1、1,第8章 物流系统设计(第一部分),物流(Logistics):物的流动,即物质资料从供给者向需要者的物理性移动,是创造时间性、场所性价值的经济活动。,物流学:研究物料流、人员流、信息流和能量流的计划、调节和控制的科学。,2,广义的物流系统结构图,3,物流作业内容包括:,包装、装卸、搬运、储存、流通加工、信息管理等,狭义的物流,4,5,6,7,8,物流系统是将生产系统中的物料由供料系统输入生产系统,然后由输送系统或机械手送至指定位置。,狭义物流系统的定义:,9,3.1 供料系统设计,物料的尺寸、形状、结构、物理性能、化学特性不同,故供料系统的结构、性能异。,10,设计供料系统的原则, 供料速
2、度与生产系统总体设计相适应, 采用自动化装置,减轻操作人员劳动强度, 利用机电一体化特性,简化系统结构,工作稳定可靠,噪声污染小,不损伤物料,经济合理,使用寿命适当,11,一、料仓结构设计,1、件料料仓,料仓,螺旋式,自重式,外力作用式,料斗式,重锤压送式,水平供料的重锤压送式,扭力弹簧压送式,摩擦力供料,链条供料,12,13,2、散状料料仓,14,(1)仓斗壁倾角,3、料仓设计计算,15,- 棱角,h - 仓斗垂直高度,a、b - 仓斗边长,16,(2)出口尺寸B,B - 出料口宽度或直径 db - 物料典型块尺寸,(3)排料能力Q,17,二、输料槽设计,1、结构设计,18,2、坯件的非料斗
3、定向,19,3、计算要点, 滚动式输料槽侧隙计算,20, 滑动式输料槽与水平面夹角的计算, 滑动式输料槽转弯处圆弧半径及槽宽的计算,21,三、电磁振动料斗设计,22,8.2 输送系统设计,一、带输送系统设计,23,(一)输送带设计,1、材料选择, 橡胶带,24, 绳芯带, 钢网带,2、输送带接头, 机械接头, 硫化接头,25,3、输送带强度计算, 橡胶带的强度,26, 绳芯带的强度,注:每秒绕转次数n,27,(二)传动系统设计,1、电动机和减速器选择,2、驱动滚筒牵引力计算,Fsr- 输送带绕入端张力,Fsc- 输送带绕出端张力, - 输送带与滚筒的摩擦因数, - 输送带在滚筒上的包角,28,
4、(三)托辊设计,注:装载处托辊间距可小一些,取200-500mm, 下托辊间距取上托辊间距的2倍左右。,29,(四)电动滚筒的选择,(五)基本参数的确定,1、输送带速度,推荐:v=1-4m/s,30,2、输送带宽度,成件物料:,散装物料:,b - 物件宽度,31,3、滚筒尺寸, 滚筒直径,B - 带宽 FS- 带张力,注:输送带为常用的织物衬垫时D/h125(硫化接头)D/h100(机械接头),32, 滚筒宽度,A=B+(100-200)mm,h0.55A,A滚筒宽度(mm) B输送带宽度(mm) h滚筒腰鼓凸起高度(mm),33,4、电动机功率计算,K- 功率备用系数 K=1.2 - 从电动
5、机至滚筒的传动效率 P0- 滚筒功率(KW),34,二、链输送系统设计,35,(一)输送链条结构的选择,输送链节距 (2-3)普通传动链节距,有片式套筒链、履带链、齿形链等,片式套筒链应用最广,减少铰链数减轻链条重量,提高输送性能,36,(二)基本参数的确定,1、链条的速度,一般:v 8m/s,大节距链条:v=0.08-1m/s,37,2、链轮齿数Z,38,三、悬挂输送系统设计,39,四、液体输送系统设计,五、气力输送系统设计,粉粒状物料,各种管材、管件、管发兰、阀门、泵组成,标准化、通用化,40,分类:, 稀相气力输送, 密相气力输送, 密相静压气力输送柱流栓流, 筒式气力输送,41,8.3
6、 物料搬运及存储设备的选择与设计,一、自动搬运小车的设计,FMS:(Flexiable Manufacturing System)是由数控加工设备、物料储运装置、计算机控制系统等组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造单元,能根据制造任务或生产的变化迅速进行调整,适用于多品种中小批量生产。,42,43,44,45,46,47,1、RAV,靠地面上的轨道导向,水平、垂直、斜坡等,缺点 ?,48,有轨小车(RGV) ,有轨小车(Rail Guide Vehicle)是一种沿着铁轨行走的运输工具,有自驱和它驱两种驱动方式。自驱动有轨小车通过车上的小齿轮和安装在铁轨一侧的齿条啮合,利用交、直流伺服电动
