物流系统自动化

第九章物流系统自动化本章将较全面介绍物流装备的概念、分类和特点，阐述各类装备的基本知识。对于合理选用设备，充分发挥其效能，提高物流系统的自动化程度具有一定的意义。第九章物流系统自动化第一节概述物流设备是指用于储存、装卸搬运、运输包装、信息采集和处理等物流活动的设备总称。这些设备按其功能可划分为输送设备、装卸搬运设备、包装设备、储存分拣设备、信息采集与处理设备、集装单元设备等。现代物流的发展对物流装备提出新的要求：现代物流需要有完善、健全的物流网络体系，网络上结点和结点间的物流活动保持系统性、一致性，要求整个物流网络配合协调，快速的运输，灵活的配送，最优的库存，最快的商品周转，使物流服务快速化、现代化和集成化。第九章物流系统自动化第二节物料搬运、输送设备物料的搬运是指在同一场所范围内的、以改变物料的存放（支撑）状态（及狭义的装卸）和空间位置（既狭义的搬运）为主要目的的活动，即对物料、产品、零部件或其他物品进行搬上、卸下、移动的活动。输送设备是在一定的线路上，沿同一方向连续不断地输送物料的一种搬运设备。常见的输送设备有辊式、链式、轮式、带式、悬挂式等多种形式。物料输送、搬运在生产领域各个生产环节中起着相互连接与转换作用，使生产能连续正常进行。第九章物流系统自动化物料搬运的一般原则有：1.保持或提高物料的搬运活性。2.减少环节，简化作业流程，实现物流合理化。3.以满足生产工艺的需要为前提，充分发挥机械设备的利用率。4.实现机械化、自动化的原则。5.贯彻系统化、标准化原则。第九章物流系统自动化一、连续输送设备输送机是物流系统作业中重要的且必不可少的设备，其特点在于：生产率高，设备简单，操作方便。一定类型的连续输送机只适合输送一定的物品，只能沿着一定路线定向输送，在使用上有一定的局限性。按结构形式的分类方法分，连续输送机分为三大类：具有挠性牵引构件的连续输送机不具有挠性牵引构件的连续输送机液体输送装置（管道输送）。第九章物流系统自动化（一）带式输送装置通用带式输送机主要由输送带、支撑托辊、张紧装置、驱动装置、改向装置、装料装置、卸料装置、机架等装置组成。第九章物流系统自动化气垫槽式带式输送机第九章物流系统自动化带式输送机典型布置形式第九章物流系统自动化圆管带式输送机第九章物流系统自动化波状挡边带式输送机1卸料漏斗；2—头部护罩；3—传动滚筒；4—清扫器；5—挡边带；6—凸弧段机架；—7压带轮；8—挡轮；9—中间机架；10—中间架支腿；11—上托辊；12—凹弧段机架；13—改向滚筒；14—下托辊；15—导料槽；16—空段清扫器；17—尾部辊轮；18—尾架；19—拉紧装置。第九章物流系统自动化波状档边输送带第九章物流系统自动化（二）链式输送机链式输送机由链条、链轮，以及电动机、减速器、联轴器等组成。长距离输送时，还应附加张紧装置和链条支撑导轨，有关电动机、减速器、联轴器的选用与带输送机相同。第九章物流系统自动化链式输送机结构原理图1—电动机；2—平带；3—链轮；4—链条；5—锥齿轮；6—减速器。第九章物流系统自动化1.埋刮板式输送机链式输送机的形式有平板式输送机、刮板式输送机、斗式提升机、埋刮板式输送机等。埋刮板式输送机a)水平型b）z型c）刮板链条1—张紧段；2—加料段；3—水平段；4—刮板链条；5—头部；6—弯曲段；7—垂直中间段；8—上回转段。第九章物流系统自动化常用的链条类型a）模锻链b）套筒滚子链c）板链第九章物流系统自动化刮板的基本形状a）T型b）V型c）U型d）B型e）O型f）H型g）L型第九章物流系统自动化2.斗式提升机斗式提升机是用链条作为牵引构件，在垂直方向或很大倾斜角的输送方向连续提升散粒物料的输送机，适用于水泥、煤、化工材料、粮食等粒状或碎快状物料。斗式提升机1进料口；2张紧装置；3牵引机构；4料斗；5驱动平台；6驱动装置；7驱动轮；8头部罩壳；9卸料口；10中间罩壳；11张紧轮；12底座第九章物流系统自动化3.