MPS-搬运站控制系统

MPS搬运站控制系统第1页共29页第一章气动控制部分1.1机械手单元1.1.1机械手单元的结构及工作过程机械手移送工件的机械系统及其结构如图1.2所示，用于将工作台A点的工件搬运到工作台B点上。机械手的全部动作由电磁阀控制气动系统工作。其上升/下降、左移/右移运动由电磁阀控制，其位置由磁性传感器检测，夹紧使用电磁阀控制气爪，使用压力传感器检测。即当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手停止下降，但要保持现有的工作状态。在上升电磁阀通电时，机械手上升；当电磁阀断电后，机械手停止上升。夹紧电磁阀线圈通电时，机械手夹紧；线圈断电时，机械手放松。图1.2机械手控制单元结构及移送工件的动作过程图1.1.2机械手单元气动元件种类及结构符号（1）导向气缸导向气缸的外形、结构及符号如图1.3.所示，导向气缸的应用如图1.4所示。DPZ-250双作用双活塞式气缸，行程长度250mm，用于机械手单元X轴的左右伸缩，双活塞气缸是由两个活塞进行驱动的，因此在相同高度的情况下能产生2倍于标准气缸的推力。DPZCJ-80双作用双活塞式气缸，行程长度80mm，用于机械手单元Y轴的上下伸缩，其特点是该气缸结构简单，将导轨和气缸做于一体。图1.3导向气缸的外形、结构及符号MPS搬运站控制系统第2页共29页图1.4导向气缸在传输系统中的应用（2）气爪气缸（用于内抓或外抓工件）气爪外形、结构及其符号如图1.5所示。标准气爪是用于搬运及装配技术的系统产品。其特点-双作用活塞驱动、自对心；-不同的夹紧方式:向外夹紧，向内夹紧；-可以以多种方式和其它驱动器进行结合；-采用霍尔传感器或接近式传感器进行位置感应；辅件安装如图1.6所示。-采用外部夹头，易于实现多样性。图1.5HGD-50气爪外形、结构及其符号图1.6HGD-50辅件的安装方法MPS搬运站控制系统第3页共29页1.2转动机械手单元1.2.1转运机械手单元工作过程转动机械手单元结构及动作过程如图1.7所示。其工作是从供料站2中取出工件安装到机械手单元送来的工件上端完成装配过程。图1.7转动机械手单元结构及动作过程图1.2.2转运机械手单元（1）DPZCJ-80双作用双活塞式气缸，行程长度80mm，用于机械手单元Y轴的上下伸缩，其特点是该气缸结构简单，将导轨和气缸做于一体。（2）平行气缸（用于内抓或外抓工件）如图1.8所示。Festo标准气爪是用于搬运及装配技术的系统产品，其特点-双作用活塞驱动，自对心；-不同的夹紧方式:向外夹紧，向内夹紧；-可以以多种方式和其它驱动器进行结合；-采用霍尔传感器或接近式传感器进行位置感应；辅件的安装方法如图1.9所示；-采用外部夹头，易于实现多样性MPS搬运站控制系统第4页共29页图1.8HGP-32-A气爪外形、结构及其符号图图1.9HGP-32-A气爪的辅件的安装方法1-标准气爪，2-气爪手指，3-安装螺钉，4-定位销，5-传感器。（3）叶片式摆动气缸DSM叶片式摆动气缸外形紧凑，占用空间小。驱动力通过旋转叶片直接传送给驱动轴。可调式止动系统和旋转叶片分离，以便于固定限位挡块或液压缓冲器来吸收所受到的力。此外，旋转叶片还能通过终点位置的弹性垫获得辅助缓冲。止动块不能被移去，因为旋转叶片本身不适合于作为终端位置限位挡块。驱动器背面还有刻度以方便行程调节。摆动气缸外形、结构及符号如图1.10所示。MPS搬运站控制系统第5页共29页图1.10DSM-10-180-P摆动气缸外形摆动气缸的限位有两种方法，方法一：使用传感器限位，安装方式如图1.11所示。方法二：使用缓冲器限位，安装方式如图1.12所示。摆动气缸的固定安装方式有多种，如图1.13所示。图1.11摆动气缸使用传感器限位的传感器形状及安装方式MPS搬运站控制系统第6页共29页图1.12摆动气缸使用缓冲器限位的安装形式图1.13摆动气缸的固定安装方式1.3送出工作站送出工作站示意图如图1.14所示。DFM-20内置导轨双作用气缸，行程长度20mm，用于送出工作站推出工件到料槽完成任务或下站继续工作。