柔性制造系统FMS介绍

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柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化，其基本组成部分有：自动化加工设备，工件储运系统，刀具储运系统，多层计算机控制系统等。
1、自动化加工设备
组成FMS的自动化加工设备有数控机床、加工中心、车削中心等，也可能是柔性制造单元。这些加工设备都是计算机控制的，加工零件的改变一般只需要改变数控程序，因而具有很高的柔性。自动化加工设备是自动化制造系统最基本，也是最重要的设备。
2、工件储运系统
  R4 e* _5 F* x) b4 N8 dFMS工件储运系统由工件库、工件运输设备和更换装置等组成。工件库包括自动化立体仓库和托盘（工件）缓冲站。工件运输设备包括各种传送带、运输小车、机器人或机械手等。工件更换装置包括各种机器人或机械手、托盘交换装置等。
3、刀具储运系统
$ @% s* _1 M* mFMS的刀具储运系统由刀具库、刀具输送装置和交换机构等组成。刀具库有中央刀库和机床刀库。刀具输送装置有不同形式的运输小车、机器人或机械手。刀具交换装置通常是指机床上的换刀机构，如换刀机械手。
4、辅助设备
FMS可以根据生产需要配置辅助设备。辅助设备一般包括：①自动清洗工作站；②自动去毛刺设备；③自动测量设备；④集中切屑运输系统；⑤集中冷却润滑系统等。
$ C, l+ ^% X/ G% b$ c2 z6 n5、多层计算机控制系统
FMS的控制系统采用三级控制，分别是单元控制级、工作站控制级、设备控制级。图1就是一个FMS控制系统实例，系统包括自动导向小车（AGV）、TH6350卧式加工中心、XH714A立式加工中心和仓储设备等。
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图1 FMS控制系统实例
（1）设备控制级  是针对各种设备，如机器人、机床、坐标测量机、小车、传送装置以及储存/检索等的单机控制。这一级的控制系统向上与工作站控制系统用接口连接，向下与设备连接。设备控制器的功能是把工作站控制器命令转换成可操作的、有次序的简单任务，并通过各种传感
8 U6 x6 ?# z& G0 ?. W& Z器监控这些任务的执行。
2 `" P7 s; _+ ^3 ^8 O4 A; H（2）工作站控制级  FMS工作站一般分成加工工作站和物流工作站。加工工作站完成各工位的加工工艺流程、刀具更换、检验等管理；物流工作站完成原料、成品及半成品的储存、运输、工位变换等管理。这一级控制系统是指挥和协调单元中一个设备小组的活动，处理由物料贮运系统交来的零件托盘，并通过控制工件调整、零件夹紧、切削加工、切屑清除、加工过程中检验、卸下工件以及清洗工件等功能对设备级各子系统进行调度。设备控制级和工作站控制级等控制系统一般采用具有较强控制功能的有实时控制功能的微型计算机、总线控制机或可编程控制器等工控机。
（3）单元控制级  单元控制级作为FMS的最高一级控制，是全部生产活动的总体控制系统，同时它还是承上启下、沟通与上级（车间）控制器信息联系的桥梁。因此，单元控制器对实现底三层有效的集成控制，提高FMS的经济效益，特别是生产能力，具有十分重要的意义。单元控制级一般采用具有较强实时处理能力的小型计算机或工作站。

图 2是一种较典型的FMS，4台加工中心直线布置，工件储运系统由托盘站2、托盘运输无轨小车4、工件装卸工位3和布置在加工中心前面的托盘交换装置12等组成。刀具储运系统由中央刀库8、刀具进出站6、刀具输送机器人移动车7和刀具预调仪5等组成。单元控制器9、工作站控制器（图中未标出）和设备控制装置组成三级计算机控制。切屑运输系统没有采用集中运输方式，每台加工中心均配有切屑运输装置。

! O" U) F9 s( C# y/ O3 I' \图3 具有装配功能的柔性制造系统
1—控制柜   2—手工工位   3—紧固机器人   4—装配机器人   5—双臂机器人   6—清洗站
7—仓库   8—车削加工中心    9—多坐标测量仪   10—镗铣加工中心    11—刀具预调站
/ L8 E4 B3 s; `- w* D0 {' r: {12—装配机器人   13—小件装配站  14—装夹站  15—AGV（自动导引小车）  16—控制区
图 3所示是一个具有柔性装配功能的柔性制造系统。图的右部是加工系统，有一台镗铣加工中心10和一台车削中心8。9是多坐标测量仪，7是立体仓库、14是装夹具区。图的左部是一个柔性装配系统，其中有一个装载机器人12、三个装夹具机器人3、4、13；一个双臂机器人5、一个手工工位2和传送带。柔性加工和柔性装配两个系统由一个自动导向小车作为运输系统15连接。测量设备也集成在总控系统范围内。
) }2 A" s$ e% b' L/ I柔性制造系统的主要特点有：①柔性高，适应多品种中小批量生产；②系统内的机床工艺能力上是相互补充和相互替代的；③可混流加工不同的零件；④系统局部调整或维修不中断整个系统的运作；⑤多层计算机控制，可以和上层计算机联网；⑥可进行三班无人干预生产。
【MechNet】
文章关键词： 数控机床