模塊化生產(chǎn)線第六站機械傳動部分設(shè)計論文

機電一體化綜合訓(xùn)練 個人實習(xí)報告 姓名： 學(xué)號： 實驗組： 模塊化生產(chǎn)線第六 站 機械傳動部分 指導(dǎo)教師： 成績： 摘 要 ： 模塊化生產(chǎn) 系統(tǒng)是一個將機械結(jié)構(gòu)、氣動技術(shù)、液壓技術(shù)、電氣控制技術(shù)、傳感技術(shù)、可編程序控制器技術(shù)以至網(wǎng)絡(luò)控制合為技術(shù)充分融一體的模塊化系統(tǒng) 。 系統(tǒng) 中的元器件均選用實際的工業(yè)元件，無論是機械結(jié)構(gòu)還是控制系統(tǒng)，都采用統(tǒng)一的標準接口，使整個系統(tǒng)實現(xiàn)完全的模塊化，具有極強的柔韌性，可非常方便地進行拆裝、組合、互換、擴展 。 每一個工作單元都具有各自獨立的 制，它 既 可以獨立工作，又可以任意組合構(gòu)成規(guī)模不同的系統(tǒng)。實現(xiàn)站與站之間的相互配合、通訊 。 每一個工作單元都應(yīng)具有自己的控制信號輸入及 制板。使得每一個工作單元都能獨立構(gòu)成一個系統(tǒng)。并能夠方便的與計算機連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸?shù)裙δ堋?關(guān)鍵字 ： 模塊化 ； 產(chǎn)線；觸摸屏 目錄 一、實習(xí)目的及要求 . - 1 - 的 . - 1 - 求 . - 1 - 二、模塊化生產(chǎn)線概述 . - 2 - 述 . - 2 - 統(tǒng)工藝流程圖 . - 3 - 三、任務(wù)分配 . - 3 - 四、機械傳動部分 . - 4 - 習(xí)環(huán)境 . - 4 - 件環(huán)境 . - 4 - 件環(huán)境 . - 5 - 習(xí)內(nèi)容 . - 5 - 習(xí)過程 . - 5 - 站機械部分的組成 . - 5 - 站機械部分工作原理 . - 5 - 構(gòu)簡圖分析與繪制 . - 6 - 裝配圖 . - 8 - 五、觸摸屏部分 . - 8 - 摸屏技術(shù)的了解 . - 8 - 站觸摸屏型號 . - 9 - 摸屏工作界面 . - 10 - 六、存在的問題及解決方案 . - 11 - 七、實習(xí)總結(jié) . - 11 - 參考文獻 . - 12 - 機電一體化訓(xùn)練 - 1 - 一、實習(xí)目的及要求 通過對模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)的實際參觀、操作、測繪、制圖、編程設(shè)計和運行工作，掌握模塊生產(chǎn)系統(tǒng)各部分的功能、結(jié)構(gòu)、工作原理和設(shè)計方法。模塊生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計訓(xùn)練是綜合性的系統(tǒng)工程設(shè)計，是機械、氣壓和電子技術(shù)各專業(yè)協(xié)同合作的結(jié)晶，也是培養(yǎng)同學(xué)們團隊精神的訓(xùn)練。 的 1. 通過實際操作，熟知機電一體化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 要素，了解機電一體化的相關(guān)技術(shù)。 2. 剖析模塊生產(chǎn)系統(tǒng)中各機械部分的工作原理及功能、機械結(jié)構(gòu)和傳動方式 ,繪制工作原理圖、主要部件 圖及其裝配圖，并在此基礎(chǔ)上加以改進。 3. 剖析模塊生產(chǎn)系統(tǒng)的氣壓傳動過程，熟悉氣壓傳動的基本元件和回路，繪制各工作站氣壓傳動回路工作原理圖，在理論分析的基礎(chǔ)上能正確的選擇各組成元件；了解各種傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性及應(yīng)用。 4. 測試、分析模塊生產(chǎn)系統(tǒng)的電氣控制電路，繪制電路控制原理圖和電氣控制原理框圖。 5. 熟練掌握三菱 編程軟件，和觸摸屏組態(tài)軟件。 6. 運用可編程序控制器編程軟件，設(shè)計新的控制方式，編制新的控制程序并能實現(xiàn)機構(gòu)的合理運動。 7. 學(xué)習(xí)各單元之間的通信方法和系統(tǒng)調(diào)試。 8. 通過本模擬生產(chǎn)線的拆裝，掌握完整的生產(chǎn)線的安裝調(diào)試。 9. 增強團隊精神。 求 1. 