描述：TYKJ-F1101型 柔性加工制造系統(tǒng)|柔性自動化*制造實訓裝置上海上益教育設備制造有限公司專業(yè)生產(chǎn)柔性加工制造系統(tǒng)，柔性自動化*制造實訓裝置
一、概述
TYKJ-F1101型柔性加工制造系統(tǒng)|柔性自動化*制造實訓裝置（Flexible Manufacturing System，F(xiàn)MS）由供料傳輸工作站、檢測與分揀工作站、搬運工作站、上下料機械手工作站、數(shù)控銑床加工工作站、加工檢測工作站、五自由度機器人裝配工作站、成品分裝工作站、條形碼讀取處理單元、立體倉庫自動儲存工作站、變頻調速環(huán)形傳輸系統(tǒng)、上位監(jiān)控系統(tǒng)等組成。是由計算機集成管理和控制、高效率地制造中小批量多品種零部件的自動化制造系統(tǒng)，如圖1所示。該系統(tǒng)仿真工業(yè)柔性制造系統(tǒng)的生產(chǎn)過程，為學生提供了綜合訓練的實驗環(huán)境。
TYKJ-F1101型綜合應用了現(xiàn)代機械技術、自動控制、計算機控制、數(shù)控技術、數(shù)控機床、傳感器、氣動控制等多種技術，是典型的機電一體化控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)有助于學生對機械設計、自動控制、計算機技術、機床數(shù)控原理、傳感器與檢測技術、氣動控制技術等知識的學習，對可編程控制器的程序設計、電機控制、傳感器檢測等技術的應用能夠得到實際的訓練，提高學生的機電控制系統(tǒng)的設計、裝配、調試的綜合能力。
二、系統(tǒng)組成
1．供料傳輸工作站
供料傳輸工作站主要由鋁合金型材基體、料倉、推料氣缸、傳輸帶機構、遠程I/O控制等組成，主要用于完成對毛坯件的輸送。
2．檢測與分揀工作站
檢測與分揀工作站主要由鋁合金型材基體、升降缸、氣爪、滾珠絲桿副、的圖像識別處理器、遠程I/O控制等組成。主要完成對毛坯件外觀進行品質的判斷，并將不合格品分揀剔除。
3．搬運工作站
搬運工作站主要由鋁合金型材基體、擺動氣缸、升降氣缸、氣爪、遠程I/O控制等組成。用于將合格毛坯件搬運到傳輸帶上。
4、上下料機械手工作站
上下料機械手工作站主要由鋁合金型材基體、旋轉缸、伸縮缸、升降缸、氣爪、遠程I/O控制等組成。主要功能是將毛坯件送入數(shù)控銑床加工，并將加工完成后的工件重新放回傳輸帶上。
5．數(shù)控銑床加工工作站
數(shù)控銑床加工工作站主要由鋁合金型材基體、三維滑臺、氣動夾具、數(shù)控系統(tǒng)等組成。用于完成對毛坯件頂部中心位置銑削圓孔。
6．加工檢測工作站
加工檢測工作站主要由鋁合金型材基體、擺臂缸、真空吸盤、升降檢測缸、推料氣缸、遠程I/O控制等組成。主要檢測工件的銑削深度。
7．機器人裝配工作站
機器人裝配工作站主要由鋁合金型材基體、五自由度工業(yè)機器人裝配手以及廢料槽所組成。用于剔除不合格品，對加工件、裝配箱、箱蓋精細裝配。
8．成品分裝工作站
成品分裝工作站主要由鋁合金型材基體、料倉、推料缸、遠程I/O控制等組成。為機器人提供裝配平臺。
9．條形碼處理單元
條形碼處理單元由的條形碼掃描處理器組成。用于對已封裝成品進行條形碼掃描讀取識別。
10．立體倉庫自動儲存工作站
立體倉庫自動儲存工作站主要由框架式底板、行走控制器、滾珠絲桿傳動機構、貨架、堆垛機、伸縮臂等組成。用于成品件及托盤的自動倉儲和管理。
11．變頻調速環(huán)行傳輸系統(tǒng)單元
