CN107758247A - 一种自动化生产产线与自动化生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能制造领域，公开了一种自动化生产产线与自动化生产方法，其中自动化生产产线包括胚料区域、加工区域、成品区域、输送系统与控制系统，在控制系统的控制下，输送系统将胚料从胚料区域运送至加工区域进行加工，以及将加工完成的成品从加工区域运送至成品区域。本发明通过控制系统与各区域、输送系统的配合自动完成胚料的上料，胚料的加工与成品的转运，可以极大的减少工人的数量，甚至实现无人化车间，从而可以降低企业的人工成本，提高企业的生产效率，减少安全事故的发生率。

Description

一种自动化生产产线与自动化生产方法

技术领域

本发明涉及智能制造领域，尤其是涉及一种可以实现自动化生产的产线与生产方法。

背景技术

传统的制造行业需要数量庞大的工人，比如加工设备需要工人操作与照看，加工的成品需要工人转运至存储区域，未加工的原料/半成品也需要由工人搬运至加工区域，然而人工生产的效率受制于工人的素质与经验，难以出现飞跃式的提升；同时，随着人工成本的增加，企业的负荷也在迅速上升，劳动性密集产业面临转型升级的压力；此外，工人大范围、深度的参与至具体的生产活动中也很容易引发安全事故。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种自动化生产产线，用于解决现有劳动性密集产业人工成本高、生成效率低、容易引发安全事故等问题。

本发明还提供了一种自动化生产方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自动化生产产线，包括胚料区域、加工区域、成品区域、输送系统与控制系统，在控制系统的控制下，输送系统将胚料从胚料区域运送至加工区域进行加工，以及将加工完成的成品从加工区域运送至成品区域。

作为上述方案的进一步改进方式，输送系统包括可在加工区域与胚料区域，以及加工区域与成品区域之间往复运动的移料小车。

作为上述方案的进一步改进方式，加工区域内设有加工单元，加工单元包括上下料机器人以及至少两台加工设备，上下料机器人用于接受来自输送系统的胚料，并将胚料转移至加工设备上，以及获取加工完成的加工单元，并将其转移至输送系统。

作为上述方案的进一步改进方式，同一加工单元内至少有两台加工设备的加工行程错开，上下料机器人基于错开的加工行程不间断的实现上下料操作。

作为上述方案的进一步改进方式，上下料机器人包括机械臂以及驱动机械臂往复移动的动力装置，同一加工单元内的加工设备分布在机械臂位移行程的两侧。

作为上述方案的进一步改进方式，动力装置为直线电机。

作为上述方案的进一步改进方式，上下料机器人还包括胚料载物台与成品载物台，胚料载物台、成品载物台与机械臂同步运动。

作为上述方案的进一步改进方式，还包括定位模组，定位模组包括载物平台、驱动装置与定位装置，载物平台的对角线的两端各设有定位装置，定位装置可在驱动装置的驱动下沿载物平台的对角线运动，其中，定位装置包括分别沿载物平台相邻两侧边分布的第一定位件与第二定位件。

作为上述方案的进一步改进方式，还包括料架，料架包括机架、第一限位杆与第二限位杆，第一限位杆与第二限位杆相互平行且水平安装在机架之上，第一限位杆位于第二限位杆的上方，且第一限位杆朝向第二限位杆的一侧设有若干水平的第一凹槽，第二限位杆上朝向第一限位杆的一侧对应第一凹槽设有若干竖直的第二凹槽。

一种自动化生产方法，其包括以下步骤，

S10规划胚料区域、加工区域与成品区域，其中胚料区域用于存放待加工的胚料，加工区域用于实现对胚料的加工，成品区域用于放置加工完成的成品；

S20设置可以实现胚料在胚料区域与加工区域之间转移，以及成品在加工区域与成品区域之间转移的输送系统；

S30设置控制系统，基于控制系统的统一调控，输送系统实现胚料与成品的定点投送。

本发明的有益效果是：

本发明通过控制系统与各区域、输送系统的配合自动完成胚料的上料，胚料的加工与成品的转运，可以极大的减少工人的数量，甚至实现无人化车间，从而可以降低企业的人工成本，提高企业的生产效率，减少安全事故的发生率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一个实施例的整体布局示意图；

图2是本发明加工单元的布局示意图；

图3是本发明上下料机器人一个实施例的立体示意图；

图4是图3中A向的局部示意图；

图5是本发明定位模组一个实施例的立体示意图；

图6是本发明定位模组一个实施例的分解示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

参照图1，示出了本发明一个实施例的整体布局示意图，图中虚线框仅起到标识范围的作用。如图所示，自动化生产产线包括加工区域1、输送系统2、胚料区域3、成品区域4与控制系统。其中，在控制系统的控制下，输送系统2将胚料从胚料区域3运送至加工区域1进行加工，并将加工完成的成品运送至成品区域4，从而实现胚料上料、加工与成品入库的自动化，全过程中由控制系统统一调配，可以极大的减少工人的数量，甚至可以实现无人生产，有助于降低人工成本，减少安全事故的发生。

