1、第第8 8章自動(dòng)化制造系統(tǒng)章自動(dòng)化制造系統(tǒng)8.1 8.1 概述概述自動(dòng)化制造系統(tǒng)包括剛性制造系統(tǒng)和柔性制造系統(tǒng)。自動(dòng)化制造系統(tǒng)包括剛性制造系統(tǒng)和柔性制造系統(tǒng)。一、剛性自動(dòng)化消費(fèi)線一、剛性自動(dòng)化消費(fèi)線 剛性自動(dòng)化消費(fèi)線是多工位消費(fèi)過(guò)程，用工件保送剛性自動(dòng)化消費(fèi)線是多工位消費(fèi)過(guò)程，用工件保送系統(tǒng)將各種自動(dòng)化加工設(shè)備和輔助設(shè)備按一定的順系統(tǒng)將各種自動(dòng)化加工設(shè)備和輔助設(shè)備按一定的順序銜接起來(lái)，在控制系統(tǒng)的作用下完成單個(gè)零件加序銜接起來(lái)，在控制系統(tǒng)的作用下完成單個(gè)零件加工的復(fù)雜大系統(tǒng)。工的復(fù)雜大系統(tǒng)。在剛性自動(dòng)線上，被加工零件以一定的消費(fèi)節(jié)拍，順在剛性自動(dòng)線上，被加工零件以一定的消費(fèi)節(jié)拍，順序經(jīng)過(guò)各個(gè)任

2、務(wù)位置，自動(dòng)完成零件預(yù)定的全部加序經(jīng)過(guò)各個(gè)任務(wù)位置，自動(dòng)完成零件預(yù)定的全部加工過(guò)程和部分檢測(cè)過(guò)程。工過(guò)程和部分檢測(cè)過(guò)程。二、剛性自動(dòng)消費(fèi)線的特點(diǎn)1、消費(fèi)效率高，是少種類，大量消費(fèi)必不可少的加工設(shè)備。2、有效縮短消費(fèi)周期，取消半廢品的中間庫(kù)存，縮短物料流程，減少消費(fèi)面積，改善勞動(dòng)條件，便于管理。3、投資大，系統(tǒng)調(diào)整周期長(zhǎng)，改換產(chǎn)品不方便。三、柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)Flexible Manufacturing System由兩臺(tái)或兩臺(tái)以上加工中心或數(shù)控機(jī)床組成，并在加工自動(dòng)化的根底上實(shí)現(xiàn)了物料流和信息流的自動(dòng)化。其根本組成部分有：自動(dòng)化加工設(shè)備、工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和多層計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。

3、1.1.自動(dòng)化加工設(shè)備自動(dòng)化加工設(shè)備 組成組成FMSFMS的自動(dòng)化加工設(shè)備有數(shù)控機(jī)床、加工的自動(dòng)化加工設(shè)備有數(shù)控機(jī)床、加工中心、車削中心等，也能夠是柔性制造單元。中心、車削中心等，也能夠是柔性制造單元。2.2.工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng) FMSFMS工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由工件庫(kù)、工件運(yùn)輸設(shè)備和工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由工件庫(kù)、工件運(yùn)輸設(shè)備和改換安裝等組成。工件庫(kù)包括自動(dòng)化立體倉(cāng)改換安裝等組成。工件庫(kù)包括自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)和托盤工件緩沖站。工件運(yùn)輸設(shè)備包庫(kù)和托盤工件緩沖站。工件運(yùn)輸設(shè)備包括各種傳送帶、運(yùn)輸小車、機(jī)器人或機(jī)械手括各種傳送帶、運(yùn)輸小車、機(jī)器人或機(jī)械手等等; ;工件改換安裝包括各種機(jī)器人或機(jī)械手、工件改換安裝包

4、括各種機(jī)器人或機(jī)械手、托盤交換安裝等。托盤交換安裝等。3.3.刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)FMSFMS的刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由刀具庫(kù)、刀具保送安的刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由刀具庫(kù)、刀具保送安裝和交換機(jī)構(gòu)等組成。裝和交換機(jī)構(gòu)等組成。4. 輔助設(shè)備FMS可以根據(jù)消費(fèi)需求配置輔助設(shè)備。輔助設(shè)備普通包括自動(dòng)清洗任務(wù)站,自動(dòng)去毛刺設(shè)備,自動(dòng)丈量設(shè)備,集中切屑運(yùn)輸系統(tǒng)和集中冷卻光滑系統(tǒng)等。順應(yīng)范圍：既能處理單件，小批量消費(fèi)，有能順應(yīng)大批量，多種類的自動(dòng)化消費(fèi)。5.多層計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)FMS的控制系統(tǒng)采用三級(jí)控制，分別是單元控制級(jí)、任務(wù)站控制級(jí)、設(shè)備控制級(jí)。單 元 控 制 器加 工 工 作 站 WSC1RS-232CRS-232CD