變頻調速環(huán)行傳輸系統(tǒng)單元主要由鋁合金型材基體、環(huán)行傳輸線、自動轉向機構、變頻調速系統(tǒng)、自動定位系統(tǒng)、制動機構、遠程I/O控制等組成。可完成對加工件、成品件的輸送，不同工位的自動定位。
12．上位機監(jiān)控系統(tǒng)單元
上位機監(jiān)控系統(tǒng)單元由上位機及監(jiān)控軟件、網(wǎng)絡通訊等組成。
TYKJ-F1101多總線柔性加工制造系統(tǒng)大致的工作流程是：
（1） 把不同屬性的毛坯件放入供料工作站的供料倉內，光電傳感器檢測到有工件信號之后，推料氣缸動作，將毛坯件送至傳輸帶，輸送至檢測與分揀工作站。
（2） 檢測與分揀工作站首先對毛坯件的外表面進行投影檢測，將輪廓不合格的毛坯件分揀剔除，合格的毛坯件送入下一工作工作站。
（3） 搬運機械手在等待區(qū)有信號之后，擺動到檢測合格毛坯件一側，氣缸伸出并下降到工件位置并抓取，上升并回收氣爪，將合格毛坯件擺回放置于環(huán)行傳輸系統(tǒng)的傳送帶上。
（4） 毛坯件到達上下料機械手等待區(qū)后，伸縮缸伸出，升降缸下降并抓取毛坯件，然后升降缸上升并縮回，旋轉缸動作旋轉90度后移至數(shù)控銑床加工工作站并將毛坯件釋放至加工位，伸縮缸縮回。
（5）數(shù)控銑床加工工作站工作，完成加工后，機械手將其抓回到傳輸帶上輸送至下一工作站。
（6） 當加工完成工件到達加工檢測工作站后傳輸帶停止動作，該工作站擺臂機構將其搬運至孔深檢測區(qū)，升降缸動作完成孔深檢測，擺臂機構再將工件送回傳輸帶，傳向下一工作工作站。
（7） 機器人單元將檢測不合格品放到廢料槽；將合格品抓送到成品裝配區(qū)，完成裝箱、封蓋動作，動作完成后將成品搬運至傳輸帶上。
（8） 條碼識別系統(tǒng)根據(jù)裝配箱已貼好的條碼分類記憶成品屬性，工件進入入庫等待區(qū)，立體庫堆垛機動作，將成品入庫。
三、系統(tǒng)的特征
TYKJ-F1101多總線柔性加工制造系統(tǒng)綜合應用了多學科技術，適用于機械原理、自動控制原理、機床數(shù)控原理、運動控制、工業(yè)工程、機電一體化技術、電氣控制與可編程控制器、傳感器與檢測技術、計算機控制技術等課程的實踐教學。
除此之外，TYKJ-F1101多總線柔性加工制造系統(tǒng)具有如下特點：
（1）各工作站和單元采用模塊化形式，各工作站和模塊易于搭建、拆卸和維護，各工作站和模塊之間可隨意組合，連接方便、快捷；
（2）系統(tǒng)中采用公司（如德國FESTO、日本SMC等）工業(yè)元件，質量可靠、性能穩(wěn)定；
（3）通過本系統(tǒng)的學習，學生可以獲得氣動控制、伺服電機控制、傳感器、變頻技術、機器人、計算機網(wǎng)絡控制、現(xiàn)場總線等工業(yè)現(xiàn)場綜合技術和專業(yè)知識；
（4）控制模式分為手動控制和自動控制；
（5） 系統(tǒng)具有很高的兼容和擴展性，隨著工業(yè)現(xiàn)場技術的快速發(fā)展，本系統(tǒng)可以緊跟現(xiàn)場技術升級擴展，深入地滿足教學的需要；
（6） 系統(tǒng)可以進行二次開發(fā)與研究，鍛煉學習者創(chuàng)造性的思維和動手能力。也可根據(jù)客戶要求提供解決方案；
（7）具有良好的安全性能。
四、技術參數(shù)
1．輸入電源：:AC 220V±10%(單相三線)；
2．整體功率：<1.5kVA；
3．整體外形尺寸：4400mm×3800mm×1700mm；
4．氣源壓力：0.4MPa；
5．工作環(huán)境：溫度-5ºC～+40ºC；濕度85%（25ºC）；海拔＜4000m。
五、設備配置