本发明的产线可以适用于各个行业，本发明对此不做限定，本实施例中优选以手机的玻璃盖板为例进行说明。

本实施例中的产线依托于厂房，将厂房划分为上述的胚料区域3、加工区域1与成品区域4，其中加工区域1内设有若干的加工单元，具体地，每一列加工单元均为生产总线中的一条分支生产线，如图1所示，本实施例的加工区域1共有六条分支生产线，其中第一条分支生产线与第二条分支生产线之间，第三条分支生产线与第四条分支生产线之间，第五条分支生产线与第六条分支生产线之间以及各分支生产线的两端均留有通道，以供下述的移料小车进行移动。

每一加工单元均包括上下料机器人100以及至少两台加工设备200，上下料机器人100用于接受来自输送系统2的胚料，并且胚料转移至加工设备200上，以及获取加工完成的加工单元，并将其转移至输送系统2，即一台上下料机器人100可以对应多台加工设备，有助于节省机器人的成本。

具体地，基于机器人行程与工作效率等方面的考虑，本实施例采用一台上下料机器人100对应四台加工设备200的布局方式，参照图2，四台加工设备200分布在上下料机器人100位移行程的两侧。优选地，加工设备200背向上下料机器人100，即上下料机器人100通过设备的背面和侧面进行上下料操作，以使在特殊情况出现时可以随时进行人工干预，便于设备的检修。

参照图3、图4，图3示出了本发明上下料机器人一个实施例的立体示意图，图4是图3中A向的局部示意图，图3中隐藏了机械臂一侧的载物台。如图所示，上下料机器人包括机械臂110与驱动机械臂110往复移动的动力装置，驱动装置可以采用传统的电机-丝杆传动系统，然而由于加工设备之间的间距较长(如5至8米)，电机-丝杆驱动系统的位移行程难以实现大距离的移动(行程受限于丝杆的长度，而目前的加工能力无法生产超长的丝杆)，基于此，本实施例中优选采用直线电机作为动力装置。

具体地，直线电机作包括基座120、滑轨130、滑块140、初极150与次极160。基座120作为主要的承载结构，其上并列设置有沿基座120长度方向延伸的滑轨130与初极150，其中机械臂110通过滑块140与滑轨130连接，从而使得机械臂110可以沿初极150的长度方向自由的滑动。

本实施例中采用初极150固定而次极160运动的方式，当通电后，次极160在电磁力的作用下带动机械臂110沿初极150的长度方向运动。由于直线电机的初极可以任意拼接，故可以突破丝杆的长度限制，极大地增加机器人的行程，使得一台移料机械人可以在多个工位之间往复，满足多工位的移料需求。

优选地，本发明还包括有与次极160固定连接的载物台170，具体地，次极160与安装座180固定连接，安装座180再与载物台170、机械臂110主动连接。进一步地，载物台170分布在机械臂110的两侧，分别作为胚料载物台与成品载物台。移料机器人在不同工位之间移动，将加工完成的成品放置在成品载物台上，并将等待加工的胚料从胚料载物台转移至加工设备上，从而实现生产活动的不间断进行。

同一加工单元内至少有两台加工设备200的加工行程错开，上下料机器人100基于错开的加工行程不间断的实现上下料操作，通过合理安排各加工设备的加工节拍，可以使得各加工设备的上下料时间点相互衔接，进一步保证生产活动的不间断进行。

此外，为适应玻璃盖板等板材的移料上下料机器人100还包括未示出的吸料吸盘，吸料吸盘设置在机械臂110的执行末端。通常情况下玻璃盖板在加工时处于水平状态，加工完成后需要在竖直状态下存放，基于此，本发明还设置有气缸等动力装置，其可以驱动吸料吸盘相对机械臂110转动，从而在移料过程中带动吸附的玻璃盖板从水平状态旋转至竖直状态。

机械臂110可以采用公知技术，如三轴机械臂、五轴机械臂或者六轴机械臂等，本发明对此不做限定。

输送系统2包括可在加工区域1与胚料区域，以及加工区域1与成品区域之间往复运动的移料小车。移料小车优选采用AGV小车，为配合AGV小车的使用，本发明优选还设有对AGV小车进行导向的轨道，所称的轨道包括但不限于实体的轨道，或者是画在地面上的起导引作用的路标。轨道经过每一个加工单元内。AGV小车受到控制系统的整体调配，当某一加工单元的胚料不足或者成品达到一定数量后，加工单元向控制系统发出信号，控制系统接受到信号后选择空闲的AGV小车移送胚料或者成品。