5、NCCNC6MPC-BDNCCNC6MPC-BDNCCNC6MPC-BAGV控 制 器RS-232CRS-232CRS-232CRS-232CI/OXH714ATH6350TH6350AGV物 流 工 作 站 WSC2四、FMS的功能1、能自動(dòng)完成多種類多工序零件的加工功能。2、自動(dòng)保送和儲(chǔ)料功能3、自動(dòng)診斷功能4、信息處置功能五、FMS的類型1、柔性制造單元。柔性制造單元FlexibleManufacturingCell由單臺(tái)數(shù)控機(jī)床、加工中心、工件自動(dòng)保送及改換系統(tǒng)等組成。 FMC控制系統(tǒng)普通分為兩級(jí)，分別是單元控制級(jí)和設(shè)備控制級(jí)。1設(shè)備控制級(jí)。2單元控制級(jí)。FMC的根本控制功能包括：1單

6、元中各加工設(shè)備的義務(wù)管理與調(diào)度。 2單元內(nèi)物流設(shè)備的管理與調(diào)度。3刀具系統(tǒng)的管理2、柔性制造系統(tǒng)3、柔性制造消費(fèi)線FML柔性制造線FlexibleManufacturingLine由自動(dòng)化加工設(shè)備、工件保送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。FML與FMS之間的區(qū)別：二者之間的界限很模糊，二者的重要區(qū)別是前者象剛性自動(dòng)線一樣，具有一定的消費(fèi)節(jié)拍，任務(wù)沿一定的方向順序傳送后者那么沒(méi)有一定的消費(fèi)節(jié)拍，任務(wù)的傳輸方向也是隨機(jī)性質(zhì)的 。柔性制造線的主要優(yōu)柔性制造線的主要優(yōu)點(diǎn)：點(diǎn)：具有剛性自動(dòng)線的絕大部分優(yōu)點(diǎn)；當(dāng)批量不很大時(shí)，消費(fèi)本錢比剛性自動(dòng)線低得多；當(dāng)種類改動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)所需的調(diào)整時(shí)間又比剛性自動(dòng)線少得多，但建立系統(tǒng)

7、的總費(fèi)用卻比剛性自動(dòng)線高得多。4柔性裝配線(FAL)柔性裝配線FlexibleAssemblyLine通常由裝配站、物料保送安裝和控制系統(tǒng)等組成。 1.裝配站FAL中的裝配站可以是可編程的裝配機(jī)器人,不可編程的自動(dòng)裝配安裝和人工裝配工位。2.物料保送安裝3.控制系統(tǒng)FAL的控制系統(tǒng)對(duì)全線進(jìn)展調(diào)度和監(jiān)控，主要控制物料的流向和自動(dòng)裝配站、裝配機(jī)器人。5柔性制造工廠FMS由各種類型的數(shù)控機(jī)床或加工中心，柔性制造單元，柔性制造系統(tǒng)，柔性消費(fèi)線等組成。完成工廠中全部機(jī)械加工工藝過(guò)程、裝配、油漆、實(shí)驗(yàn)包裝等。具有更高的柔性。數(shù)控單元上料單元下料單元加蓋單元穿銷單元模擬單元伸縮換向單元檢測(cè)單元液壓?jiǎn)卧謾z單

8、元廢料立體倉(cāng)庫(kù)8.2 計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)CIM一、計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)的涵義運(yùn)用系統(tǒng)工程的整體優(yōu)化觀念，在人的中心作用下，將現(xiàn)代信息技術(shù)與消費(fèi)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，從信息技術(shù)和組織上將消費(fèi)過(guò)程的各項(xiàng)任務(wù)系統(tǒng)和信息系統(tǒng)銜接 起來(lái)，以便有效地提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求的呼應(yīng)才干和消費(fèi)率，從而堅(jiān)持企業(yè)的生存和開(kāi)展。CIM是一個(gè)全面運(yùn)用信息技術(shù)的消費(fèi)戰(zhàn)略。二、CIM的構(gòu)成1、管理信息分系統(tǒng)MIS支持消費(fèi)方案和控制PPC、MRP銷售、采購(gòu)。財(cái)塊等功能，用以處置消費(fèi)義務(wù)方面的信息。2、技術(shù)信息分系統(tǒng)TIS包括CAD，CAPP和NCP等，用以支持產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和工藝預(yù)備等功能，處置有關(guān)產(chǎn)品構(gòu)造方面的信息。3、制造自動(dòng)化分系統(tǒng)MA