1．供料傳輸工作站
序號 | 名 稱 | 規(guī) 格 | 數(shù)量 | 單位 | 備 注 |
1 | 推料氣缸 | φ16×80㎜ | 1 | 套 | SMC |
2 | 傳輸帶模塊 | 帶式傳輸，直流電機 | 1 | 套 |
|
3 | 電感傳感器 | DC 24V | 1 | 個 | Autonics |
4 | 光電傳感器 | DC 24V | 1 | 個 | Autonics |
5 | 光纖傳感器 | DC 24V | 2 | 個 | Autonics |
6 | 開關電源 | DC24V 5A | 1 | 個 | 明緯 |
7 | 斷路器 | 2P | 1 | 個 | 施耐德 |
8 | 電磁閥 |
| 1 | 個 | SMC |
9 | 過濾減壓閥 | 5?；0.05～0.85MPa | 1 | 個 | FESTO |
10 | 手動閥 |
| 1 | 個 | FESTO |
11 | 節(jié)流閥 |
| 2 | 個 | FESTO |
12 | 實訓臺 | 750mm×750mm×840mm | 1 | 張 | 帶轉向輪 |
2. 檢測與分揀工作站
序號 | 名 稱 | 規(guī) 格 | 數(shù)量 | 單位 | 備 注 |
1 | 滾珠絲桿副 | 行程：500mm，導程：5㎜；直流電機驅動 | 1 | 套 |
|
2 | 升降氣缸 | φ16×50mm | 1 | 套 | SMC |
3 | 氣爪 | φ16 | 1 | 套 | SMC |
4 | CCD芯片 | 分辨率640×480 | 1 | 套 | 西門子 |
5 | 電感式傳感器 | DC 24V | 4 | 個 | Autonics |
6 | 開關電源 | DC24V 5A | 1 | 個 | 明緯 |
7 | 斷路器 | 2P | 1 | 個 | 施耐德 |
8 | 電磁閥 |
| 2 | 個 | SMC |
9 | 氣路板 |
| 1 | 塊 | SMC |
10 | 過濾減壓閥 | 5?；0.05～0.85MPa | 1 | 個 | FESTO |
11 | 手動閥 |
| 1 | 個 | FESTO |
12 | 節(jié)流閥 |
| 4 | 個 | FESTO |
13 | 實訓臺 | 750mm×750mm×840mm | 1 | 張 | 帶轉向輪 |
3．搬運工作站
序號 | 名 稱 | 規(guī) 格 | 數(shù)量 | 單位 | 備 注 |
1 | 擺動氣缸 | φ40×270° | 1 | 套 | SMC |
2 | 升降氣缸 | φ16×30 | 1 | 套 | SMC |
3 | 氣爪 | φ16 | 1 | 套 | SMC |
4 | 傳輸帶模塊 | 帶式傳輸，直流電機 | 1 | 套 |
|
5 | 光纖傳感器 | DC 24V | 1 | 個 | Autonics |
6 | 開關電源 | DC24V 5A | 1 | 個 | 明緯 |
7 | 斷路器 |
| 1 | 個 | 施耐德 |
8 | 電磁閥 |
| 3 | 個 | SMC |
9 | 氣路板 |
| 1 | 塊 | SMC |
10 | 過濾減壓閥 | 5?；0.05～0.85MPa | 1 | 個 | FESTO |
11 | 手動閥 |
| 1 | 個 | FESTO |
12 | 節(jié)流閥 |
| 6 | 個 | FESTO |
13 | 實訓臺 | 750mm×750mm×840mm | 1 | 張 | 帶轉向輪 |
4．上下料機械手工作站
序號 | 名 稱 | 規(guī) 格 | 數(shù)量 | 單位 | 備 注 |