悬挂输送机悬挂输送系统更加节省空间，更容易与工艺流程结合，因此广泛应用在各个工业部门的流水生产线的各工序之间，如机器制造业、汽车制造业、冶炼厂、建材工业、食品工业及其他经济部门。第九章物流系统自动化悬挂输送机第九章物流系统自动化悬挂输送机的自动装载第九章物流系统自动化提式滑架1—架空导轨；2—滑架；3—牵引链；4—挂吊具第九章物流系统自动化推式滑架1—车体；2—推头；3—框板；4—牵引轨道；5—牵引链；6—挡块；7—承重轨道；8—滚轮；9—导向轮。第九章物流系统自动化双滑架示意图第九章物流系统自动化各种形式的吊具a）通过型b）导向型c）转向型d）旋转型e）屏蔽型f）装卸型g）柔性两点吊具h）刚性两点吊具i）多点吊具第九章物流系统自动化坠重式张紧装置第九章物流系统自动化4.辊子输送机辊子输送机主要用来输送具有一定规则形状、底部平直的成件物品。它结构简单、运行可靠、维护方便、经济节能；近20年来，各种通用的和专用的辊子输送机得到了迅速广泛发展。第九章物流系统自动化辊道式输送机1—辊子；2—支架；3—支腿；4—物品；5—传动装置；6—驱动装置。第九章物流系统自动化辊子链轮传动示意图单链条传动第九章物流系统自动化圆锥齿轮传动的辊子输送机1—辊子轴；2—锥齿轮；3—传动轴；4—减速箱；5—电动机。第九章物流系统自动化压辊胶带传动第九章物流系统自动化辊子回转台第九章物流系统自动化滚珠回转台第九章物流系统自动化具有特殊构造的辊子转运机构第九章物流系统自动化摆动式叉道第九章物流系统自动化辊道式升降台第九章物流系统自动化辊道式转运台第九章物流系统自动化5.不带挠性牵引件的输送设备不带挠性牵引件的输送设备除上面讲的辊子输送设备外，还有螺旋输送机、振动输送机、以及气力输送机等均属此类。其工作特点是使物品与推动件分别运动。推动件作旋转运动或往返运动时，靠物品与承载件的摩擦力或惯性力，使物品向前运动，而推动件自身仍保持或恢复到原来位置。第九章物流系统自动化螺旋输送机总体结构1—驱动装置；2—出料口；3—旋转螺旋轴；4—中间吊挂轴承；5—壳体；6—进料口第九章物流系统自动化偏心连杆式振动输送机第九章物流系统自动化吸送式悬浮系统图第九章物流系统自动化第三节搬运自动化一、搬运机器人1.物料搬运的概念、作用及目的在同一场所范围内、以改变物料的存放状态和空间位置为主要目的的活动。物料的输送、搬运在生产领域各个环节起着连接和转换作用，使生产能够正常的进行。正确的选择输送搬运设备，按一定的搬运原则对物料进行搬运，是提高搬运效率、降低成本的先决条件。第九章物流系统自动化搬运机器人类型、功能与应用生产过程中的物料搬运机器人货场物料搬运机器人搬运自动化设备搬运机器人自动搬运小车第九章物流系统自动化柔性加工单元的机器人第九章物流系统自动化柔性加工系统中机器人1—拉床2—车床3—插齿机4—剃齿机5—塔式存储架6—机器人7—去毛刺机三台机器人分别负责柔性加工系统上下料工作第九章物流系统自动化焊接线上的搬运机器人第九章物流系统自动化电子板装配、打包机器人第九章物流系统自动化码垛机器人第九章物流系统自动化2工业机器人的定义是一种能够自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或挟持工件，用以完成各种作业。是一种机电一体化的自动装置，其典型特征之一是受微机控制，具有（重复）编程控制功能。是可以代替人类从事某种作业的工具。第九章物流系统自动化3机器人的构成及分类机械结构系统驱动系统控制系统工业机器人系统组成第九章物流系统自动化工业机器人运动功能图形符号1221第九章物流系统自动化（1）机械结构系统（操作机）PUMA机器人操作机第九章物流系统自动化①关节机器人PUMA562机器人按机械结构类型分类第九章物流系统自动化②球坐标型机器人三个基本关节：移动关节1个，转动关节2个。运动图形：空心球体优点：由于其具有俯仰自由度，能完成从地面提取工件的任务，工作范围扩大了。缺点：运动直观性差，结构较复杂，臂端的位置误差会随臂的伸长而放大。