CN108608245A - 活塞全自动智能生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞全自动智能生产线，该生产线包括上料区、加工区、下料区、活塞输送线、PLC控制模块和工控机，上料区包括上料台、二维码打标机、机器人Ⅰ和光电开关，加工区包括分别若干台数控机床；每台数控机床上分别设置有机器人Ⅱ，下料区包括检测台、下料台和机器人Ⅲ，检测台上设置有活塞检测机，所述二维码打标机、光电开关、机器人Ⅰ、数控机床、机器人Ⅱ、活塞检测机和机器人Ⅲ分别与PLC控制模块连接，所述PLC控制模块与工控机连接。本发明提高活塞生产效率，减少了人工成本，提高了产品加工可靠性，降低了生产管理难度。

Description

活塞全自动智能生产线

技术领域

本发明属于机械加工自动化领域，具体涉及一种用于发动机活塞机加工生产的全自动智能生产线。

背景技术

活塞作为汽车发动机的心脏，对其生产加工要求十分严格。就目前生产来说，活塞的生产大多为人工或半自动加工生产，由操作工操作数控机床的方式进行生产加工。在这种生产方式的过程中，对每道加工工序的生产都需要人工进行操作和检测，且生产线长时间运行后刀具磨损严重，受人为因素影响，影响活塞的加工精度，由人工检测活塞尺寸精度以及调整刀具。产品最终加工完成后不合格品是在前面哪道工序出现，本可以提前判断并取出，造成了不必要的浪费，不利于产品生产管理和成本控制，这是一个急待解决的问题。人机结合的生产方式产品一致性较差而且生产工序较长，造成很多不必要的浪费。更不利于管理者实现对生产线进行有效管理。

综上所述，现有的活塞加工生产线对于如何高效的完成上述的活塞生产并进行检测，尚缺乏有效的综合解决方案。

发明内容

为了克服上述现有活塞生产线加工技术的不足，本发明提供了一种活塞全自动智能生产线，不仅会提高活塞生产效率，减少了人工成本，提高了产品加工可靠性，降低了生产管理难度。

本发明所采用的技术方案是：

一种活塞全自动智能生产线，该生产线包括上料区、加工区、下料区、PLC控制模块和工控机，所述PLC控制模块与上料区、加工区和下料区连接，所述PLC控制模块与工控机信号连接，所述上料区、加工区和下料区之间通过活塞输送线进行物料转运，所述PLC控制模块与活塞输送线连接，控制活塞输送线的运行与停止。

进一步的，所述上料区包括上料台、二维码打标机、机器人Ⅰ和光电开关，所述PLC控制模块与二维码打标机、机器人Ⅰ和光电开关电连接，通过二维码打标机对活塞毛坯打标二维码，打码的活塞毛坯放置在上料台上，通过机器人Ⅰ将已打标二维码的活塞毛坯件抓取到活塞输送线上，输送至加工区。

进一步的，所述加工区包括若干台设置在活塞输送线一侧的活塞加工数控机床；每台数控机床上分别设置有机器人Ⅱ，所述PLC控制模块与数控机床、机器人Ⅱ连接，通过机器人Ⅱ将活塞输送线的活塞抓取到数控机床上进行加工，并将加工完成后的活塞放置到活塞输送线上，输送至下一活塞加工工序。

进一步的，所述下料区包括检测台、下料台和机器人Ⅲ，所述检测台上设置有活塞检测机，所述PLC控制模块与活塞检测机和机器人Ⅲ连接，通过机器人Ⅲ将加工完成的活塞成品抓取到活塞检测机进行检测，活塞检测机将检测结果回馈给PLC控制模块，控制机器人Ⅲ将检测后的活塞成品放置在下料台上。

进一步的，所述机器人Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上分别设置有视觉捕捉系统，所述视觉捕捉系统包括照明光源、镜头、工业摄像机、图像采集卡和图像处理系统，通过工业摄像机及镜头拍摄活塞件的几何特征和尺寸，所述图像采集卡与工业摄像机连接，采集拍摄的各项数据，并传输至图像处理系统，所述图像处理系统对接收到的数据进行处理，生成动作指令，发送至PLC控制模块，通过PLC控制模块控制相应的机器人进行相应的动作。