1 | 旋轉氣缸 | φ32×270° | 1 | 套 | FESTO |
2 | 伸縮氣缸 | φ20×300mm | 1 | 套 | SMC |
3 | 升降氣缸 | φ20×160mm | 1 | 套 | FESTO |
4 | 氣爪 | φ20 | 1 | 套 | SMC |
5 | 開關電源 | DC24V 5A | 1 | 個 | 明緯 |
6 | 斷路器 | 2P | 1 | 個 | 施耐德 |
7 | 電磁閥 |
| 4 | 個 | SMC |
8 | 氣路板 |
| 1 | 塊 | SMC |
9 | 過濾減壓閥 | 5?；0.05～0.85MPa | 1 | 個 | FESTO |
10 | 手動閥 |
| 1 | 個 | FESTO |
11 | 節(jié)流閥 |
| 8 | 個 | FESTO |
12 | 實訓臺 | 750mm×750mm×740mm | 1 | 張 | 帶轉向輪 |
5．數(shù)控銑床加工工作站
序號 | 名 稱 | 規(guī) 格 | 數(shù)量 | 單位 | 備 注 |
1 | 三維滑臺 | 滾珠絲杠副行程：400mm | 3 | 套 |
|
2 | 工作臺 | 工作臺及圍板 | 1 | 套 |
|
3 | 電氣元件 | 小型斷路器、繼電器等。 | 1 | 套 |
|
4 | 控制盒 | 帶燈按鈕8個、急停按鈕1個、旋鈕開關3個及鋁型材盒1個 | 1 | 只 |
|
5 | 限位開關 | 磁簧開關 | 9 | 個 |
|
6 | 開關電源 | DC24V 5A | 1 | 臺 |
|
7 | 單相交流電機 | 工作電壓：AC220V 50Hz | 1 | 臺 |
|
8 | 伺服電機及驅動器 | 2Nm | 3 | 套 | 或步進電機及驅動器 |
9 | 實訓桌 | 750mm×750mm×840mm，含有網(wǎng)孔板 | 1 | 張 | 帶轉向輪 |
6．加工檢測工作站
序號 | 名 稱 | 規(guī) 格 | 數(shù)量 | 單位 | 備 注 |
1 | 推料氣缸 | φ16×75㎜ | 1 | 套 | SMC |
2 | 檢測氣缸 | φ10×45mm | 1 | 套 | SMC |
3 | 擺動氣缸 | φ40×184° | 1 | 套 | SMC |
4 | 吸盤 |
| 1 | 個 | FESTO |
5 | 減壓閥 |
| 1 | 個 | FESTO |
6 | 真空發(fā)生器 |
| 1 | 個 | FESTO |
7 | 數(shù)字式真空壓力開關 |
| 1 | 個 | SMC |
8 | 開關電源 | DC24V 5A | 1 | 個 | 明緯 |
9 | 斷路器 | 2P | 1 | 個 | 施耐德 |
10 | 電磁閥 |
| 3 | 個 | SMC |
11 | 氣路板 |
| 1 | 塊 | SMC |
12 | 過濾減壓閥 | 5?；0.05～0.85MPa | 1 | 個 | FESTO |
13 | 手動閥 |
| 1 | 個 | FESTO |
14 | 節(jié)流閥 |
| 6 | 個 | FESTO |
15 | 實訓臺 | 750mm×750mm×840mm | 1 | 張 | 帶轉向輪 |
7．機器人單元
（1）機器人技術指標見表
名 稱 | 單位 | 規(guī) 格 | |
品牌 |
| 三菱R系列 | |
自由度 |
| 5 | |
安裝位置 |
| 臺面,懸吊 | |
結構 |
| 速度,多關節(jié)模式 | |
驅動系統(tǒng) |
| 交流伺服電機 | |
位置檢測方法 |
| 編碼器 | |