球坐标型机器人第九章物流系统自动化第九章物流系统自动化③圆柱坐标型机器人圆柱坐标型机器人第九章物流系统自动化第九章物流系统自动化④直角坐标型机器人直角坐标型机器人第九章物流系统自动化（2）驱动系统由驱动装置（如电机、液压或气动装置）、减速器、和内部检测元件等组成，为机器人提供动力和运动。工业机器人的驱动方式：①电力驱动方式步进电动机驱动步进电动机驱动器普通交、直流电动机驱动交、直流伺服电机驱动同步式交流伺服电动机驱动器直流伺服电动机驱动器第九章物流系统自动化②液压驱动方式驱动力或驱动力矩大实现直接驱动，结构简单速度调节方便易控，实现平稳的无级调速和换向。实现自我润滑，过载保护方便，使用寿命长。需配置液压系统，易产生泄漏、易发热，维修困难。第九章物流系统自动化③气压驱动方式气源方便，系统简单，无污染；动作速度快；系统体积大，运动平衡性差，位置精度低几种驱动方式的性能比较操作力动作快慢负载变化的影响无级调速维护价格电气中等快几乎没有良好要求较高稍贵液压最大较慢有一些良好要求高稍贵气动中等较快较大较好一般便宜第九章物流系统自动化（3）控制系统检测控制内传感器模块外传感器模块例：美国生产的PUMA560关节机器人关节伺服控制系统通常采用伺服控制第九章物流系统自动化PUMA560机器人控制系统第九章物流系统自动化4工业机器人主要技术参数1）自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括手爪的开合运动。设计的依据，用户选择和使用机器人的重要资料。第九章物流系统自动化2)工作范围是指机器人正常工作时手臂末端或手腕中心能在空间活动的最大范围。机器人工作空间第九章物流系统自动化3)最大工作速度通常是指机器人手臂末端的最大速度4)承载能力是指机器人在工作范围内，任何位姿上所能承受的最大重量。承载能力是指高速运行时的承载能力。除考虑负载外，还要考虑机器人末端件的质量。巨型：作业负载1000kg大型：作业负载100－1000kg中型：作业负载10－100kg小型：作业负载0.1－10kg微型：作业负载0.1kg以下第九章物流系统自动化5)精度是指如果动作重复多次，机器人手部到达同样位置的精确程度。重复定位精度用标准偏差表示。定位精度是指机器人手部实际到达的位置与目标位置之间的差异重复定位精度第九章物流系统自动化机器人精度和重复精度典型情况定位精度：c最好，b其次，d最差重复定位精度：b最好，d其次，c最差第九章物流系统自动化二、自动搬运小车自动搬运小车是生产系统中搬运物料的一种重要工具。又称自动导引小车AGV（AutomaticGuidedVehicle）。AGV是以电池为动力，装有非接触导向装置、独立寻址系统的无人驾驶自动运输车，是物流系统的重要搬运设备，随着工厂自动化、计算机集成系统技术和物流业的发展，自动导向搬运车得到了广泛的应用。第九章物流系统自动化（一）分类从当前的应用和研制水平看，自动搬运小车分为有轨自动小车和自动导引小车两大类。有轨自动小车依靠埋设在地面上的轨道进行导向搬运物料，是搬运小车发展初期普遍采用的一种方式。无固定路线型小车是最理想的方式，即自动路径引导小车，这种小车的自动路径导引有下列几种方式：第九章物流系统自动化自动搬运小车的几种引导方式1.位姿计算。2.信标导引。信标导引工作原理第九章物流系统自动化3.惯性导向。4.激光导引。5.其他导引方式。激光导引原理第九章物流系统自动化（二）AGV的主要技术参数及评价指标1.AGV主要技术参数（1）额定载重量。是指AGV所能承载的最大重量。（2）车体尺寸。是车体的外形尺寸，这一参数应与承载货物的尺寸和作业场地相适应。（3）停位精度。是指AGV作业结束时所处的位置与理论设定位置之间的误差。（4）最小转弯半径。是指AGV空载低速行驶、偏转程度最大时瞬时转向中心与AGV纵向中心线的距离。（5）运行速度。是指AGV在额定重量下行驶的最大速度。（6）工作周期。AGV完成一次工作循环所需的时间。第九章物流系统自动化2.AGV引导技术的评价指标（1）运行精度。是指小车