機(jī)電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用實(shí)例

機(jī)電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用實(shí)例第1頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月以2008年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽指定設(shè)備——YL-335A為例來(lái)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(dòng)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(tái)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(gè)單元組成。其中，每一工作單元都可自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，同時(shí)也都是一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)。

第2頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

供料單元的基本功能：按照需要將放置在料倉(cāng)中待加工的工件自動(dòng)送出到物料臺(tái)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(cāng)、料槽、物料臺(tái)、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)第3頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月供料單元的工作過(guò)程：工件垂直疊放在料倉(cāng)中，推料缸處于料倉(cāng)的底層并且其活塞桿可從料倉(cāng)的底部通過(guò)。當(dāng)活塞桿在退回位置時(shí)，它與最下層工件處于同一水平位置，而頂料氣缸則與次下層工件處于同一水平位置。在需要將工件推出到物料臺(tái)時(shí)，首先使頂料氣缸的活塞桿推出，壓住次下層工件；然后使推料氣缸活塞桿推出，從而把最下層工件推到物料臺(tái)上。在推料氣缸返回并從料倉(cāng)底部抽出后，再使頂料氣缸返回，松開(kāi)下層工件。這樣，料倉(cāng)中的工件在重力的作用下，就自動(dòng)向下移動(dòng)一個(gè)工件，為下一次推出工件做好準(zhǔn)備。第4頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本站工作過(guò)程如下：系統(tǒng)啟動(dòng)后，頂料氣缸伸出頂住倒數(shù)第二個(gè)工件；推料氣缸推出，把料槽中最底層的工件推到物料臺(tái)上工件抓取位。工件到位傳感器檢測(cè)到工件到位后，推出氣缸和頂料氣缸逐個(gè)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。第5頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月此單元共有七個(gè)傳感器：四個(gè)磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)，裝在兩個(gè)氣缸的退回、伸出限位極限位置。磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)的基本原理是當(dāng)磁性物質(zhì)接近傳感器時(shí)，傳感器便會(huì)動(dòng)作，并輸出傳感器信號(hào)。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(gè)磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，就可以用這兩個(gè)傳感器標(biāo)識(shí)氣缸運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極限位置。當(dāng)氣缸的活塞桿運(yùn)動(dòng)到哪一端時(shí)，哪一端的磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)就動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)。第6頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月此單元共有七個(gè)傳感器：三個(gè)漫射式光電接近開(kāi)關(guān)，底座和第四層工件位置、物料臺(tái)下面分別判斷料倉(cāng)中有無(wú)物料、物料是否足夠、物料臺(tái)有無(wú)工件。漫射式光電接近開(kāi)關(guān)的基本原理是利用光照射到被測(cè)物體上后反射回來(lái)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(shí)，光發(fā)射器始終發(fā)射檢測(cè)光，若接近開(kāi)關(guān)前方一定距離內(nèi)出現(xiàn)物體，只要反射回來(lái)的光強(qiáng)度足夠，則接收器接收到足夠的漫射光使開(kāi)關(guān)動(dòng)作改變輸出的狀態(tài)。第7頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(dòng)棕：+24電源輸入端藍(lán)：0V電源輸入端第8頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月安裝上氣缸節(jié)流閥的氣缸磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)第9頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣管接口消聲器匯流板電源插針手動(dòng)換向、加鎖鈕第10頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣動(dòng)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(dòng)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(gè)極限工作位置的磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)，2B1和2B2為安裝在推料氣缸的兩個(gè)極限工作位置的磁感應(yīng)接近開(kāi)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?dòng)控制回路工作原理圖2、氣動(dòng)控制回路任務(wù)一：供料單元第11頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本單元中，傳感器信號(hào)占用7個(gè)輸入點(diǎn)，留出1個(gè)點(diǎn)提供給啟/停按鈕作本地主令信號(hào)，則所需的PLCI/O點(diǎn)數(shù)為8點(diǎn)輸入/2點(diǎn)輸出。選用西門(mén)子S7-222主單元，共8點(diǎn)輸入和6點(diǎn)繼電器輸出，供料單元的I/O接線原理圖如圖3所示。圖3供料單元的I/O接線圖3、PLC的I/O接線圖任務(wù)一：供料單元藍(lán)負(fù)、棕正藍(lán)棕藍(lán)棕黑第12頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖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(tái)無(wú)任務(wù)一：供料單元在料倉(cāng)中有工件，各個(gè)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(cāng)中的工件推出到物料臺(tái)。在推料氣缸返回后，頂料氣缸返回，料倉(cāng)中的工件下移。只要料倉(cāng)中有工件，物料臺(tái)上的工件被取走，此工作就繼續(xù)。在運(yùn)行過(guò)程中，料倉(cāng)中無(wú)工件或者物料臺(tái)工件沒(méi)取走，停止運(yùn)行。第13頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖5供料站參考程序5、參考程序任務(wù)一：供料單元第14頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月加工單元主要結(jié)構(gòu)組成為：物料臺(tái)及滑動(dòng)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(tái)上的工件送到?jīng)_壓機(jī)構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動(dòng)作，然后再送回到物料臺(tái)上.第15頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月物料臺(tái)物料臺(tái)及滑動(dòng)機(jī)構(gòu)