zui大合成速度 | 毫米／秒 | 大約.2200 | |
負荷 | zui大值 | 千克 | 1.5 |
常規(guī)值 | 1 | ||
精度 | 毫米 | ±0.02 | |
周圍環(huán)境溫度 | 度 | 0到40 | |
質量 | 千克 | 大約19 | |
手臂可達到范圍 (前部軸中心點) | 毫米 | 418 | |
供應壓力 | Mpa | 0.5±10% | |
保護規(guī)格 |
| IP30 | |
表面涂層顏色 |
| 淡灰 | |
（2）設備配置見表14。
序號 | 名 稱 | 規(guī) 格 | 數(shù)量 | 單位 | 備 注 |
1 | 五自由度機器人 | 三菱R系列，1.5Kg | 1 | 套 |
|
2 | 氣爪 | φ16 | 1 | 套 | SMC |
3 | 節(jié)流閥 |
| 2 | 個 | FESTO |
4 | 實訓臺 | 500mm×750mm×840mm | 1 | 張 | 帶轉向輪 |
8．成品分裝工作站
序號 | 名 稱 | 規(guī) 格 | 數(shù)量 | 單位 | 備 注 |
1 | 推料氣缸 | φ16×80㎜ | 2 | 套 | SMC |
2 | 光纖傳感器 | DC 24V | 2 | 個 | Autonics |
3 | 開關電源 | DC24V 5A | 1 | 個 | 明緯 |
4 | 斷路器 |
| 1 | 個 | 施耐德 |
5 | 電磁閥 |
| 2 | 個 | SMC |
6 | 氣路板 |
| 1 | 塊 | SMC |
7 | 過濾減壓閥 | 5?；0.05～0.85MPa | 1 | 個 | FESTO |
8 | 手動閥 |
| 1 | 個 | FESTO |
9 | 節(jié)流閥 |
| 4 | 個 | FESTO |
10 | 實訓臺 | 750mm×750mm×840mm | 1 | 張 | 帶轉向輪 |
9．條形碼識別單元
品牌 | diamond |
zui高掃描頻率 | 1200次/秒(16線) |
閱讀范圍 | 0-180mm |
zui大可讀分辨率 | 0.1mm（4mils） |
通訊方式 | RS232 |
10，立體倉庫自動儲存工作站
序號 | 名 稱 | 規(guī) 格 | 數(shù)量 | 單位 | 備 注 |
1 | 擺動氣缸 | φ20×180° | 1 | 套 | SMC |
2 | 氣爪 | φ16 | 1 | 套 | SMC |
3 | 滾珠絲桿傳動副 | 行程:400mm/1100mm， 導程：5㎜ | 2 | 套 |
|
4 | 伺服電機及驅動器 | 400W/600W | 2 | 套 | 東元 |
5 | 貨架機構 | 貨位24個(4層6列) | 1 | 套 |
|
6 | 行程開關 | DC 24V | 8 | 個 |
|
7 | 光電傳感器 | DC 24V | 2 | 個 | Autonics |
8 | 開關電源 | DC24V 5A | 1 | 個 | 明緯 |
9 | 斷路器 | 2P | 1 | 個 | 施耐德 |
10 | 電磁閥 |
| 3 | 個 | SMC |
11 | 氣路板 |
| 1 | 塊 | SMC |
12 | 過濾減壓閥 | 5?；0.05～0.85MPa | 1 | 個 | FESTO |
13 | 手動閥 |
| 1 | 個 | FESTO |
14 | 節(jié)流閥 |
| 6 | 個 | FESTO |
15 | 實訓臺 | 1500mm×750mm×840mm | 1 | 張 | 帶轉向輪 |