根據(jù)實習(xí)任務(wù)安排，制訂工作計劃（設(shè)計和調(diào)試）。 2. 充分熟悉本生產(chǎn)線各單元的機構(gòu)結(jié)構(gòu)，傳感器和氣動元件，及各電器部件的布置。 3. 根據(jù)各單元的電器布置及接線，畫出各站的電氣原理圖。 4. 手動操作氣閥，觀察各單元氣缸的工作過程。 5. 寫出各單元的所用氣缸、氣閥、傳感器、 有關(guān)電器元件的型號和數(shù)量（寫出明機電一體化訓(xùn)練 - 2 - 細表）。 6. 根據(jù)實習(xí)時間分階段進行各單站的編程、安裝、調(diào)試，主要完成各單元的單聯(lián)的動作。在此之后，還可編一些小程序，了解氣缸和氣閥的動作，及傳感器的開關(guān)特性。 7. 選擇數(shù)據(jù)通信方式，（ I O 通信或 485 串行通信），完成各站間數(shù)據(jù)傳遞和運動配合的控制，進行系統(tǒng)調(diào)試。 8. 在認真消化本模擬生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，分解、安裝和調(diào)試該模擬生產(chǎn)線。 二、模塊化生產(chǎn)線概述 述 該模擬生產(chǎn)線是由獨立的六個工作站相互連接而成。它們分別是上料檢測站、搬運站、加工檢測站、安裝站、安 裝搬運站和分類站。這六個站連接成生產(chǎn)線后可完成工件類別的檢測、加工、搬運、安裝和分類。 上料檢測站 回轉(zhuǎn)上料臺將工件依次送到檢測工位 提升裝置將工件提升并檢測工件顏色 搬運站 將工件從上站搬運至下一站 加工站 用回轉(zhuǎn)臺將工件在四個工位間轉(zhuǎn)換 鉆孔單元打孔 檢測單元檢測正、次品 安裝站 選擇要安裝工件的料倉 將工件從料倉中推出 將工件安裝到位 安裝搬運站 機電一體化訓(xùn)練 - 3 - 正品：將上站正品工件拿起放入安裝工位 將安裝好工件拿起放下站 次品：將上站次品工件拿起放人堆放次品處 分類站 按工件類型分類 將 工件推入庫房 具體工件在生產(chǎn)線上從一站到另一站的物流加工的傳遞過程： 上料檢測站將大工件按順序排好后提升傳送，搬運站將大工件從上料檢測站搬至加工站，加工站將大工件加工并檢測被加工的工件，產(chǎn)生成品或廢品信息，通知下站，安裝搬運站將成品送至安裝工位，安裝站再將小工件裝入大工件中，最后，由安裝搬運站再將安裝好的工件送至分類站，分類站將工件按類送入相應(yīng)的料倉并統(tǒng)計工件的數(shù)量和總量，如加工站有廢品產(chǎn)生，則安裝搬運站將廢品直接送入廢品收料站。 統(tǒng)工藝流程圖 圖表 1 系統(tǒng)工藝流程圖 三、任務(wù)分配 在通過對本次實習(xí)目的的深入分析和了解，本組經(jīng)過討論，按照自愿以及推選的辦法，把本站的本組的實習(xí)分成了 3個部分，讓本組的每一個成員承擔(dān)一部分，既讓每個成員都能夠在本次實習(xí)之中得到鍛煉，又能夠考慮到團隊協(xié)作，增強大家的團隊協(xié)作能力。 具體的分配如下： 要承擔(dān)本站 試。 機電一體化訓(xùn)練 - 4 - 要承擔(dān)本站氣動回路部分的分析和氣動回路圖的繪制，以及傳感器資料的查詢。 要承擔(dān)機械傳動部分的裝配圖繪制和觸摸屏界面繪制。 四、機械傳動部分 習(xí)環(huán)境 件環(huán)境 1. 步進電機：一個完整的步進系統(tǒng)應(yīng)包括：步進電機、步進電機驅(qū)動器、電源、控制器（另加脈沖發(fā)生器）。 2. 汽缸：本站中只在工件入倉部分由汽缸實現(xiàn)，汽缸運動則由 3. 傳感器：本站中的傳感器主要有 2個電磁式傳感器（安裝在汽缸上）和 3個電感式傳感器（實現(xiàn)工作臺的復(fù)位和縱軸限位）。 4. 計算機連接，在計算機中對程序進行編制或修改，即可改變工作臺的運行方式。 5. 觸摸屏：本站采用的是三菱公司生產(chǎn)的三菱 。三菱 ，可與計算機、 對 以顯示制作的畫面 示顯示終端）預(yù)置的內(nèi)容；可通過 N/將顯示屏作為觸摸鍵行使開關(guān)功能。 6. 控制面板：本站控制面板有五個按鈕開，二個選擇開關(guān)和一個急停開關(guān)。 各開關(guān)的控制功能定義為： 帶燈按鈕 綠色：開始 帶燈按鈕 黃色：復(fù)位 按 鈕 黃色：特殊功能按鈕 兩位旋鈕 黑色：自動手動 兩位旋鈕 黑色 ：單站聯(lián)網(wǎng) 帶燈按鈕 紅色：停止報警 帶燈按鈕 綠色：上電 急停按鈕 紅色：急停 機電一體化訓(xùn)練 - 5 - 7. 其他部分：控制端子、通信端子、執(zhí)行端子以及電源控制端子。 