CN107363561B - 一种自动化焊接生产线综合系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动化焊接生产线综合系统，包括相互通信连接的自动物流子系统、总控子系统、生产信息子系统和用于进行自动及人工作业的作业子系统组；自动物流子系统用于在综合系统中的各子系统之间进行物料运输；总控子系统用于对自动物流子系统、作业系统组及生产信息子系统进行控制；生产信息子系统用于采集综合系统中的各子系统的运作信息，并定期根据该运作信息生成信息报告；作业子系统组用于进行自动及人工焊接作业。本发明有效提高了生产线中的焊接作业效率、产品的产出率及产品质量的稳定性，节省了人力资源成本；其自动化程度高且集成化程度高，能够满足产品多品种、小批量生产。

Description

一种自动化焊接生产线综合系统

技术领域

本发明涉及焊接生产线技术领域，具体涉及一种自动化焊接生产线综合系统。

背景技术

当前公司产品、尤其是地铁产品朝着小批量、多品种生产方式转变，因此也要求对应这些产品的焊接生产线要有足够的柔性能适应公司产品快速换产的需要；焊接生产线的生产组织方式也在发生着变化。

随着公司产业规模、业务范围的不断扩展，产能需求急剧提升，但是存在厂房面积客观不足的情况，出现了、产能提升与厂房面积不足之间的矛盾；同时，部分作业工序，如打磨，作业环境恶劣、劳动强度大，对操作者身心健康影响较大，随着中国人口红利逐渐消失，越来越难招聘到具有打磨技术，能吃苦耐劳，并且能长时间从事该工序作业的人员；而随着产品质量认知、要求的不断提升，以往通过作业人员技能、责任心来保证产品质量，已经难以满足产品质量不断提升的要求；构架焊接过程中存在的产品质量依赖操作人员技能、责任心，现有布局方式单位面积产出率低，操作人员劳动强度大，作业过程参数信息不能记录、难以追述等问题。

因此，如何设计一种能够提高焊接生产线的作业效率、产品的产出率并节省人力资源成本的综合性的生产线系统，是亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种自动化焊接生产线综合系统，有效提高了生产线中的焊接作业效率、产品的产出率及产品质量的稳定性，节省了人力资源成本；其自动化程度高且集成化程度高。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种自动化焊接生产线综合系统，所述综合系统包括：相互通信连接的自动物流子系统、总控子系统、生产信息子系统和用于进行自动及人工作业的作业子系统组；

所述自动物流子系统用于在综合系统中的各子系统之间进行物料运输；

所述总控子系统用于对所述自动物流子系统、作业系统组及生产信息子系统进行控制；

所述生产信息子系统用于采集综合系统中的各子系统的运作信息，并定期根据该运作信息生成信息报告；

所述作业子系统组用于进行自动及人工焊接作业。

进一步地，所述综合系统设置在厂房内，且所述厂房中设有连通所述综合系统中的各子系统的运输通道；

相应的，所述自动物流子系统设置在所述厂房的中心位置处，且所述自动物流子系统包括多个运输车，所述运输车用于经运输通道在综合系统中的各子系统之间进行物料运输。

进一步地，所述总控子系统经通信总线与各子系统进行通信连接，且所述总控子系统中设有PLC控制模块及外部通信接口。

进一步地，所述生产信息子系统包括条码扫描单元、传感单元及终端输入单元；

所述综合系统中的全部子系统中均设有所述条码扫描单元、传感单元及终端输入单元，使得所述生产信息子系统采集综合系统中的各子系统的运作信息，并定期根据该运作信息生成信息报告。

进一步地，所述作业子系统组包括自动作业子系统和人工作业子系统；

所述自动作业子系统和人工作业子系统分别设置在所述自动物流子系统的两侧；

所述自动作业子系统中设有双工位变位机，且所述双工位变位机与所述运输通道连通；

所述人工作业子系统中设有存料台，且所述存料台与所述运输通道连通。

进一步地，所述自动作业子系统包括：根据产品工艺流程顺序设置在所述自动物流子系统一侧的自动组装单元、自动焊接单元、自动打磨单元和自动检测单元；

所述自动组装单元、自动焊接单元、自动打磨单元和自动检测单元与所述自动物流子系统之间的运输通道的路径根据预设的最优物流路径原则分别设置。

进一步地，所述人工作业子系统包括：根据产品工艺流程顺序设置在所述自动物流子系统另一侧的人工组装台位、人工焊接台位、人工打磨台位、探伤焊修台位、调修台位和人工交检台位；