11．變頻調速環(huán)行傳輸系統(tǒng)
序號 | 名 稱 | 規(guī) 格 | 數(shù)量 | 單位 | 備 注 |
1 | 擋料氣缸 | φ16×50㎜ | 5 | 套 | SMC |
2 | 傳輸帶 | 帶寬120㎜ | 4 | 套 |
|
3 | 小車 |
| 5 | 套 |
|
4 | 傳輸帶機構框架 |
| 4 | 套 |
|
5 | 變頻器 | MM440 | 4 | 個 | 西門子 |
6 | 電感傳感器 | DC 24V | 5 | 個 | Autonics |
7 | 開關電源 | DC24V 5A | 1 | 個 | 明緯 |
8 | 斷路器 | 2P | 1 | 個 | 施耐德 |
9 | 電磁閥 |
| 5 | 個 | SMC |
10 | 過濾減壓閥 | 5?；0.05～0.85MPa | 1 | 個 | FESTO |
11 | 手動閥 |
| 1 | 個 | FESTO |
12 | 節(jié)流閥 |
| 10 | 個 | FESTO |
12．上位機監(jiān)控系統(tǒng)
系統(tǒng)控制采用Profibus現(xiàn)場總線，完成對各單元設備站之間的通訊，由工控機組態(tài)工作，在工控組態(tài)軟件中完成。
13．系統(tǒng)附件
序號 | 名 稱 | 數(shù)量 | 單位 | 備 注 |
1 | 工件 | 1 | 套 |
|
2 | 實驗指導書 | 1 | 套 |
|
3 | 數(shù)據(jù)光盤 | 1 | 張 |
|
4 | 常用工具 | 1 | 套 |
|
5 | 氣泵 | 1 | 臺 | 用戶選配 |
五、實訓內容
1．可編程控制器
（1）數(shù)據(jù)傳輸功能實驗
（2）定時、計數(shù)、移位功能實驗
（3）比較功能實驗
（4）步進功能的應用實驗
（5）跳轉功能的應用實驗
（6）子程序調用功能的應用實驗
（7）中斷控制功能的應用實驗
（8）變頻調速控制實驗
（9）伺服電機控制實驗
（10）檢測系統(tǒng)的程序設計
（11）自動儲存系統(tǒng)的程序設計
2．傳感器技術及應用
（1）光電傳感器的特性分析及應用
（2）電感傳感器的特性分析及應用
（3）電磁傳感器的特性分析及應用
（4）位置傳感器的特性分析及應用
（5）光柵尺的特性分析及應用
（6）條碼識別系統(tǒng)特性分析及應用
3．氣動控制技術
（1）電控氣動閥的工作原理及應用
（2）真空發(fā)生器的工作原理及應用
（3）氣動二聯(lián)體的工作原理及應用
（4）各種氣缸的工作原理及應用
4．運動控制系統(tǒng)
（1）異步電機控制電路的連接與控制程序編寫
（2）異步電機調速控制電路的連接與控制程序編寫
（3）步進電機控制電路的連接與控制程序編寫
（4）交流伺服電機控制電路的連接與控制程序編寫
5．組態(tài)監(jiān)控及人機界面技術
（1）組態(tài)監(jiān)控軟件的基本應用
（2）組態(tài)監(jiān)控軟件通信實驗
6．機械結構訓練技術
（1）帶傳動機構的設計及特性研究
（2）齒輪傳動機構的設計及特性研究
（3）鏈條鏈輪機構的設計與特性研究
（4）直線導軌的設計及特性研究
（5）滾珠絲桿的特性研究及應用
（6）齒型帶的設計及特性研究
7．故障檢測技術技能培訓
（1）程序故障設置的排除訓練
（2）參數(shù)故障設置的排除訓練
（3）電氣接線故障設置的排除訓練
（4）機械故障設置的排除訓練
8．網(wǎng)絡通訊技術和總線技術
（1）網(wǎng)絡通訊基礎的原理與應用
（2）PROFIBUS-DP模塊應用
（5）各種總線主站與從站之間的通訊