其特点是紧凑、坚固、导向精确度高。驱动器和导向单元被封闭在同一外壳内，并可根据具体要求选择安装普通轴承或是滚珠轴承。图1.14送出工作站示意图MPS搬运站控制系统第7页共29页1.4供料站1、2组成供料站的作用是将原料从料仓中推出，被机械手及转动机械手拿出进行组装，供料站所用推出工件气缸DSAA-10-P，如图1.15所示。长度为100mm的双作用气缸将工件自动推出，供机械手单元及转运机械手单元供料使用。图1.15DSAA-10-P型气缸的外形及符号图1.5控制电磁阀全气动系统采用紧凑型CPE型电磁阀控制。由于系统要求气动回路流量不大，所以选择集成安装紧凑型电磁阀CPE10-M1BH-5LS-M7型及CPE10-M1H-5/3G-M7型两种。CPE型电磁阀具有以下特点：-阀岛CPE-10由各个高强度玻璃纤维加强的聚酰胺模块组成；-在基本组块和扩展组块中的PRS通道可被封死，因此可形成不同的压力区；-两端都可接气源及排气通道，气口在基本块或端块上；-可从尾端或顶端接入气源及排气通道；-卡口式连接，安装时无需螺丝；-安装选项:单个安装,导轨安装或板壁式安装。CPE10-M1BH-5LS-M7电磁阀如图1.16所示。意义为：CPE（紧凑型）、M1BH（24VDC，所匹配插座KMYZ-9）、5（5通）、L（单电控,气弹簧复位）、S（不带先导）、M7（接口类型M7螺纹）。该电磁阀的特点：流量大功耗小。MPS搬运站控制系统第8页共29页图1.16紧凑型CPE10-M1BH-5LS-M7型电磁阀外形及符号CPE10-M1H-5/3G-M7型电磁阀如图1.17所示。意义为：CPE（紧凑型）、M1H:（24VDC，所匹配插座KMYZ-6）、5（5通）、3（3位）、G（中封式）。M7（接口类型M7螺纹）。图1.17紧凑型CPE10-M1H-5/3G-M7型电磁阀外形及符号CPE阀另需配合专用CPE10SC-PRS-8气路板集中安装，如图1.18所示。该气路板可安装8个CPE电磁阀作全过程控制。电源插座KMYZ-9如图1.19所示。图1.18CPE10SC-PRS-8气路板图图1.19电源插座KMYZ-9图气路板需配消声器UC-M7降低阀排气口的噪音，如图1.20所示。配接气路接头QSML-M7-6，MPS搬运站控制系统第9页共29页如图1.21所示。图1.20消声器UC-M7外形及符号图图1.21气路接头QSML-M7-6图1.6过滤、调压组件过滤、调压组件型号采用LFR-1-D-5M-DI-MAXI，外形及符号如图1.22所示。两联件由过滤器、压力表、截止阀和快插接口组成，安装在可旋转的支架上。过滤器有分水装置，可以除去压缩空气中的冷凝水、颗粒较大的固态杂质和油滴。减压阀可以控制系统中的工作压力，同时能对压力的波动做出补偿。滤杯带有手动排水阀。图1.22过滤、调压组件外形及符号1.7气动控制回路的安装要求1.7.1使用气动设备的注意事项：（1）所有使用的气动配件必须为专用配件。不符合或质量不良的配件将对气动设备及场内人士造成损害。（2）在安装、移除、调整任何气动设备前，必须关闭气源，并将管内及设备的剩余气体排除。这可避免误触气动开关而造成伤害。（3）在使用气动设备前，请确认气源开关必须放在容易触及的位置。当紧急状况发生时，便MPS搬运站控制系统第10页共29页能立即关闭气源。（4）开启气源或气动设备前，必须保证所有喉管及气动零件已经接驳良好及稳固，并肯定所有人已经离开气动设备的危险范围。（5）气管喷出的气体可能含有油滴，应避免向人或其它可能造成伤害的物体喷射。（6）所有气动设备必须远离火源。（7）请勿移除制造厂商所设置的任何安全装置。（8）气管，接头与气源设备必须能够承受至少1.5倍的最大工作压力。（9）切勿用压缩空气对准伤口及皮肤喷射，这会使空气打进血液而引致死亡。（10）气动设备用后记紧关闭气源。（11）气源气压输入气压不能超过10Bar。（12）必须安装空气过滤器，防止污染物进入系统。（13）系统气压安装规定系统设置应在5Bar到6Bar之间，滤芯和水雾分离器根据说明书进行维护。1.7.2安装工艺要求：（1）气管和电线不能扎在一起。