所述人工组装台位、人工焊接台位、人工打磨台位、探伤焊修台位、调修台位和人工交检台位与所述自动物流子系统之间的运输通道的路径根据预设的最优物流路径原则分别设置。

进一步地，所述综合系统还包括：用于替代异常台位的生产线物流以及存放随行夹具的缓冲站；

所述缓冲站与所述自动物流子系统连接，且所述缓冲站与所述总控子系统通信连接。

进一步地，所述综合系统还包括：视频子系统；

所述视频子系统包括均与所述总控子系统通信连接的多个监控设备，且各监控设备分别设置在综合系统中的各子系统中、用于监控工序及设备运行情况。

进一步地，所述综合系统还包括：天车子系统；

所述天车子系统连通各所述双工位变位机与存料台。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种自动化焊接生产线综合系统，一种自动化焊接生产线综合系统，包括相互通信连接的自动物流子系统、总控子系统、生产信息子系统和用于进行自动及人工作业的作业子系统组；自动物流子系统用于在综合系统中的各子系统之间进行物料运输；总控子系统用于对自动物流子系统、作业系统组及生产信息子系统进行控制；生产信息子系统用于采集综合系统中的各子系统的运作信息，并定期根据该运作信息生成信息报告；作业子系统组用于进行自动及人工焊接作业。本发明有效提高了生产线中的焊接作业效率、产品的产出率及产品质量的稳定性，节省了人力资源成本；其自动化程度高且集成化程度高，能够满足产品多品种、小批量生产，解决频繁换产对生产线能力的冲击，适应未来生存模式变化需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种自动化焊接生产线综合系统的一种具体实施方式的结构示意图；

图2是本发明的综合系统中的作业子系统组的一种具体实施方式的结构示意图；

图3是本发明的作业子系统组中自动作业子系统的一种具体实施方式的结构示意图；

图4是本发明的作业子系统组中人工作业子系统的一种具体实施方式的结构示意图；

图5是本发明的一种自动化焊接生产线综合系统的第三种具体实施方式的结构示意图；

图6是本发明的一种自动化焊接生产线综合系统的应用实例中的实物流系统的结构示意图；

图7是本发明的一种自动化焊接生产线综合系统的应用实例中的信息流系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例一提供了一种自动化焊接生产线综合系统的一种具体实施方式，参见图1，所述综合系统具体包括如下内容：

相互通信连接的自动物流子系统、总控子系统、生产信息子系统和用于进行自动及人工作业的作业子系统组。可以理解的是，自动物流子系统、总控子系统、生产信息子系统和作业子系统组之间可以以通信总线的方式通信连接，也可以通过无线通信的方式进行通信连接。

所述自动物流子系统用于在综合系统中的各子系统之间进行物料运输。可以理解的是，自动物流子系统可以为基于有轨制导车辆RGV(Rail Guided Vehicle)的物流系统，RGV小车可用于各类高密度储存方式的仓库，小车通道可设计任意长，可提高整个仓库储存量，并且在操作时无需叉车驶入巷道，使其安全性会更高；在利用叉车无需进入巷道的优势，配合小车在巷道中的快速运行，有效提高仓库的运行效率。

所述总控子系统用于对所述自动物流子系统、作业系统组及生产信息子系统进行控制。可以理解的是，总控子系统可以设置在总控制室内，且总控子系统的硬件处理器中设有可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller)程序，使得总控子系统能够对整个综合系统中的全部单元进行控制及监控。

所述生产信息子系统用于采集综合系统中的各子系统的运作信息，并定期根据该运作信息生成信息报告。可以理解的是，所述生产信息子系统依托于实物设备中的自动物流子系统和作业子系统组，进行生产信息的采集、分析、存储。

所述作业子系统组用于进行自动及人工焊接作业。可以理解的是，所述作业子系统组采用模块化设计，可实现生产线柔性化，满足地铁产品多品种、小批量生产，解决频繁换产对生产线能力的冲击，适应未来生存模式变化需要。

从上述描述可知，本发明的实施例中的自动化焊接生产线综合系统，有效提高了生产线中的焊接作业效率、产品的产出率及产品质量的稳定性；其自动化程度高且集成化程度高，能够满足产品多品种、小批量生产，解决频繁换产对生产线能力的冲击，适应未来生存模式变化需要。

本发明的实施例二提供了上述综合系统的另一种具体实施方式，所述综合系统具体包括如下内容：

所述综合系统设置在厂房内，且所述厂房中设有连通所述综合系统中的各子系统的运输通道；相应的，所述自动物流子系统设置在所述厂房的中心位置处，且所述自动物流子系统包括多个运输车，所述运输车用于经运输通道在综合系统中的各子系统之间进行物料运输。

