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绘制时序图软件(设备时序图的绘制方法)

绘制时序图软件(设备时序图的绘制方法)纵轴一般为动作名称。要求动作分解细化且完整,同一动作只出现一次;动作名称的排序,以机构实际动作的先后自下往上排列,紧密关联的动作名称连续排列。横轴为时间,单位是秒。一般按最短的动作时间周期进行分格,假设最短动作时间周期在0.2秒左右,将横轴划分为0.2秒/格。时序图的画法并没有统一的标准,有多种画法,常用的有坐标法和表格法。时序图的画法 - 坐标法:图形由横轴和纵轴组成。

在方案说明书中常用C/T来作为设备性能参数,说明设备的生产能力。C/T是指设备完成一个完整动作周期所需要的时间,设备的理论C/T是通过时序图的分析得到的。(不是简单的把机构各个动作完成的时间简单相加。)

基本概念

(1)时序:时序包含设备各机构动作名称及动作顺序、起止时间。

(2)时序图:用来描述设备的动作过程包括动作顺序和动作周期的图表。时序图分析是机械设计非常重要且常用基本技术,既是分析设备C/T的重要方法也是程序控制软件编写的主要依据。客户关注设备产能时,一般会问到依据是什么,时序图就是设备理论产能的依据,所以在方案说明书中一般都要有时序图分析这一项。

时序图的画法并没有统一的标准,有多种画法,常用的有坐标法和表格法。

时序图的画法 - 坐标法:

图形由横轴和纵轴组成。

横轴为时间,单位是秒。一般按最短的动作时间周期进行分格,假设最短动作时间周期在0.2秒左右,将横轴划分为0.2秒/格。

纵轴一般为动作名称。要求动作分解细化且完整,同一动作只出现一次;动作名称的排序,以机构实际动作的先后自下往上排列,紧密关联的动作名称连续排列。

时序图区采用类似高低电平的表示方式,上横线表示运动状态,下横线表示停止状态,横线长短表示间隔时间。可以简单理解为上一动作启动多长时间后下一动作启动。

举例:利用气缸做一个简易的机械手,将物体从A点夹持搬运到B点,A、B两点间的距离为300毫米,Z向行程是30毫米,利用时序图分析其C/T。

时序图绘制步骤

(1)结构示意图

在结构示意图中标注每个运动机构的名称。如图1。

绘制时序图软件(设备时序图的绘制方法)(1)

(2)动作分解:

将机构动作进行分解,动作和动作顺序标识出来。便于检查动作有无遗漏、动作顺序是否正确。

如图2,此图可在纸上徒手绘制。

绘制时序图软件(设备时序图的绘制方法)(2)

(3)时序图绘制:

坐标法一般采用CAD进行绘制比较方便,图纸空间足够大,时间可以划分得很细和精准。如图3,图中序号可不标出。

绘制时序图软件(设备时序图的绘制方法)(3)

(4)从图中可以看出,机械手的C/T为2.4 秒。

也可简化为如下图。

绘制时序图软件(设备时序图的绘制方法)(4)

坐标法的其它绘制方法

同样采用坐标法,我们将纵轴动作名称改为机构名称,同一机构名称出现一次,按机构第一次动作的先后自下往上排列,上横线表示动作,下横线表示停止动作及保持之前的机构状态。如图4。

绘制时序图软件(设备时序图的绘制方法)(5)

同样从图中可以看出机械手的C/T为2.4 秒。

图3和图4相比较,图3动作比较清晰,有利于控制程序的编写,每一个动作对应电磁阀的一个线圈。缺点是机构动作较多时绘制起来比较复杂。图4看起来比图3简洁不少,每一行代表一个机构的完整的动作周期,比较适合机构多、动作较复杂的设备。两种方法虽然图形有差异,绘制时序图的思路一样。