进一步的，所述活塞输送线包括伺服电机、链板线和支撑架，所述链板线设置在支撑架上，所述PLC控制模块与伺服电机连接，通过伺服电机带动链板线运动。

进一步的，在所述活塞输送线上设有用于放置活塞件的专用工装，所述专用工装包括底座和承导基座，所述底座通过螺栓安装在活塞输送线上，所述承导基座固定设置在底座上。

进一步的，在活塞输送线的活塞加工工位的两侧设有激光传感器，所述激光传感器与PLC控制模块连接，检测活塞件到达活塞输送线的活塞加工工位的位置信号，并传输至PLC控制模块，通过PLC控制模块控制机器人Ⅱ将活塞件抓取到相应的数控机床上进行加工。

进一步的，所述工控机通过无线通信模块与移动智能终端连接；所述智能移动终端为智能手机或平板电脑。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用机器人设备代替人工作业，提高工件的可靠性和生产效率，生产出的活塞质量高；

(2)本发明采用打标机对每一只活塞在生产前进行了打标二维码，使得可以对生产过程进行全程监控，使得产品有了可追溯性，提高了生产效率，降低了管理成本；

(3)本发明的机器人、视觉系统、数控机床的数控系统、活塞输送线和自动检测机分别与PLC控制柜连接，通过PLC控制柜控制生产线的自动运行，全程不需要人工，节省人工成本，保证安全性和可靠性；

(4)本发明采用数据采集自动化，实现了数据时时更新，自动处理，实现了人工智能管理，为实现智能化、数字化车间管理提供了基础。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是活塞全自动智能生产线结构图；

图2是活塞专用工装结构示意图；

图3是激光传感器安装示意图；

图中，1、上料台，2、打标机，3、机器人，4、数控机床，5、活塞输送线，6、检测台，7、下料台，8、激光传感器，9、PLC控制模块，10、工控机。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有的活塞在加工过程中，工序复杂，需要在加工过程中增加不同的检测的工序，这样就导致在活塞加工过程中增加了工序、设备和人力资源，对活塞和机床管理起来较为繁琐。针对上述问题，本申请提出了一种活塞全自动智能生产线。

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，包括上料区、加工区、下料区、活塞输送线5、PLC控制模块9和工控机10。

所述上料区包括上料台1、二维码打标机2和光电开关，所述上料台1用于存放活塞毛坯，在上料台1的一旁还设置有机器人3，所述PLC控制模块9与二维码打标机2、机器人3、光电开关电连接，通过二维码打标机2对活塞毛坯打标二维码，这样每只活塞就有了身份编号，准确知道生产日期，加工状态；打标二维码的活塞毛坯整齐码放在上料台1上；通过机器人3将上料台1上已打标二维码的活塞毛坯件抓取到活塞输送线5上，输送至加工区。

在活塞毛坯未加工开始前，通过二维码打标机2对每一件活塞毛坯件打标二维码，在整个加工生产过程中，通过扫描二维码可以监控活塞加工的加工时间、工艺生产，以及每只活塞的操作者和班次等；打标二维码的活塞毛坯整齐码放在上料台1上，由机器人3抓取和定位。

所述加工区包括若干台OP10的数控机床4，每台数控机床4与活塞输送线指定的每个活塞加工工位相对应；每台数控机床上分别设置有机器人3，所述PLC控制模块9与数控机床4、机器人3电连接，通过机器人将活塞输送线的活塞加工工位上活塞件抓取到OP10的数控机床上进行加工生产，并将加工完成后的活塞件放置到活塞输送线上，输送至下一活塞加工工位所对应的数控机床。

通过各数控机床4分别用来对活塞生产的每一道工艺进行加工，保证活塞加工过程中的精度和对活塞要求的精度。每加工完成一道工序后，都由机器人3抓取放置在活塞输送线5输送至下一数控机床进行加工，直至全部加工工艺完成，由最后一台数控机床上的机器人3抓取放置在下料区。