物料臺(tái)用于固定被加工工件，并把工件移到加工（沖壓）機(jī)構(gòu)加工。其主要由氣動(dòng)手爪、氣動(dòng)手指、物料臺(tái)伸縮氣缸、線性導(dǎo)軌及滑塊、磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)、漫射式光電傳感器等組成。第16頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月物料臺(tái)的傳感器在移動(dòng)物料臺(tái)上安裝一個(gè)漫射式光電開(kāi)關(guān)。若物料臺(tái)上沒(méi)有工件，則漫射式光電開(kāi)關(guān)處于常態(tài)；若物料臺(tái)上有工件，則光電開(kāi)關(guān)動(dòng)作，表明物料臺(tái)上已有工件。該光電傳感器的輸出信號(hào)送到加工單元PLC的輸入端，用以判別物料臺(tái)上是否有工件需進(jìn)行加工。移動(dòng)物料臺(tái)伸出和返回到位的位置是通過(guò)調(diào)整伸縮氣缸上兩個(gè)磁性開(kāi)關(guān)位置來(lái)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(tái)上。在氣動(dòng)手指內(nèi)部有一個(gè)磁性開(kāi)關(guān)，判斷氣動(dòng)手爪是否把工件夾緊，工件夾緊后把信號(hào)送給PLC，伸縮氣缸接到信號(hào)后方能動(dòng)作。第17頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(dòng)棕：+24電源輸入端藍(lán)：0V電源輸入端第18頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月安裝上氣缸節(jié)流閥的氣缸磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)第19頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月棕-I口，電源24V藍(lán)-0V第20頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月加工機(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(duì)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(duì)沖壓氣缸進(jìn)行固定。第21頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月加工機(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(duì)工件進(jìn)行加工，完成加工動(dòng)作后沖壓頭縮回。沖壓頭伸出和返回到位的位置是通過(guò)調(diào)整沖壓氣缸上兩個(gè)磁性開(kāi)關(guān)位置來(lái)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(shí)，伸出氣缸縮回。第22頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月加工單元的工作過(guò)程1）開(kāi)始時(shí)，伸縮氣缸伸出，物料臺(tái)氣動(dòng)手爪張開(kāi)。2）輸送機(jī)構(gòu)把物料送到物料臺(tái)上，光電傳感器檢測(cè)到工件后，PLC控制程序驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)手指將工件夾緊。3）磁性開(kāi)關(guān)檢測(cè)夾緊后，程序驅(qū)動(dòng)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(kāi)關(guān)檢測(cè)伸縮到位后，驅(qū)動(dòng)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(tái)重新伸出，伸出到位后，氣動(dòng)手指松開(kāi)。第23頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月——?dú)鈩?dòng)控制回路任務(wù)二：加工單元?dú)飧椎某跏紶顟B(tài)：物料夾緊氣缸松開(kāi)，料臺(tái)伸縮氣缸伸出，沖壓氣缸縮回。第24頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月加工單元?dú)鈩?dòng)控制回路工作原理圖當(dāng)氣源接通后，料臺(tái)伸出氣缸的初始狀態(tài)是伸出位置。第25頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月加工單元的I/O接線圖——PLC的I/O接線圖任務(wù)二：加工單元第26頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月——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(tái)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(cè)Q0.0夾緊Q0.0夾緊Q0.0夾緊Q0.1料臺(tái)縮回Q0.1料臺(tái)縮回M0.6Q0.0夾緊I0.2伸出到位T40延時(shí)M0.2T40延時(shí)到M0.7I0.0物料無(wú)任務(wù)二：加工單元把工件運(yùn)送到物料臺(tái)上→物料檢測(cè)傳感器檢測(cè)到工件→機(jī)械手指夾緊工件→物料臺(tái)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(dòng)作后向上縮回→沖壓氣缸縮回到位→物料臺(tái)重新伸出→到位后機(jī)械手指松開(kāi)第27頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1）簡(jiǎn)易物料倉(cāng)庫(kù)2）物料分配機(jī)構(gòu)3）物料位置變換機(jī)構(gòu)4）機(jī)械手5）半成品工件的定位機(jī)構(gòu)6）電磁閥組7）警示燈8）氣動(dòng)擺臺(tái)任務(wù)三：裝配單元1、裝配單元的結(jié)構(gòu)組成裝配單元的基本功能：完成將該單元料倉(cāng)內(nèi)的黑色或白色小圓柱工件嵌入到已加工的工件中的裝配過(guò)程。圖10裝配單元的結(jié)構(gòu)組成第28頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)搬運(yùn)站的機(jī)械手把工件運(yùn)送到裝配站物料臺(tái)上時(shí)，頂料氣缸伸出頂住供料單元倒數(shù)第二個(gè)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(tái)上，然后旋轉(zhuǎn)供料單元順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度（右旋），到位后裝配機(jī)械手按下降氣動(dòng)手爪→抓取小圓柱→手爪提升→手臂伸出→手爪下降→手爪松開(kāi)的動(dòng)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(shí)，旋轉(zhuǎn)送料單元逆時(shí)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。第29頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖11裝配單元?dú)鈩?dòng)控制回路工作原理圖2、氣動(dòng)控制回路任務(wù)三：裝配單元第30頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖12裝配單元的I/0接線圖3、PLC的I/O接線圖