可以理解的是，自动物流子系统布置在厂房中间，各子系统根据产品工艺流布置在自动物流子系统两侧，台位根据工艺流程以最优的物流路径为原则布置，并使用自动物流子系统(RGV)实现各工位物流的串联。

从上述描述可知，本发明的实施例中的自动化焊接生产线综合系统，通过物流智能化，实现了内部、外部物流的智能化，内部能根据台位作业情况最优物流路径，外部通过设置物料安全期量，并通过公司信息系统，提前反馈生产线物料情况，实现物流效率的最优化。

在一种具体实施方式中，本发明还提供了上述综合系统中总控子系统的一种具体实施方式，所述总控子系统具体包括如下内容：

所述总控子系统经通信总线与各子系统进行通信连接，且所述总控子系统中设有PLC控制模块及外部通信接口。可以理解的是，各子系统通过通信总线与总控子系统通信连接，使用总控子系统中的PLC程序进行控制，且所有控制操作及信息均在总控子系统中进行控制及监控。

可以理解的是，该生产线预留外部接口，可实现与公司上游信息系统，如制造企业生产过程执行系统MES(Manufacturing Execution System)的互联互通，制造企业生产过程执行系统MES可直接给生产线下达生产计划，以及推送相对应的作业文件与作业程序，生产线将生产线信息通过制造企业生产过程执行系统MES上传，实现远程的监控、信息共享。

在一种具体实施方式中，本发明还提供了上述综合系统中生产信息子系统的一种具体实施方式，所述生产信息子系统具体包括如下内容：

条码扫描单元、传感单元及终端输入单元；所述综合系统中的全部子系统中均设有所述条码扫描单元、传感单元及终端输入单元，使得所述生产信息子系统采集综合系统中的各子系统的运作信息，并定期根据该运作信息生成信息报告。

从上述描述可知，本发明的实施例中的自动化焊接生产线综合系统作业程序智能化，生产线通过条码识别方式，对产品进行识别，并根据产品实现作业程序的智能化调用；数据智能化，生产线通过生产信息子系统实现生产信息的大数据处理，并根据处理结构，给工艺人员给出建议，优化工艺；且生产信息子系统的信息化程度高：生产线采用传感、条码识别，实现现场实物流、信息流的采集，并通过生产信息子系统数据处理，实现生产信息的大数据分析，给后续工艺优化、提升及排产安排提供丰富的数据资料。

在一种具体实施方式中，本发明还提供了上述综合系统中作业子系统组的一种具体实施方式，参见图2，所述作业子系统组具体包括如下内容：

所述作业子系统组包括自动作业子系统和人工作业子系统；所述自动作业子系统和人工作业子系统分别设置在所述自动物流子系统的两侧；所述自动作业子系统中设有双工位变位机，且所述双工位变位机与所述运输通道连通；所述人工作业子系统中设有存料台，且所述存料台与所述运输通道连通。

参见图3，所述自动作业子系统包括：根据产品工艺流程顺序设置在所述自动物流子系统一侧的自动组装单元、自动焊接单元、自动打磨单元和自动检测单元；所述自动组装单元、自动焊接单元、自动打磨单元和自动检测单元与所述自动物流子系统之间的运输通道的路径根据预设的最优物流路径原则分别设置。

参见图4，所述人工作业子系统包括：根据产品工艺流程顺序设置在所述自动物流子系统另一侧的人工组装台位、人工焊接台位、人工打磨台位、探伤焊修台位、调修台位和人工交检台位；所述人工组装台位、人工焊接台位、人工打磨台位、探伤焊修台位、调修台位和人工交检台位与所述自动物流子系统之间的运输通道的路径根据预设的最优物流路径原则分别设置。

从上述描述可知，本发明的实施例中的自动化焊接生产线综合系统的自动化率高：生产线实现了侧梁、横梁、接构架自动焊接、侧梁内筋自动组装，侧梁、横梁自动检测、自动打磨以及自动物流，生产线大量自动化设备的应用，让生产线人员减少三分之一以上，大大提升产品质量的稳定性；综合系统的作业效率高：生产线采用自动化设备、多机联动作业方式以及高效的双丝焊接，并采用最优的生产线布置方式以及机器人结构设计方式，大大提升厂房的利用率、提升了单位作业面积的产出率；且柔性化高：生产线工装、夹具，均采用模块化设计，可实现生产线柔性化，满足地铁产品多品种、小批量生产，解决频繁换产对生产线能力的冲击，适应未来生存模式变化需要。