件環(huán)境 分為兩部分： 習(xí)內(nèi)容 （ 1）熟悉各站機械部分的組成、工作原理。了解所研究系統(tǒng)的工作原理及其所能夠?qū)崿F(xiàn)的功能。 （ 2）各站項目小組繪制相應(yīng)工作站機械部分的工作原理圖。從機械結(jié)構(gòu)和傳動方式的角度來考慮，選擇合適的線條和符號，在選定投影面的基礎(chǔ)上繪制出整個系統(tǒng)的機構(gòu)運動示意圖。 （ 3）繪制出所研究系統(tǒng) 的“類裝配圖”。 （ 4）對所研究機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)、運動和動力分析，指出設(shè)計的優(yōu)缺點并能夠提出相應(yīng)的改進方案。 習(xí)過程 站機械部分的組成 橫向移動部分：橫向步進電機、橫向光杠、橫向絲杠，橫向滑塊 縱向移動部分：縱向步進電機、縱向光杠、縱向絲杠，縱向滑塊 固定支撐部分：底座、底板、側(cè)板、托板、電磁傳感器支架 推力氣缸部分：氣缸、推桿 站機械部分工作原理 接收前站信息，由兩部步進電機把合格工件按顏色種類分別推入 12 個倉位。其中上下電機按種類輸送合格工件到倉位，左右電機控制放入每個倉位的 合格工件的數(shù)量。液晶觸摸屏顯示各倉位儲存的工件種類和數(shù)量，顯示分類站控制程序清單。 當(dāng)推力氣缸部分處于零位時，系統(tǒng)判斷是否有工件送到，在這其中，工件是否送到是由前一站的傳感器檢測后傳遞的，一旦前一站的動作完成，這個信息就會送到本站，如果沒有則繼續(xù)等待，若前站工件已經(jīng)送達，則根據(jù)前各站所提供的信息綜合判斷工件類型，并根據(jù)工件類型以及程序設(shè)定的庫存順序確定其在倉庫中的庫存位置（即 X、 然后由 出控制命令，控制命令傳送到步進電機驅(qū)動器，由驅(qū)動器輸出與控制命令相對應(yīng)的方波序列，驅(qū)動步進電機工作，其中 ，方波的脈沖頻率決定了電機機電一體化訓(xùn)練 - 6 - 轉(zhuǎn)動的快慢，從而決定了絲杠旋轉(zhuǎn)的快慢，最終決定了產(chǎn)品分類存放的速度。步進電機帶動絲杠轉(zhuǎn)動時，利用螺紋副機構(gòu)將絲杠的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為 X、 Y 軸方向上的移動，以使推力氣缸和托盤到達指定位置。當(dāng)托盤到達指定位置， 出控制命令控制二位五通電磁換向閥的線圈得電，電磁閥動作，壓縮氣體進入氣缸，活塞桿接著動作，把物品運到指定位置，待工件入庫完畢推桿返回初始位置后， 出控制命令，步進電機開始工作，帶動螺紋絲杠機構(gòu)使托板機構(gòu)回到零位，等待下一步信息指示。 圖表 2 工作原理圖 構(gòu)簡圖分析與繪制 （ 1）機械結(jié)構(gòu)簡圖繪制主要是通過運動副和驅(qū)動元件來實現(xiàn)機械運動的表達。系統(tǒng)用到的運動副主要有：轉(zhuǎn)動副，滑動副（由轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為滑動）；驅(qū)動元件主要有：步進電機、推力氣缸等。 （ 2）機構(gòu)簡圖 機電一體化訓(xùn)練 - 7 - 圖表 3 分類站機構(gòu)簡圖 （ 3）氣動回路圖 圖表 4 氣動回路圖 1：氣缸 2：電磁換向閥 3：氣泵 通過電磁換向閥控制氣缸左右兩腔的進排氣順序，氣體壓力推動活塞左右移動，進 而帶動推桿實現(xiàn)推桿的伸出與縮回 機電一體化訓(xùn)練 - 8 - 裝配圖 五、觸摸屏部分 摸屏技術(shù)的了解 觸摸屏技術(shù)都是依靠控制器來工作的，甚至有的觸摸屏本身就是一套控制器，各自的定位原理和各自所用的控制器決定了觸摸屏的反應(yīng)速度、可靠性、穩(wěn)定性和壽命。 在經(jīng)過對其資料的查詢，認為不同的 觸摸屏 有著不同的原理。例如 電阻式觸摸屏 的基本原理如下： 電阻式觸摸屏利用壓力感應(yīng)進行控制。其主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透明的金屬氧化物 (導(dǎo) 電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防劃傷的塑料層 (其內(nèi)表面也涂有一層 層 ),在他們之間有許多細小的（大約 1/1000英寸）透明間隔點把兩層 電層隔開絕緣。