9、S包括各種不同自動(dòng)化程度的制造系統(tǒng)，如包括各種不同自動(dòng)化程度的制造系統(tǒng)，如NCNC機(jī)床，機(jī)床，DNCDNC，F(xiàn)MCFMC，F(xiàn)MSFMS和其他制造單元，用來(lái)實(shí)現(xiàn)信息流對(duì)物流和其他制造單元，用來(lái)實(shí)現(xiàn)信息流對(duì)物流的控制和完成物流的轉(zhuǎn)換。的控制和完成物流的轉(zhuǎn)換。4 4、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量保證系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量保證系統(tǒng)CAQCAQ支持消費(fèi)過(guò)程的質(zhì)量管理和質(zhì)量保證支持消費(fèi)過(guò)程的質(zhì)量管理和質(zhì)量保證5 5、數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)DASDAS用以管理整個(gè)用以管理整個(gè)CIMSCIMS的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成和共享。的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成和共享。5、網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)傳送CIMS各個(gè)分系統(tǒng)內(nèi)部和之間的信息，實(shí)現(xiàn)CIMS

10、的數(shù)據(jù)傳送和系統(tǒng)通訊功能。三、實(shí)現(xiàn)CIMS的關(guān)鍵技術(shù)1、信息集成2、過(guò)程集成3、企業(yè)集成8.3機(jī)器人Isaac Asimov 在中提出了“機(jī)器人三原那么 ：A robot must not harm a human being or, through inaction, allow one to come harm.A robot must always obey human beings unless that is conflict with the first law.A robot protect itself from harm unless that is conflict wit

11、h the first or second laws.并初次出現(xiàn)了“機(jī)器人學(xué)Robotics的概念機(jī)器人的四大特征 仿生特征：模擬人的肢體動(dòng)作 柔性特征：對(duì)作業(yè)具有廣泛順應(yīng)性 智能特征：具有對(duì)外界的感知才干 自動(dòng)特征：自動(dòng)完成作業(yè)義務(wù)二、機(jī)器人的組成 機(jī)械手或挪動(dòng)車機(jī)器人的主體部分，由連桿、活動(dòng)關(guān)節(jié)和其他構(gòu)件構(gòu)成。機(jī)器人的主體部分，由連桿、活動(dòng)關(guān)節(jié)和其他構(gòu)件構(gòu)成。末端執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)器銜接在機(jī)械手最后一個(gè)關(guān)節(jié)上，用來(lái)執(zhí)行義務(wù)。是由公銜接在機(jī)械手最后一個(gè)關(guān)節(jié)上，用來(lái)執(zhí)行義務(wù)。是由公司工程師或外面的顧問(wèn)為某種用途而專門設(shè)計(jì)的。通常，司工程師或外面的顧問(wèn)為某種用途而專門設(shè)計(jì)的。通常，其動(dòng)作有機(jī)器人控制器直

12、接控制。其動(dòng)作有機(jī)器人控制器直接控制。“肌肉，常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)器有伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、氣缸肌肉，常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)器有伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、氣缸及液壓缸等，還有一些新型驅(qū)動(dòng)器。它們由控制器控制。及液壓缸等，還有一些新型驅(qū)動(dòng)器。它們由控制器控制。“五官，搜集機(jī)器人內(nèi)部形狀的信息或用來(lái)五官，搜集機(jī)器人內(nèi)部形狀的信息或用來(lái)與外部環(huán)境進(jìn)展通訊。與外部環(huán)境進(jìn)展通訊。“大腦，計(jì)算機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，確定每個(gè)大腦，計(jì)算機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，確定每個(gè)關(guān)節(jié)應(yīng)挪動(dòng)多少和多遠(yuǎn)才干到達(dá)預(yù)定的速度和關(guān)節(jié)應(yīng)挪動(dòng)多少和多遠(yuǎn)才干到達(dá)預(yù)定的速度和位置，并監(jiān)視控制器和傳感器。位置，并監(jiān)視控制器和傳感器。“小腦，從計(jì)算機(jī)獲取數(shù)據(jù)，控制驅(qū)動(dòng)器的小腦，從計(jì)

13、算機(jī)獲取數(shù)據(jù)，控制驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作，并與傳感器反響信息一同協(xié)調(diào)機(jī)器人的動(dòng)作，并與傳感器反響信息一同協(xié)調(diào)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。操作系統(tǒng)：用來(lái)操作計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)：用來(lái)操作計(jì)算機(jī)機(jī)器人軟件：根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算每個(gè)機(jī)器人軟件：根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算每個(gè)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)的 必要?jiǎng)幼鳎缓髮⑦@些信息傳給控制器必要?jiǎng)幼鳎缓髮⑦@些信息傳給控制器例行程序集合和運(yùn)用程序：為了運(yùn)用機(jī)器人外例行程序集合和運(yùn)用程序：為了運(yùn)用機(jī)器人外部設(shè)備或?yàn)榱藞?zhí)行特定義務(wù)而開(kāi)發(fā)部設(shè)備或?yàn)榱藞?zhí)行特定義務(wù)而開(kāi)發(fā)三、機(jī)器人的分類三、機(jī)器人的分類機(jī)器人是從初級(jí)到高級(jí)逐漸完善起來(lái)的，機(jī)器人是從初級(jí)到高級(jí)逐漸完善起來(lái)的，它的開(kāi)展過(guò)程可以分為三代。它

