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1、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
2、集成化。,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。,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。
3、4.实现机械化、自动化的原则。 5.贯彻系统化、标准化原则。,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）。,（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。,气垫槽式带式输送机,带式输送机典型布置形式,圆管带式输送机,波状挡边
4、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。,波状档边输送带,（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。,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。,1.埋刮板式输送机,链式输送机的形式有平板式输送机
5、、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 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。,常用的链条类型 a） 模锻链 b） 套筒滚子链 c） 板链,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,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
6、动轮；8 头部罩壳；9 卸料口；10 中间罩壳；11张紧轮；12 底座,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。,悬挂输送机,悬挂输送机的自动装载,提式滑架 1架空导轨；2滑架；3牵引链；4挂吊具,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。,双滑架示意图,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,坠重式张紧
7、装置,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。,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。,辊子链轮传动示意图 单链条传动,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。,压辊胶带传动,辊子回转台,滚珠回转台,具有特殊构造的辊子转运机构,摆动式叉道,辊道式升降台,辊道式转运台,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
8、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。,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,偏心连杆式振动输送机,吸送式悬浮系统图,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
9、本的先决条件。,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,柔性加工单元的机器人,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,焊接线上的搬运机器人,电子板装配、打包机器人,码垛机器人,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。
10、,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,工业机器人运动功能图形符号,1,2,2,1,（1） 机械结构系统（操作机）,PUMA机器人操作机, 关节机器人,PUMA562机器人,按机械结构类型分类, 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, 圆柱坐标型机器人,圆柱坐标型机器人,直角坐标型机器人,直角坐标型机器人,（2）驱动系统 由驱动装置（如电机、液压或气动装置）
11、、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：, 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,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。,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,（3）控制系统,检测,控制,内传感器模块 外传感器模块,例
12、：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,PUMA560机器人控制系统,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。,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,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
13、1001000kg 中型：作业负载10100kg 小型：作业负载0.110kg 微型：作业负载0.1kg以下,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,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,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（Automatic Guided Vehicle）。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
14、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。,（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：,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,3.惯性导向。 4.激光导引。 5.其他导引方式。,激光导引原理,（二）AGV的主要技术参数及评价指标,1.AGV主要技术参数 （1）
15、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。,2.AGV引导技术的评价指标,（1）运行精度。是指小车运行线路和停车定位的精度。 （2）可靠性。引导系统的可靠性包括系统发生失灵、引导机构本身影响或阻止系统正常发挥功能的概率；以及引导机构的耐久性
16、、维修性、安全性等。 （3）灵活性。灵活性是指AGV运行路线变更的难易程度。 （4）可控制性。是指在一定引导方式下AGV启停控制、转弯运行、岔道选择等实现的难易程度，以及小车与中央控制系统之间数据通信的实现方法和性能水平。 （5）系统的成本。,（三）自动导引车系统,自动导引车系统（AGVS）是指自动导引小车所组成的物料搬运和进行作业的机电一体化系统。 1.主计算机 2.系统管理控制器 3.交通控制器 4.车上控制器,AGV控制系统框图,第四节 分拣自动化,分拣是指把物品按不同的品种、不同的地点和单位及顾客的定货要求，把货按一定方式进行分类、集中并分配到指定地点。 按分拣的手段不同，分拣可分为人工分拣、机械分拣和自动分拣。 自动分拣是指在从货物进入分拣系统直到将货物送到指定的分配位置的过程中，货物的运送都是按照一定的指令，依靠自动分拣装置来完成。,一、自动分拣设备的结构及组成,自动分拣系统 1输入输送带； 2喂料输送带； 3钢带输送带； 4刮板式分流器；