當(dāng)手指觸摸屏幕時，平常相互絕緣的兩層導(dǎo)電層就在觸摸點位置有了一個接觸，因其中一面導(dǎo)電層接通 Y 軸方向的 5V 均勻電壓場，使得偵測層的電壓由零變?yōu)榉橇悖刂破鱾蓽y到這個接通后，進行 A/D 轉(zhuǎn)換，并機電一體化訓(xùn)練 - 9 - 將得到的電壓值與 5V 相比即可得觸摸點的 Y 軸坐標，同理得出 X 軸的坐標，這就是所有電阻技術(shù)觸摸屏共同的最基本原理。 當(dāng)然，觸摸屏的的分類，還有 紅外線式觸摸屏 、 電容式觸摸屏 、 表面聲波觸摸屏 等。各自的原理，如下： 紅外線觸摸屏原理很簡單，只是在顯示器上加上光點距架框，無需在屏幕表面加上涂層或接駁控制器。光點距架框的四邊排列了紅外線發(fā)射管及接收管，在屏幕表面形成一個紅外線網(wǎng)。用戶以手指觸摸屏幕某一點，便會擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線，計算機便可即時算出觸摸點位置。紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適宜某些惡劣的環(huán)境條件。其主要優(yōu)點是價格低廉、安裝方便、不需要卡或其它任何控制器，可以用在各檔次的計算機上。不過，由于只是在普通屏幕增加了框架，在使用過程中架框四周的紅 外線發(fā)射管及接收管很容易損壞，且分辨率較低。 電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊保護玻璃，雙玻璃設(shè)計能徹底保護導(dǎo)體層及感應(yīng)器。電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個低電壓交流電場。用戶觸摸屏幕時，由于人體電場，手指與導(dǎo)體 層間會形成一個耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點，而電流強弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏幕后的控制器便會計算電流的比例及強弱，準確算出觸摸點的位置。電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護導(dǎo)體及感應(yīng)器，更有效地防止外在環(huán)境因 素對觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵?；蛴蜐n，電容式觸摸屏依然能準確算出觸摸位置。 表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在是等離子顯示器屏幕的前面。這塊玻璃平板只是一塊純粹的強化玻璃，區(qū)別于其它觸摸屏技術(shù)是沒有任何貼膜和覆蓋層。玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器，右上角則固定了兩個相應(yīng)的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個周邊則刻有 45 角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。 站觸摸屏型號 在本站的觸摸屏應(yīng)用中，是采用的 三菱公司生產(chǎn)的三菱 。 機電一體化訓(xùn)練 - 10 - 三菱 ，可與計算機、 接連接，可對 軟件進行監(jiān)視的同時顯示數(shù)據(jù)變化；可以顯示制作的畫面 示顯示終端）預(yù)置的內(nèi)容；可通過 操作編程的位元件；可將顯示屏作為觸摸鍵行使開關(guān)功能。 電源： 4V 通信接口：兩個 D 型 9 針插座，分別接計算機（ 接器）和接器）。也可以接打印機。 顯示 320 240 象素的圖象，字符串 40 15 行。 摸屏工作界面 圖表 5 歡迎界面 圖表 6 工件統(tǒng)計 機電一體化訓(xùn)練 - 11 - 圖表 7 入庫 六、其他方案討論 （ 1）問題：本站缺乏靈活性，得到前站（安裝搬運站）機械手運行到本站工件托盤后離開信號，而不是得到確定的工件到位信號，電機即運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電機空轉(zhuǎn)情況發(fā)生，造成能源浪費。 解決方案：可以在托盤上安裝一個壓力傳感器來準確檢測是否有工件到達，將該信號傳到 而控制電機是否運行。同時要對本站的 序進行適當(dāng)?shù)男薷摹?（ 2）問題：分類站工 作臺運行速度不能很好地配合前幾站的工作節(jié)奏，使系統(tǒng)整體的效率下降。 解決方案：對 序做相應(yīng)的修改，提高