7、机驱动。它驱式有轨小车由外部链索牵引,在小车底盘的前、后各装一导向销,地面上修有一组固定路线的沟槽,导向销嵌入沟槽内,保证小车行进时沿着沟槽移动。 ,49,前面的销杆除作定向用外,还作为链索牵动小车的推杆。推杆是活动的,可在套筒中上下滑动。链索每隔一定距离有一个推头,小车前面的推杆可灵活地插入或脱开链索的推头,由埋设在沟槽内适当地点的接近开关和限位开关控制。推杆脱开链索的推头,小车就停止。采用空架导轨和悬挂式机械手或机器人作为运输工具也是一种发展趋势,其主要优点是充分利用空间,适合于运送中、大型工件,如汽车车架、车身等。有轨小车的特点是:加速和移动速度都比较快,适合运送重型工件;导轨固定,行走
8、平稳,停车位置比较准确;控制系统简单,可靠性好,制造成本低,便于推广应用;行走路线不便改变,转弯角度不能太小;噪声较大,影响操作工监听加工状况及保护自身安全。,50,2、AGV,51,2 自动导向小车(AGV)(1).AGV的结构;在自动化制造系统中使用的AGV大多数是磁感应式AGV。图8-13是一种能同时运送两个工件的AGV,它由运输小车、地下电缆和控制器三部分组成。 ,52,图8-13 磁感应AGV自动导向原理图,53,(2).AGV的自动导向;图8-13是磁感应AGV自动导向原理图,小车底部装有弓形天线3,跨设于以感应线4为中心且与感应线垂直的平面内。感应线通以交变电流,产生交变磁场。当
9、天线3偏离感应线任何一侧时,天线的两对称线圈中感应电压有差值,误差信号经过放大,驱动左、右电动机2;左、右电动机有转速差,经驱动轮1使小车转向,使感应线重新位于天线中心,直至误差信号为零。,54,3.路径寻找;路径寻找就是自动选取岔道,AGV在车间的行走路线比较复杂,有很多分岔点和交汇点。地面上有中央控制计算机负责车辆调度控制,AGV小车上带有微处理器控制板,AGV的行走路线以图表的格式存储在计算机内存中。,55,56,57,AGV的主要设计内容,高技术含量的Mechtronics产品,已商品化。,58,1、自动导向系统的设计,电磁波式和光学式,电磁波式,59, 信号检测器,金属导向线(深50
10、mm),60, 交流电压放大器, 功率放大器,61,2、自动认址和精确停位系统,作用:准确到达目的地,关键:,62, 认址方式,63,3、控制系统,64,4、安全系统, 红外线或超声波监测装置, 警示灯闪烁, 急停按钮, 防护罩, 扫地刷,65,二、搬运机器人的设计,66,三、自动化仓库的设计,Automated Warehouse (AW),67,68,69,自动化立体仓库自动化立体仓库的主要特点有:利用计算机管理,物资库存账目清楚,物料存放位置准确,对自动化制造系统物料需求响应速度快;与搬运设备(如AGV、有轨小车、传送带)衔接,能可靠、及时地供给物料;减少库存量,加速资金周转;充分利用空
11、间,减少厂房面积;减少工件损伤和物料丢失;可存放的物料范围宽;减少管理人员,降低管理费用;耗资较大,适用于一定规模的生产。 1. 自动化立体仓库的组成自动化立体仓库主要由库房、货架、堆垛起重机、外围输送设备、自动控制装置等组成。图8-14所示为自动化立体仓库,高层货架成对布置,货架之间有巷道,随仓库规模大小可以有一到若干条巷道。,70,图8-14 自动化立体仓库,71,2.堆垛起重机堆垛起重机是立体仓库内部的搬运设备。堆垛起重机可采用有轨或无轨方式,其控制原理与运输小车相似。仓库高度很高的立体仓库常采用有轨堆垛起重机。为增加稳定性,采用两条平行导轨,即天轨和地轨(如图8-15所示)。,72,图
12、8-15 堆垛起重机,73,3. 自动化立体仓库的管理与控制(1)货物的自动识别与存取。 (2)计算机管理。 (3)计算机控制。,74,(一)总体设计,1、基本准则,2、确定物料单元和货位(space)尺寸,物料单元:料箱、托盘,75,3、确定仓库容量和总体尺寸,Storage Capability定义?,76,77,4、总体布局, AW与作业区的衔接方式,78, 物料单元出入货架的形式,a.贯通式,b.同端出入式,79,(二)货架设计,高层货架(High Level Rock-HLR),强度、刚度、稳定度、精度;重量,(三)巷道式堆剁机的设计,80,81,1、行走机构,速度:高、正常、中、慢档,82,2、升降机构,速度:高、中、慢档,83,3、制动器,速度?,行走机构、升降机构,84,5、安全保护措施,互锁、双重入库、断绳,总目录,