在本实施例中，所述数控机床采用现有的OP10的数控机床，其具体结构在本申请中不再赘述。

所述下料区包括检测台6和下料台7，所述下料台7用于存放活塞成品，检测台6设置在整个工艺流程的最后，下料台之前，在检测台6上设置有活塞检测机和机器人，所述PLC控制模块9与活塞检测机、机器人电连接，控制激光检测系统对加工完成的活塞尺寸进行检测，并将检测结果回馈给工控机，所述活塞检测机包括外圆检测、销孔检测、重量检测、环槽检测等；通过机器人将检测后的活塞成品放置在下料台上。

当活塞完成所有的加工工艺后，由活塞检测机对每一个加工完成的活塞尺寸进行检测，检测的结果回馈给PLC控制模块9，从而对数控机床和活塞进行有效的监控和管理。若检测活塞尺寸偏大，则说明机床刀具有磨损状况，PLC控制模块9根据接收到的检测结果向数控机床发送控制信息，机床根据控制信号来自动调整或更换刀具。

在本实施例中，所述活塞检测机采用现有技术结构，在本申请中不再赘述。

在本实施例中，每一台数控机床和上下料台都配有机器人，对活塞毛坯进行抓取和定位，将活塞放置在加工工装或下料区，机器人3将活塞抓取放置在活塞输送线5上的活塞工装上，输送至下一工序指定位置。所述机器人上设置有视觉捕捉系统，所述视觉捕捉系统可以感应活塞的位置，便于机器人对活塞的抓取和定位；所述视觉捕捉系统包括照明光源、镜头、工业摄像机、图像采集卡和图像处理系统，所述照明光源用于给视觉捕捉系统提供光源，所述镜头、工业摄像机、图像采集卡和图像处理系统依次连接，所述工业摄像机及镜头拍摄工件的几何特征和尺寸，所述图像采集卡收集拍摄的各项数据，所述图像处理系统整合、分析和处理收集的各项数据，转化为动作指令通过PLC控制模块9传达至机器人，控制机器人执行相应的动作。

在本实施例中，活塞输送线5置于各数控机床中，由上料台开始，能够使得活塞毛坯工件在加工完成各工序后快速平稳的输送至下一数控机床所对应的活塞加工工位进行抓取和加工。所述活塞输送线5括伺服电机、链板线和支撑架，所述链板线设置在支撑架上，所述PLC控制模块与伺服电机连接，通过伺服电机带动链板线运动。所述链板线由导轨、板链组成，其导轨面为承导面，比较长，支撑和限制运动件，使其只能按给定方向运动。该活塞输送线5具体采用现有的技术结构，在本申请中不再赘述。

所述活塞输送线上设有用于放置活塞件的专用工装，所述专用工装包括底座和承导基座。所述底座通过螺栓安装在输送线上；所述承导基座为梯形，活塞工件经由机器人抓取放置在该工装上，梯形承导基座位于活塞内腔中，使其在输送线上运动过程中避免掉落。

在本实施例中，在活塞输送线指定的活塞加工工位的两侧分别设有激光传感器8，所述激光传感器8与PLC控制模块9连接，检测活塞件到达指定活塞加工工位的位置信号，并传输至PLC控制模块9，通过PLC控制模块9控制机器人抓取活塞进行上下料，将生产过程中的数据进行存储。

在本实施例中，所述PLC控制模块9采用PLC控制柜，所述PLC控制柜是生产线自动化运行的中枢，控制整个生产线的自动运行，通过PLC控制柜对整个生产线的机床的工序进行有序管理，所有的上料视觉系统、数控机床设备的数控系统、活塞检测机、机器人、光电开关分别与PLC控制柜进行连接。所述PLC控制柜采用现有技术结构，在本申请中不再赘述。

所述PLC控制模块9与工控机10连接，采集自动生线运行状态数据传送给工控机；所述工控机通过无线通信模块与移动智能终端连接。工控机能够将活塞加工过程中的每一项数据进行整合。管理者可通过智能移动终端与工控机进行信号连接，这样就可以用手机实现了监测整个生产线流程的每一个具体的数据，便于管理者进行生产线数据分析。所述智能移动终端可为智能手机或平板电脑。