14、的開(kāi)展過(guò)程可以分為三代。第一代機(jī)器人是目前工業(yè)中大量運(yùn)用的示第一代機(jī)器人是目前工業(yè)中大量運(yùn)用的示教再現(xiàn)型機(jī)器人，它主要由夾持器、手臂、教再現(xiàn)型機(jī)器人，它主要由夾持器、手臂、驅(qū)動(dòng)器和控制器組成。驅(qū)動(dòng)器和控制器組成。示教示教 記憶記憶 再現(xiàn)再現(xiàn)第二代機(jī)器人是帶覺(jué)得的機(jī)器人，它具有一些對(duì)外部信息進(jìn)展反響的才干，諸如力覺(jué)、觸覺(jué)、視覺(jué)等。第三代機(jī)器人是智能機(jī)器人。具有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并能自主處理問(wèn)題的才干。三、機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)展工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械本體、控制系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、可靠性和網(wǎng)絡(luò)功能方面獲得了突破性進(jìn)展：機(jī)器人操作機(jī)已實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)包括資料、構(gòu)型和驅(qū)動(dòng)單元方面；控制軸數(shù)增多，實(shí)現(xiàn)了軟件控制和全伺服控制；配備

15、了各種傳感器，提高了作業(yè)性能和對(duì)環(huán)境的順應(yīng)性；實(shí)現(xiàn)了與總線和一些網(wǎng)絡(luò)的銜接；機(jī)器人可靠性大幅度提高；各種用于非制造業(yè)的機(jī)器人系統(tǒng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)展：農(nóng)業(yè)機(jī)器人在土地耕作、作物移栽、噴灑農(nóng)藥、作物收獲、果蔬采摘方面獲得突破性進(jìn)展；水下機(jī)器人；空間和太空機(jī)器人；效力機(jī)器人勝利地用于清潔、保安、醫(yī)療、家用、文娛等方面；三、工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)用目前，工業(yè)機(jī)器人主要運(yùn)用于汽車制造、目前，工業(yè)機(jī)器人主要運(yùn)用于汽車制造、機(jī)械制造、電子器件、集成電路、塑料加工機(jī)械制造、電子器件、集成電路、塑料加工等較大規(guī)模消費(fèi)企業(yè)。下面引見(jiàn)幾種機(jī)器人等較大規(guī)模消費(fèi)企業(yè)。下面引見(jiàn)幾種機(jī)器人的典型運(yùn)用。的典型運(yùn)用。 1.汽車制造領(lǐng)域汽車

16、制造領(lǐng)域2.機(jī)械制造領(lǐng)域機(jī)械制造企業(yè)的柔性制造系統(tǒng)采用搬運(yùn)機(jī)機(jī)械制造企業(yè)的柔性制造系統(tǒng)采用搬運(yùn)機(jī)器人搬運(yùn)物料、工件和工具，裝配機(jī)器人完器人搬運(yùn)物料、工件和工具，裝配機(jī)器人完成設(shè)備的零件裝配，丈量機(jī)器人進(jìn)展在線或成設(shè)備的零件裝配，丈量機(jī)器人進(jìn)展在線或離線丈量。離線丈量。3.其它領(lǐng)域 機(jī)器人在其它領(lǐng)域的運(yùn)用也非常廣泛，如工業(yè)機(jī)器人可以取代人去完成一些危險(xiǎn)環(huán)境中的作業(yè)(如放射線、火災(zāi)、海洋、宇宙等)。磁懸浮列車列車底部及兩側(cè)轉(zhuǎn)向架的頂部安裝電磁鐵，在“T字軌的上方和上臂部分的下方分別設(shè)反作用板和感應(yīng)鋼板，控制電磁鐵的電流使電磁鐵和軌道間堅(jiān)持1厘米的間隙，讓轉(zhuǎn)向架和列車間的吸引力與列車重力相互平衡，利用磁鐵吸引力將列車浮起1厘米左右，使列車懸浮在軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)。這必需準(zhǔn)確控制電磁鐵的電流。磁懸浮列車表示圖列車行駛時(shí)，車頭的