本发明的实施例三提供了上述综合系统的第三种具体实施方式，参见图5，所述综合系统还具体包括如下内容：

用于替代异常台位的生产线物流以及存放随行夹具的缓冲站；所述缓冲站与所述自动物流子系统连接，且所述缓冲站与所述总控子系统通信连接。

视频子系统；所述视频子系统包括均与所述总控子系统通信连接的多个监控设备，且各监控设备分别设置在综合系统中的各子系统中、用于监控工序及设备运行情况。

天车子系统；所述天车子系统连通各所述双工位变位机与存料台。

可以理解的是，本方案不限于采用上述的物流形式，除采用智能天车子系统外，还可以采用空间立体式物流来实现各物理工位的串联。

从上述描述可知，本发明的实施例中的自动化焊接生产线综合系统，有效提高了生产线中的焊接作业效率、产品的产出率及产品质量的稳定性；其自动化程度高且集成化程度高，能够满足产品多品种、小批量生产，解决频繁换产对生产线能力的冲击，适应未来生存模式变化需要。

为进一步的说明本方案，本发明还提供一种自动化焊接生产线综合系统的应用实例，参见图6和图7，所述综合系统具体包括如下内容：

本应用实例由两部分组成，实物流系统的搭建与信息流系统的搭建，信息流系统依托于实物流系统设备、台位进行生产信息的采集、分析、存储。

生产线实物流系统由总控子系统、自动组装单元、自动焊接单元、自动打磨单元、自动检测单元、自动物流子系统、视频子系统、缓冲站、生产信息子系统、存料台、人工组装台位、人工焊接台位、人工打磨台位、探伤焊修台位、调修台位及人工交检台位组成。

自动物流子系统布置在厂房中间，各子系统根据产品工艺流布置在自动物流两侧，台位根据工艺流程以最优的物流路径为原则布置，并使用自动物流子系统(RGV)实现各工位物流的串联，自动作业系统采用双工位变位机，实现生产线的连续作业，人工台位布置存料台，RGV小车将物料放置于存料台，然后通过天车系统运输至各作业单元。

生产线布置缓冲站，用于平衡局部台位出现异常时生产线物流以及存放随行夹具。

生产线布置视频子系统，用于监控关键工序、关键设备运行情况，实现单人多机式的监控。生产线安装生产信息子系统硬件、软件，实现生产线信息流的采集、分析、存储。

以上各子系统通过总线系统，使用PLC程序进行控制，所有控制、信息均可在总控子系统中控制、监控。

生产信息子系统以实物流系统为载体，通过条码扫描技术、设备自带传感技术及终端输入技术，实现各台位信息的信息采集，该生产线主要采集参数如下：

自动设备：人员信息、参数信息、设备信息、异常信息、耗材信息、物料信息。

人工作业台位：人员信息、参数信息、工装信息、工具信息、设备信息、异常信息、耗材信息、物料信息。

探伤焊修台位：人员信息、工具信息、异常信息、耗材信息、物料信息、缺陷信息。

交检台位：人员信息、物料信息、交检信息

以上信息采集后，通过生产信息子系统软件，实现对数据的分析、处理，并最终输出生产表报、异常信息、材料消耗等信息。

该生产线预留外部接口，可实现与公司上游信息系统，如MES系统的互联互通，MES系统可直接给生产线下达生产计划，以及推送相对应的作业文件与作业程序，生产线将生产线信息通过MES系统上传，实现远程的监控、信息共享。

从上述描述可知，本发明的应用实例中的一种自动化焊接生产线综合系统，其有益效果包括：

1、自动化率高：生产线实现了侧梁、横梁、接构架自动焊接、侧梁内筋自动组装，侧梁、横梁自动检测、自动打磨以及自动物流，生产线大量自动化设备的应用，让生产线人员减少三分之一以上，大大提升产品质量的稳定性。

2、效率高：生产线采用自动化设备、多机联动作业方式以及高效的双丝焊接，并采用最优的生产线布置方式以及机器人结构设计方式，大大提升厂房的利用率、提升了单位作业面积的产出率。

3、智能化：物流智能化，生产线通过传感、条码技术，实现了内部、外部物流的智能化，内部能根据台位作业情况最优物流路径，外部通过设置物料安全期量，并通过公司信息系统，提前反馈生产线物料情况，实现物流效率的最优化；作业程序智能化，生产线通过条码识别方式，对产品进行识别，并根据产品实现作业程序的智能化调用；数据智能化，生产线通过生产信息子系统实现生产信息的大数据处理，并根据处理结构，给工艺人员给出建议，优化工艺。