（2）气管不能放入走线槽，移动的气管除外。（3）气管和电线走线要求横平竖直，弯曲需尽量成半圆形。（4）线卡子间距50mm。（5）相邻导线和气管间的线扎间隔必须少于40mm±5mm公差，且切口在侧面同一方向。（6）需运动的气管及电线要给予足够的余量。（7）线卡子的扎带头需在正中间，使用正确的扎线方法。（8）其余扎带的扎带头需统一偏向一边。（9）气管、导线应留有适当余量，且不能超出工作站范围用以调试。1.8机械部件整体拆装过程1.8.1拆卸步骤：（1）使用斜口嵌剪断扎带，注意不要剪到气管及电线；（2）使用一字螺丝刀，拆卸电路；（3）从走线槽中取出所有气管及电线，气管单独放一起；（4）使用内六角扳手拆卸元器件；（5）元器件拆卸原则：由小及大，由上往下，先支后主干，先模块后细分；（6）注意：拆卸前可先拟定拆卸步骤，并可适当做下记录和标记，尤其是气管及电线的布局及相关工艺，重点是要求正确的使用适当工具，不要损坏元器件。MPS搬运站控制系统第11页共29页1.8.2装配步骤：（1）元器件装配原则：由大及小，由下往上，先主干后支路；（2）先安装机械元器件并牢靠固定位置，再链接气路和电路，最后再绑线及扎扎带。（3）传感器的作用范围及调整余量需考虑。1.9系统组装注意事项：（1）拆除铝合金底板上所有零部件后应把铝合金底板清洁干净，拆下零部件应有序放好，并进行必要的清洁、整理。（2）零部件应按图纸各元件相应的位置尺寸进行安装。（3）使用工具应养成良好的放置习惯，工具及材料严禁放置在铝合金底板或地面上。（4）工具及材料应轻拿轻放，以防损坏。（5）光导纤维应最后连接，以防拆断。（6）安装确定没有工件在工作站上才允许通电试机。（7）符合装配安装工艺要求：螺丝+螺母+垫片。MPS搬运站控制系统第12页共29页第二章传感器检测部分人是靠视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉这些感觉器官来接受外界信息的，而一台光机电一体化的自动设备在运行中也有大量的信息需要准确地被“感受”，以使设备能按照设计要求实现自动化控制，自动化设备用于“感受”信息的装置就是传感器。传感器是实现自动化的关键技术之一。2.1传感器的组成传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件、转换元件和转换电路及辅助电源部分组成。（1）敏感元件，是传感器中能直接感受或响应被测量的部分。（2）转换元件，是传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适用于传输或测量的电信号的部分。（3）转换电路，是将转换元件输出的电参量转换成电压、电流或频率量的电路。（4）辅助电源，是用于提供传感器正常工作能源的电源。传感器的组成如图2.1所示图2.1传感器的组成2.2机电一体化设备常用传感器的分类作为实现传感功能的基本器件，传感器的分类方法很多。2.2.1按传感器能量变换关系进行分类按能量变换关系，传感器分为发电型传感器和参量型传感器。发电型传感器，又称为无源型传感器。无源传感器能将被测非电量转换为电参数的量输出，其输出端的能量是由被测对象取出的能量转换而来的。它无能量放大作用，且要求从被测对象获取的能量越小越好。这类传感器包括热电式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、电动式传感器等。参量型传感器，又称为有源型传感器。参量型传感器能将非电功率转换为电功率，起能量变换作用，其输出的电能量必须由外加电源供给，而不是由被测对象提供的。这种传感器具有一定的能量放大作用。属于这种类型的传感器包括电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、霍尔式传感器等。MPS搬运站控制系统第13页共29页2.2.2传感器输入量(即被测参数)进行分类按输人量分类，传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等。2.2.3按传感器的输出