沒有縮回到位傳感器編程要點(diǎn)：1當(dāng)檢測到有物料時，延時一段時間后再啟動變頻器，以免物料還未放穩(wěn)就啟動輸送帶而造成物料傾覆。2黑色和白色檢測傳感器是相同的傳感器，只是由于其靈敏度不同而檢測出不同顏色的物料。靈敏度高用于檢測黑色物料，靈敏度低用于檢測白色物料。故必須檢測白色的物料，即前面的傳感器靈敏度要調(diào)的低點(diǎn)，否則會造成黑白物料都推到第一個料倉內(nèi)。3推料氣缸沒有縮回到位傳感器?？s回時延時一段時間圖21輸送單元結(jié)構(gòu)組成任務(wù)五：