从单一动作来看,有运动和静止两种状态;从机构位置来看有前进、后退、停止三种状态(也可表述为伸出、缩回、停止;上升、下降、停止等)。

在图4方法的基础上,下横线、上横线分别表示机构状态改变前后,包含改变过程及维持改变后的状态。横线的长短表示状态改变的时间及维持状态的时间。如本例下横线分别表示纵向气缸缩回及缩回状态、夹爪气缸打开及打开状态、横移气缸缩回及缩回状态,上横线表示气缸伸出及伸出状态、夹爪气缸夹紧及夹紧状态、横移气缸伸出及伸出状态。如图5,图中序号可不标出。

绘制时序图软件(设备时序图的绘制方法)(6)

此方法绘制时序图可以很容易看出机构处于什么状态,方便写控制程序时了解动作启动时间及保持时间。但动作过程的时间长短不直观,绘制时比较容易出错。

坐标法绘制时序图比较直观,方式多样灵活,可精准绘制。缺点是制作相对比较麻烦,尤其是修改不是很方便,如增减动作或调整时间周期,与之相关连的动作全部要作调整。

时序图的绘制方法 - 表格法:

利用Excel表格来描述设备动作时序的一种方法。列分为动作名称、动作时长、时序图等。与坐标法一样,动作名称需要分解细化完整,同一动作只出现一次。动作名称的排序,以机构实际动作的先后自上往下排列。

动作周期列直接填写完成动作的时间,以秒为单位。时序图部分每列代表最小动作周期,涂色来表示动作及时间长短。

将上例按表格法绘制时序图,如图6。

绘制时序图软件(设备时序图的绘制方法)(7)

与坐标法一样,也有对应的两种表示方法,这里省略。

表格法制作起来比较容易,修改起来也比较方便。比较适合在方案阶段快速制作时序图。也比较适合大型项目的时序图绘制,如图7。

绘制时序图软件(设备时序图的绘制方法)(8)

通过时序分析可以得到C/T,可以很容易发现动作完成耗时最长的工位,我们称之为瓶颈工位(站)。

要提高设备的产能,重点要缩短瓶颈工位的C/T,可以通过功能分解、组合、增加工位等措施来完成。

功能分解,将在一个工位完成的工序分解到两个或多个工位去完成。

功能组合,调整产品的生产工序,对各工站的时间进行调整分配和时间平衡。

对于没法分解的工序,则只有通过增加并行工位数来保证。

做时序图的重点是将机构动作详细分解,在动作名称编写完成后,先要仔细核对,确保准确完整后再进行下一步。再就是确定每个动作的时间周期。时间周期包含动作时间和停止时间,确定动作时间有些是根据经验值,有些则是需要计算。

检查方法:在一个完整的动作周期内,a、所有机构动作有来就有回;b、每一个机构都至少完成一个动作周期。

动作周期根据不同的传动方式,可以通过计算来得到每一个动作完成的时间。在方案设计阶段,结构并没有细化完成,很难获得准确的参数,大多采用粗略估算方法或使用经验值。

以下数据作为方案阶段估算时参考。

(1)气缸:标准速度范围是在50~500米/秒,夹爪按0.2秒计算,行程30mm以下的按0.2秒,行程30~200mm以下按0.5秒计算,大缸径大行程需查表计算。

(2)皮带传输:1.5~6米/分;倍速链传输:2~20米/分;同步带传输:50米/分;

(3)丝杆传输:0.5米/秒;(最大传输速度 = 丝杆导程 * 伺服电机额定转速。要考虑加减速的时间,一般0.15秒。加速度为3m/s2)

(4)齿轮齿条:2米/2;(承载力大,传动精度可达0.1mm,可无限长度对接延续。)

(5)直线马达:5米/秒 (加速度为10G,精度0.004mm)

(6)平面多关节机器人、桌面型四轴机械手:2 秒/循环;并联机械手:1.5 秒/循环;六轴机械手:3秒/循环;

(7)人工取放料:3秒。

注明:该文首发于微信公众号《机械工程文萃》

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