本发明实施案例提出的活塞全自动智能生产线不仅会提高活塞生产效率，减少了人工成本，提高了产品加工可靠性，降低了生产管理难度，为生产线智能系统提供了实时数据分析，不仅可以随时分析产品的合格率，对每道工序的设备管理，真正采用数据化管理，提高了产品的科技含量，通过移动智能终端的运行，管理者随时可以掉看生产现场的情况。实现工厂的智能化管理，无人化、数字化管理成为可能。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种活塞全自动智能生产线，其特征是，包括上料区、加工区、下料区、PLC控制模块和工控机，所述PLC控制模块与上料区、加工区和下料区连接，所述PLC控制模块与工控机信号连接，所述上料区、加工区和下料区之间通过活塞输送线进行物料转运，所述PLC控制模块与活塞输送线连接，控制活塞输送线的运行与停止。

2.根据权利要求1所述的活塞全自动智能生产线，其特征是，所述上料区包括上料台、二维码打标机、机器人Ⅰ和光电开关，所述PLC控制模块与二维码打标机、机器人Ⅰ和光电开关电连接，通过二维码打标机对活塞毛坯件打标二维码，打码的活塞毛坯放置在上料台上，通过机器人Ⅰ将已打标二维码的活塞毛坯件抓取到活塞输送线上，输送至加工区。

3.根据权利要求1所述的活塞全自动智能生产线，其特征是，所述加工区包括若干台设置在活塞输送线一侧的活塞加工数控机床；每台数控机床上分别设置有机器人Ⅱ，所述PLC控制模块与数控机床、机器人Ⅱ连接，通过机器人Ⅱ将活塞输送线的活塞加工工位上待加工活塞件抓取到数控机床上进行加工，并将加工完成后的活塞件放置到活塞输送线上，输送至下一活塞加工工序。

4.根据权利要求1所述的活塞全自动智能生产线，其特征是，所述下料区包括检测台、下料台和机器人Ⅲ，所述检测台上设置有活塞检测机，所述PLC控制模块与活塞检测机和机器人Ⅲ连接，通过机器人Ⅲ将加工完成的活塞成品抓取到活塞检测机进行检测，活塞检测机将检测结果回馈给PLC控制模块，通过机器人Ⅲ将检测后的活塞成品放置在下料台上。

5.根据权利要求1所述的活塞全自动智能生产线，其特征是，所述机器人Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上分别设置有视觉捕捉系统，所述视觉捕捉系统包括照明光源、镜头、工业摄像机、图像采集卡和图像处理系统，通过工业摄像机及镜头拍摄活塞件的几何特征和尺寸，所述图像采集卡与工业摄像机连接，采集拍摄的各项数据，并传输至图像处理系统，所述图像处理系统对接收到的数据进行处理，生成动作指令，发送至PLC控制模块，通过PLC控制模块控制相应的机器人进行相应的动作。

6.根据权利要求1所述的活塞全自动智能生产线，其特征是，所述活塞输送线包括伺服电机、链板线和支撑架，所述链板线设置在支撑架上，所述PLC控制模块与伺服电机连接，通过伺服电机带动链板线运动。

7.根据权利要求1所述的活塞全自动智能生产线，其特征是，在所述活塞输送线上设有用于放置活塞件的专用工装，所述专用工装包括底座和承导基座，所述底座通过螺栓安装在活塞输送线上，所述承导基座固定设置在底座上。

8.根据权利要求1所述的活塞全自动智能生产线，其特征是，在活塞输送线的活塞加工工位的两侧设有激光传感器，所述激光传感器与PLC控制模块连接，检测活塞件到达活塞输送线的活塞加工工位的位置信号，并传输至PLC控制模块，通过PLC控制模块控制机器人Ⅱ将活塞件抓取到相应的数据机床上进行加工。

9.根据权利要求1所述的活塞全自动智能生产线，其特征是，所述工控机通过无线通信模块与移动智能终端连接；所述智能移动终端为智能手机或平板电脑。