相应地，本发明还设置有AGV小车的等待区域与充电区域，其均可以采用公知技术，本发明对此不做赘述。

本发明优选还设有定位模组，实现产品在上料、下料时的定位。参照图4、图6，分别示出了本发明定位模组一个实施例的立体示意图与分解示意图。如图所示，定位模组包括载物平台310、驱动装置320与定位装置330，其中载物平台310用于承载待定位的物料，定位装置330在驱动装置320的驱动下对物料进行定位。

载物平台310优选为矩形的台板，其用于承载物料的表面上设置有真空吸附孔，以在物料定位后对物料进行固定。

具体地，驱动装置320在本实施例中优选采用伸缩气缸，伸缩气缸的缸体321安装在载物平台310的下方，其上沿载物平台310对角线的两端各伸出一驱动轴322，驱动轴322与载物平台310的对角线平行，并可以沿对角线的方向往复伸缩。

缸体321上还设有导向孔323，导向孔323与驱动轴322平行，本实施例中驱动轴322的两侧各设有一导向孔323。

定位装置330包括第一定位件331、第二定位件332与安装座333。安装座333与伸缩气缸的驱动轴322固定连接，其上沿载物平台310的相邻两侧边分别伸出有第一伸出臂与第二伸出臂，其中第一定位件331与第一伸出臂固定连接，第二定位件332与第二伸出臂固定连接，即第一定位件331与第二定位件332也分别沿载物平台310的相邻两侧边分布。

本实施例中的定位件优选采用定位块，各定位块朝向载物平台310一侧的竖直平面作为定位面。

此外，由于玻璃盖板等物料通常为矩形，故第一定位件331与第二定位件332优选相互垂直。

安装座333上还设置有导向杆334，导向杆334与驱动轴322平行，其插接在导向孔323内并可沿孔滑动，从而对定位装置330进行导向。

导向杆334的导向表面优选设有镀铬层，以增强导向杆334的耐磨性能。为进一步避免导向杆334与驱动轴322受到外界的损坏，本实施例还设置有包覆在驱动轴322与导向柱340外侧的可伸缩的保护罩340。

本发明在载物平台310对角线的两端各设有一定位装置330，两端定位装置330的第一定位件331与第二定位件332分别与物料的各侧边对应，如此，当定位装置330在驱动装置320的驱动下沿载物平台310的对角线运动时，可以对物料的各侧边实现定位，即实现物料的多向定位。

在本实施例中，驱动装置320通过带有两根驱动轴的伸缩气缸实现两端定位装置330的同步运动，进而实现定位装置330对物料各侧边的同步定位。当然，驱动装置320也可以是数量与定位装置330对应的单驱动轴气缸，单驱动轴气缸独立驱动对应的定位装置330运动。

此外，本发明还包括有用于存在物料的料架，料架可以放置在胚料区域、成品区域、AGV小车、胚料载物台、成品载物台、加工设备等不同位置。料架包括机架、第一限位杆与第二限位杆，其中第一限位杆与第二限位杆相互平行且水平安装在机架之上，第一限位杆位于第二限位杆的上方，且第一限位杆朝向第二限位杆的一侧设有若干水平的第一凹槽，第二限位杆上朝向第一限位杆的一侧对应第一凹槽设有若干竖直的第二凹槽。放置时，玻璃盖板呈竖直状态，其底边位于第二凹槽内，侧边则位于对应的第一凹槽内。

优选地，料架包括有两根相互平行的第一限位杆，以同时对玻璃盖板的相对两侧边进行抵持，彻底限制玻璃盖板沿水平方向上的移动。

机架上设有作为第一锁止结构的螺母与竖直的第一滑槽，螺母旋在第一限位杆的两端，当螺母旋松时，第一限位杆可沿第一滑槽沿竖直方向滑动，以适应不同高度的玻璃盖板。

机架上还设有水平的第二滑槽，第二限位杆的两端同样旋有螺母，当螺母旋松时，第二限位杆可沿第二滑槽沿水平方向滑动。此外，如果设置两根第一限位杆，则至少有一根第一限位杆可以沿第二滑槽沿水平方向滑动，以适应不同长度的玻璃盖板。