任務(wù)三：裝配單元第31頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖13裝配單元的I/0接線圖3、PLC的I/O接線圖

任務(wù)三：裝配單元第32頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月編程要點(diǎn)：1）本單元的編程分為三個(gè)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(shí)是伸出狀態(tài)3）當(dāng)判斷左側(cè)料盤(pán)無(wú)料時(shí)，要等待2s之后再下料，以免料盤(pán)在旋轉(zhuǎn)時(shí)（未旋轉(zhuǎn)到位）會(huì)檢測(cè)到左側(cè)無(wú)料而下料，物料落不到料盤(pán)中4）落料時(shí)，稍延時(shí)一下，讓料到位后，擋料再伸出5）料盤(pán)的旋轉(zhuǎn)條件是判斷當(dāng)前料盤(pán)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(wú)料，則料盤(pán)右轉(zhuǎn)；反之亦然。6）裝配時(shí)，因?yàn)闆](méi)有松開(kāi)到位，要延時(shí)一下，讓手爪完全松開(kāi)；在裝配完畢后，仍然要等物料被機(jī)械手拿走后，程序才回到初始步第33頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(shí)到SM0.1首次掃描I1.0落料狀態(tài)Q0.0擋料縮回T41延時(shí)到I0.7擋料狀態(tài)I0.2左無(wú)T40延時(shí)2sT41延時(shí)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(wú)任務(wù)三：裝配單元第34頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(shí)1sI0.3右側(cè)無(wú)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(shí)到I1.1左轉(zhuǎn)到位任務(wù)三：裝配單元第35頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(tái)有Q0.3夾緊I1.4下降到位SM0.1首次掃描I1.3夾緊檢測(cè)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第36頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖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(lái)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(dòng)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)組成第37頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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)成第38頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本站的功能是完成從裝配站送來(lái)的裝配好的工件進(jìn)行分揀。當(dāng)搬運(yùn)站送來(lái)工件放到傳送帶上并為入料口光電傳感器檢測(cè)到時(shí)，即啟動(dòng)變頻器，工件開(kāi)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(cè)白色物料的光纖傳感器動(dòng)作，作為1號(hào)槽推料氣缸啟動(dòng)信號(hào)，將白色料推到1號(hào)槽里，如果進(jìn)入分揀區(qū)工件為黑色，由檢測(cè)黑色的光纖傳感器作為2號(hào)槽推料氣缸啟動(dòng)信號(hào)，將黑色料推到2號(hào)槽里。自動(dòng)生產(chǎn)線的加工結(jié)束。第39頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第40頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第41頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第42頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖18分揀單元?dú)鈩?dòng)控制回路工作原理圖2、氣動(dòng)控制回路任務(wù)四：分揀單元第43頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、PLC的I/O接線圖19分揀單元的I/O接線圖任務(wù)四：分揀單元第44頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、順序功能圖

分揀單元的I/O接線圖M0.0M0.1M0.2I0.4料臺(tái)有料Q0.1白色汽缸SM0.1首次掃描I0.3白色檢測(cè)I0.2黑色檢測(cè)M0.4Q