自动装配技术实验指导书

《自动装配技术》实验指导书

谢群马荣双编写

机械工程学院

2010-07

目录

1 MPS模块化集成生产系统自动装配演示实验 (2)

2 自动化生产过程模拟实验 (14)

MPS模块化集成生产系统自动装配演示实验

实验目的：1）了解MPS九站模块化生产集成系统的组成功能；

2）根据MPS九站模块化生产集成系统的功能，分析气缸自动装配

系统的组成及自动装配过程；

3）了解气动系统的组成、元件及工作原理；

4）了解MPS九站模块化生产集成系统中传感器的类型、功能及应

用选择；

5）了解MPS九站模块化生产集成系统控制方式、控制器的型号及

控制过程的实现；

6）了解MPS九站模块化生产集成系统机器人的基本功能，工作原理

及在自动装配系统中的作用。

实验内容：MPS九站模块化生产集成系统对气缸进行加工和自动装配的演示实验。

实验要求：1）认真观察实验，了解MPS九站模块化生产集成系统的组成、工作原理及气缸的自动装配过程；

2）根据观察的情况结合实验目的认真写好实验报告。

实验装置：MPS九站模块化生产集成系统。

MPS系统是一套包含工业自动化系统中不同程度的复杂控制过程的教学培训装置，是适应于控制应用实践教学的模块化系统。它具有综合性、模块化及易扩充等特点，可以从基础部分的简单功能及加工顺序，逐步扩展到复杂的集成控制系统。该系统共有九个工作单元（也称九站），可以完成气缸缸体、弹簧、活塞和端盖的加工及完整气缸的装配。

九站式MPS系统每一个站都装在一个工作台中，PLC控制板装在台内，

工作单元、控制面板盒及PLC控制板都配置了标准化的SysLink接口。MPS 工作单元的控制最多需要8个二进制输入和8个二进制输出。所有二进制信号通过SysLink插座连接到I/O接线端。控制面板通过带有8个二进制输入和8个二进制输出的SysLink插座连接到PLC。可以使用第二个SysLink插座将信号扩展至16个输入信号和16个输出信号。还可以把其中的工作单元拆分到不同的培训项目中，以任意方式组合实现不同的功能。也可以再引进增加Festo Didactic MPS系统中的其他模块实现更复杂完整的自动化加工系统。系统组成见图1。

图1九站式MPS系统

1. 供料工作单元

供料工作单元的主要作用是为加工过程逐一提供加工工件。在管状料仓中可以存放工件，供料工程中，双作用气缸从料仓中逐一推出工件，接着转换模块上的真空吸盘将工件吸起，转换模块的转臂在旋转缸的驱动下将工件移动至下一个工作站的传输位置。此站与下一站之间通过工作单元连接发射器和接收

器来传递信息。供料工作单元中使用了大量的工业执行件。其中旋转气缸的旋转范围可由90度调整到270度，并由微型开关检测其终端位置。双作用气缸的主要作用是将工件从料仓中推出，由电感式传感器检测其终端位置。利用转换模块的真空吸盘吸紧加工工件，应用文丘式原理，并由压力开关进行检测。压力开关的转换点可调。供料单元见图2。

图2 供料单元

2. 检测工作单元

检测工作单元的主要作用是检测加工工件的特性。光电式及电容式传感器完成区分工件的工作。在加工工件被无杆缸提升至检测位置之前，由向后反射式光电传感器检测该位置是否为空，模拟量传感器检测工件的高度。无杆缸将合格的工件传送至气动滑槽的上层，并将不合格的工件捡出至气动滑槽的下层。这个工作单元涉及所有基本的工业传感器及其应用：光电式传感器、电容传感器以及向后反射式光电式传感器。加工工件被无杆气缸提升至检验位置并接着被测量装置压下，以完成模拟量传感器对其高度的检测。反射式光电传感

器检测该位置工件的高度。无杆缸将合格的工件传送至气动滑槽的上层，并将不合格的工件捡出至气动滑槽的下层。这工件捡出至气动滑槽的下层。使用比较器鉴别传感器信号，允许通过数字信号。检测工作单元见图3。

图3 检测工作单元

3. 加工工作单元

在加工工作单元，工件将在旋转平台上被检测及加工。旋转平台由直流电动机驱动。平台的定位由继电器回路完成，电感式传感器检测平台的位置。工件在平台平行地完成检测及钻孔的加工。由带电感式传感器的电磁执行装置来检测工件是否被放置在正确的位置，在进行钻孔加工时，电磁执行件夹紧工件，加工完的工件通过电气分支传送到下一个工作站。电气线性轴带直流电机并由反向器作用构成模块完成钻削进给。本单元可以完全实现钻孔功能，但由于考虑到安全因素，只进行钻孔的模拟加工。本单元需要对两个平行的加工进行编辑：钻孔及孔的测试。加工工作单元见图4。

图4 加工工作单元

4. 操作手工作单元

操作手控制单元配置了柔性2自由度操作装置。漫反射式光电传感器对放置在支架上的工件进行检测。提取装置上的气抓手将工件从该位置提起，气抓手上装有光电式传感器用于区分黑色及非黑色的工件，并将工件根据检测结果放置在不同的滑槽中。本工作单元可以与其他工作单元组合并定义其他的分类标准，工件可以被直接传送到下一个工作单元。操作手工作单元使用工业操作元件。气动线性轴具有柔性终端可调及缓冲，从而保证了终端位置及中间位置的快速定位。平板无杆缸带有终端位置检测，作为Z轴的提升气缸使用。在提升气缸上装有光电式传感器，用于工件的重组。The PicAlfa模块具有高度的灵活性：行程短、倾斜的轴、终端位置传感器的安排及安装位置可调。上述特点保证了该工作单元在不增加其他元件的情况下完成一系列不同的操作任

务。操作手控制单元见图5。

图5 操作手控制单元

5. 暂存工作单元

暂存工作单元可存放并分隔5个加工工件。传送带起始位置的漫射传感器检测被送入的工件。分隔器上端及底部的光栅进行的加工控制是：如果传输点为空，则分隔器送入一个工件。该动作由短行程缸来完成。短行程缸终端位置

由终端位置传感器检测。暂存工作单元见图6。