4、柔性化：生产线工装、夹具，均采用模块化设计，可实现生产线柔性化，满足地铁产品多品种、小批量生产，解决频繁换产对生产线能力的冲击，适应未来生存模式变化需要。

5、信息化：生产线采用传感、条码识别，实现现场实物流、信息流的采集，并通过生产信息子系统数据处理，实现生产信息的大数据分析，给后续工艺优化、提升及排产安排提供丰富的数据资料。

可以理解的是，本应用实例通过对各子系统如自动组装、双机焊接、单双丝焊接、自动检测、构架自动焊接、自动打磨及自动物流技术单项技术的公关，以及系统整合(包括物理系统与信息系统)，搭建构架柔性化、信息化生产线方法，解决了构架焊接过程中存在的产品质量依赖操作人员技能、责任心，现有布局方式单位面积产出率低，操作人员劳动强度大，作业过程参数信息不能记录、难以追述等问题；本发明可以节省人力资源成本；提高作业的效率和保证产品质量稳定性，以及提高厂房单位面积的产出率等。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种自动化焊接生产线综合系统，其特征在于，所述综合系统包括：相互通信连接的自动物流子系统、总控子系统、生产信息子系统和用于进行自动及人工作业的作业子系统组；

所述自动物流子系统用于在综合系统中的各子系统之间进行物料运输；

所述总控子系统用于对所述自动物流子系统、作业子系统组及生产信息子系统进行控制；

所述生产信息子系统用于采集综合系统中的各子系统的运作信息，并定期根据该运作信息生成信息报告；

所述作业子系统组用于进行自动及人工焊接作业；

其中，所述总控子系统经通信总线与各子系统进行通信连接，且所述总控子系统中设有PLC控制模块及外部通信接口；

其中，所述生产信息子系统包括条码扫描单元、传感单元及终端输入单元；

所述综合系统中的全部子系统中均设有所述条码扫描单元、传感单元及终端输入单元，使得所述生产信息子系统采集综合系统中的各子系统的运作信息，并定期根据该运作信息生成信息报告；

其中，所述综合系统设置在厂房内，且所述厂房中设有连通所述综合系统中的各子系统的运输通道；

相应的，所述自动物流子系统设置在所述厂房的中心位置处，且所述自动物流子系统包括多个运输车，所述运输车用于经运输通道在综合系统中的各子系统之间进行物料运输；

其中，所述作业子系统组包括自动作业子系统和人工作业子系统；

所述自动作业子系统和人工作业子系统分别设置在所述自动物流子系统的两侧；

所述自动作业子系统中设有双工位变位机，且所述双工位变位机与所述运输通道连通；

所述人工作业子系统中设有存料台，且所述存料台与所述运输通道连通；

其中，所述自动作业子系统包括：根据产品工艺流程顺序设置在所述自动物流子系统一侧的自动组装单元、自动焊接单元、自动打磨单元和自动检测单元；

所述自动组装单元、自动焊接单元、自动打磨单元和自动检测单元与所述自动物流子系统之间的运输通道的路径根据预设的最优物流路径原则分别设置。

2.根据权利要求1所述的综合系统，其特征在于，所述人工作业子系统包括：根据产品工艺流程顺序设置在所述自动物流子系统另一侧的人工组装台位、人工焊接台位、人工打磨台位、探伤焊修台位、调修台位和人工交检台位；

所述人工组装台位、人工焊接台位、人工打磨台位、探伤焊修台位、调修台位和人工交检台位与所述自动物流子系统之间的运输通道的路径根据预设的最优物流路径原则分别设置。

3.根据权利要求1所述的综合系统，其特征在于，所述综合系统还包括：用于替代异常台位的生产线物流以及存放随行夹具的缓冲站；

所述缓冲站与所述自动物流子系统连接，且所述缓冲站与所述总控子系统通信连接。

4.根据权利要求1所述的综合系统，其特征在于，所述综合系统还包括：视频子系统；

所述视频子系统包括均与所述总控子系统通信连接的多个监控设备，且各监控设备分别设置在综合系统中的各子系统中、用于监控工序及设备运行情况。

5.根据权利要求1所述的综合系统，其特征在于，所述综合系统还包括：天车子系统；

所述天车子系统连通各所述双工位变位机与存料台。