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(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(xiàn)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)。

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(xiàn)槽、底板等。圖1供料單元的結(jié)構(gòu)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。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)。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(xiàn)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)。安裝上氣缸節(jié)流閥的氣缸磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)氣管接口消聲器匯流板電源插針手動(dòng)換向、加鎖鈕氣動(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。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(tái)及滑動(dòng)機(jī)構(gòu)、加工（沖壓）機(jī)構(gòu)、電磁閥組、接線(xiàn)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.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。扁平型光電接近傳感器傳感器介紹引線(xiàn)接法：黑：輸出線(xiàn)NPN輸出低電平驅(qū)動(dòng)棕：+24電源輸入端藍(lán)：0V電源輸入端安裝上氣缸節(jié)流閥的氣缸磁感應(yīng)接近開(kāi)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(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。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。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)。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。加工單元的I/O接線(xiàn)圖——PLC的I/O接線(xiàn)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(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)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。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：裝配單元圖12裝配單元的I/0接線(xiàn)圖3、PLC的I/O接線(xiàn)圖

任務(wù)三：裝配單元圖13裝配單元的I/0接線(xiàn)圖3、PLC的I/O接線(xiàn)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(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(xiàn)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(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(xiàn)的加工結(jié)束。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3、PLC的I/O接線(xiàn)圖19分揀單元的I/O接線(xiàn)圖任務(wù)四：分揀單元4、順序功能圖

分揀單元的I/O接線(xiàn)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)M0.4Q0.0黑色汽缸Q0.4變頻器T41延時(shí)1sI0.0推出到位T40延時(shí)1sI0.1推出到位M0.3M0.5T40延時(shí)到T41延時(shí)到任務(wù)四：分揀單元以免物料還未放穩(wěn)就啟動(dòng)輸送帶而造成物料傾覆推料氣缸沒(méi)有縮回到位傳感器編程要點(diǎn)：1當(dāng)檢測(cè)到有物料時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間后再啟動(dòng)變頻器，以免物料還未放穩(wěn)就啟動(dòng)輸送帶而造成物料傾覆。2黑色和白色檢測(cè)傳感器是相同的傳感器，只是由于其靈敏度不同而檢測(cè)出不同顏色的物料。靈敏度高用于檢測(cè)黑色物料，靈敏度低用于檢測(cè)白色物料。故必須檢測(cè)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(huì)造成黑白物料都推到第一個(gè)料倉(cāng)內(nèi)。3推料氣缸沒(méi)有縮回到位傳感器?？s回時(shí)延時(shí)一段時(shí)間圖21輸送單元結(jié)構(gòu)組成任務(wù)五：