基于上述，本发明的具体工作流程为：产品在加工区域1内的加工设备上进行冲压加工，同时，对应该加工设备的分支流水线上装载有载具，载具从分支流水线的上料端(也即远离主流水线的一端)向分支流水线的下料端(也即靠近主流水线的一端)运动，经过加工设备时机械手将冲压完成的产品放入载具中，放置有产品的载具汇总至主流水线，然后由主流水线运送至清洗烘干设备进行清洗与清洗后的烘干。经过清洗烘干后的产品再由主流水线运送至中转平台，在此产品与载具分离，产品通过主流水线进一步运送至成品区域200进行后续的检测与打包，中转平台上的载具则通过AGV小车运送至各分支流水线的上料端，再次参与循环。

在上述的加工过程中，控制系统对各设备、装置进行整体的控制，如不同的加工设备可能加工不同的产品，相应的胚料也会有所区别，控制系统可以控制AGV小车将所需的胚料准确的运送至相应的加工设备处，有助于提高效率，实现物料的精准投放；又比如，控制系统可以对上述加工设备、机器人、AGV小车等的实时动作进行监控，根据加工产品的不同，对各设备的加工工序进行配置调度，从而满足不同产品不同工序的加工需求，实现产线柔性化；此外，控制系统还可以监控各设备的健康情况，在设备故障时及时报修。

本发明还公开了一种自动化生产方法，其包括以下步骤，

S10在厂房内规划胚料区域、加工区域与成品区域，其中胚料区域用于集中存放待加工的胚料；加工区域放置加工设备与上下料机械手，用于实现对胚料的加工；成品区域用于集中放置加工完成的成品。

S20设置可以实现胚料在胚料区域与加工区域之间转移，以及成品在加工区域与成品区域之间转移的输送系统，输送系统可以采用AGV小车或者传送带，本发明中优选采用AGV小车，以提高输送物料的灵活性。

S30设置控制系统，基于控制系统的统一调控，输送系统实现胚料与成品的定点投送。

以上是对本发明的较佳实施进行的具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种自动化生产产线，其特征在于，包括胚料区域、加工区域、成品区域、输送系统与控制系统，在所述控制系统的控制下，所述输送系统将胚料从所述胚料区域运送至所述加工区域进行加工，以及将加工完成的成品从所述加工区域运送至所述成品区域。

2.根据权利要求1所述的自动化生产产线，其特征在于，所述输送系统包括可在所述加工区域与胚料区域，以及所述加工区域与成品区域之间往复运动的移料小车。

3.根据权利要求1所述的自动化生产产线，其特征在于，所述加工区域内设有加工单元，所述加工单元包括上下料机器人以及至少两台加工设备，所述上下料机器人用于接受来自所述输送系统的胚料，并将所述胚料转移至所述加工设备上，以及获取加工完成的成品，并将其转移至所述输送系统。

4.根据权利要求3所述的自动化生产产线，其特征在于，同一所述加工单元内至少有两台所述加工设备的加工行程错开，所述上下料机器人基于错开的加工行程不间断的实现上下料操作。

5.根据权利要求4所述的自动化生产产线，其特征在于，所述上下料机器人包括机械臂以及驱动所述机械臂往复移动的动力装置，同一所述加工单元内的所述加工设备分布在所述机械臂位移行程的两侧。

6.根据权利要求5所述的自动化生产产线，其特征在于，所述动力装置为直线电机。

7.根据权利要求5所述的自动化生产产线，其特征在于，所述上下料机器人还包括胚料载物台与成品载物台，所述胚料载物台、成品载物台与所述机械臂同步运动。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的自动化生产产线，其特征在于，还包括定位模组，所述定位模组包括载物平台、驱动装置与定位装置，所述载物平台的对角线的两端各设有所述定位装置，所述定位装置可在所述驱动装置的驱动下沿所述载物平台的对角线运动，其中，所述定位装置包括分别沿所述载物平台相邻两侧边分布的第一定位件与第二定位件。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的自动化生产产线，其特征在于，还包括料架，所述料架包括机架、第一限位杆与第二限位杆，所述第一限位杆与第二限位杆相互平行且水平安装在所述机架之上，所述第一限位杆位于所述第二限位杆的上方，且所述第一限位杆朝向所述第二限位杆的一侧设有若干水平的第一凹槽，所述第二限位杆上朝向所述第一限位杆的一侧对应所述第一凹槽设有若干竖直的第二凹槽。

10.一种自动化生产方法，其包括以下步骤，

S10规划胚料区域、加工区域与成品区域，其中胚料区域用于存放待加工的胚料，加工区域用于实现对胚料的加工，成品区域用于放置加工完成的成品；

S20设置可以实现胚料在胚料区域与加工区域之间转移，以及成品在加工区域与成品区域之间转移的输送系统；

S30设置控制系统，基于控制系统的统一调控，输送系统实现胚料与成品的定点投送。