CN109129019A - 一种小型工件柔性生产线的在线检测装置及其检测方法 - Google Patents

一种小型工件柔性生产线的在线检测装置及其检测方法 Download PDF

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    • B23Q17/20Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring workpiece characteristics, e.g. contour, dimension, hardness

Abstract

本发明公开了一种小型工件柔性生产线的在线检测装置及其检测方法,安装在操控台上,包括物料架、测量机、总控台、上下料机器人、安装在测量机和多个数控机床上的零点定位基座以及与零点定位基座配合使用用于夹持工件的零点定位托盘;测量机与数控机床成线性排列,所述上下料机器人设置在物料架与数控机床之间;所述总控台与上下料机器人、测量机、数控机床座通讯连接;所述物料架、测量机、总控台、上下料机器人以及多个数控机床均安装在工作操控台上;通过测量机在线进行测量比对测量结果,并进行修复,直至合格。本发明有效的解决现有技术中对工件测量时,人工二次装夹的人干预多、效率低,不能将加工过程中的工件进行测量等问题。

Description

一种小型工件柔性生产线的在线检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及工件测试技术领域,具体的说,是一种小型工件柔性生产线的在线检测装置及其检测方法。
背景技术
随着市场竞争的日益激烈,产品生产周期不断缩短、种类日益增加、质量要求更高,相应的产品交货时间要求缩短,以及劳动力成本的增加对制造企业提出了更高的要求:生产过程高柔性、产品质量稳定、提高生产效率、降低生产成本。因此,基于数控机床实现高度自动化、柔性化的柔性加工生产线应运而生,大幅度的提高了生产效率。
产量的大幅度提升后,产品质量的控制显得尤为重要,工件测量成为了产品交付的瓶颈。特别是小型工件加工,机床加工时间短,自动化生产线的加工效率高,在小型工件柔性生产线上的产品转换速率快,研究小型工件柔性生产线的在线检测方法对提高制造业的竞争力具有重要意义。
在线测量通常有两种方式,一种是通过在数控机床上增加测量硬件的测量软件,进行在机测量,但是此种方法有“即是运动员,又是裁判员”的风险,不符合当前质量体系文件。另一种是在生产线是增加测量机等测量设备,进行测量,符合当前质量体系文件要求,但此种方式现有技术中对工件进行测量的测量方案都是将工件从机床上取下,运送至测量室或测量区域,进行离线测量,该过程人工二次装夹,人干预多、效率低,不能将加工过程中的工件进行测量,如果成品件测量时发现问题,可能会导致工件无法修复,会增加废品率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小型工件柔性生产线的在线检测装置及其检测方法,有效的解决现有技术中对工件测量时,人工二次装夹的人干预多、效率低,不能将加工过程中的工件进行测量等问题。
本发明通过下述技术方案实现:
一种小型工件柔性生产线的在线检测装置,与多个数控机床配合使用,安装在操控台上,包括物料架、测量机、总控台、上下料机器人、安装在测量机和多个数控机床上的零点定位基座以及与零点定位基座配合使用用于夹持工件的零点定位托盘;所述测量机与数控机床成线性排列,所述上下料机器人设置在物料架与数控机床之间;所述总控台与上下料机器人、测量机、数控机床座通讯连接;所述物料架、测量机、总控台、上下料机器人以及多个数控机床均安装在工作操控台上。
进一步地,为了更好的实现本发明,所述操控台上设置有用于上下料机器人移动的导轨,所述导轨设置在数控机床与物料架之间。
进一步地,为了更好的实现本发明:所述零点定位托盘靠近零点定位基座的一侧设置有定位销,所述零点定位基座靠近零点定位托盘的一侧设置有用于安装定位销的定位孔。
进一步地,为了更好的实现本发明,所述测量机为三坐标测量机。
一种小型工件柔性生产线的在线检测方法,具体包括以下步骤:
步骤S1:在零点定位托盘建立初始测量坐标系、标识测量系统,并将工件安装在零点定位托盘上;
步骤S2:建立测量子程序库,并在总控台记录零点定位托盘的编号;
步骤S3:操控台上的数控机床对工件进行加工,加工完成后总控台发出加工完毕的信号;
步骤S4:在加工完毕后,总控台控制上下料机器人到相应的机床处抓取零点定位零点定位托盘,并搬运到测量机处,将零点定位托盘:装夹在测量机上的零点定位基座上并锁紧;
步骤S5:总控系统发出信号,启动测量机,测量机调用零点定位托盘对应编号的测量子程序库,进行测量比对;
步骤S6:测量机将测量比对结果反馈给总控系统;
若有工件超差,总控系统报警并控制数控机床停机,等待工艺人员进行故障处理;
若无工件超差,则工件加工合格。
进一步地,为了更好的实现本发明,所述步骤S5具体包括以下步骤:
步骤S51:在将零点定位托盘锁紧在零点定位基座的同时,总控系统向测量机发出信号,调用零点定位托盘对应编号的测量子程序库,对工件孔位进行测量并建立精准测量坐标系;
步骤S52:在精准测量坐标系下对工件外形轮廓及相关工序尺寸进行测量,消除工件的装夹定位误差;
步骤S53:测量结束后,上下料机器人将零点定位托盘放回到物料架上。
进一步地,为了更好的实现本发明,所述步骤S6具体是指:
测量机根据设计要求,将对测量比对结果进行评价并反馈给总控系统;
若测量结果判断工件超差,总控系统发出报警信号并控制相应的数控机床停机,等待工艺人员进行故障处理;
若测量结果判断工件超差不可修复,则直接报废;
若测量结果判断工件超差可修复,根据测量结果的进行完善。
进一步地,为了更好的实现本发明,所述步骤S61中测量机对测量比对结果进行评价并反馈给总控系统的同时,并对测量结果采用色标和文字相结合的方式进行标识,记录在总控系统内,根据需要,可由操作者在总控系统上打印相应的测量报告。
进一步地,为了更好的实现本发明,当工件超差修复完成后,在总控系统上启动加工,上下料机器人将修复工件的对应零点定位托盘搬运至数控机床上进行重新加工,消除二次装夹的定位误差并进行加工;加工完毕后,重复步骤S3到步骤S6的工序,直到加工工件合格。
进一步地,为了更好的实现本发明,所述步骤S3具体是指:总控台根据生产任务规划,控制上下料机器人将指定编号的装有待加工工件的零点定位托盘搬运到指定的数控机床上,数控机床进行工件加工;操控台上的数控机床对工件进行加工,加工完成后总控台发出加工完毕的信号。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
(1)本发明设置有上下料机器人,并通过上下料机器人将工件转运到测量机上进行自动测量,有效的提高了自动化水平;
(2)本发明通过在生产线上的在线测量,有效的对每道工序进行测量,实现过程测量,发现质量问题,可及时纠正,提高工件合格率;
(3)本发明通过零点定位托盘一次夹持工件完成加工和测量,采用相同型号的零点定位系统进行传递,基准统一,消除了二次装夹的定位误差,有效减少测量系统误差。
附图说明
图1为本发明中在线检测装置的结构示意图;
图2为本发明中检测方法的工作流程图;
图3为本发明实施例3中初始测量坐标系的示意图;
其中1-物料架,2-测量机,3-总控台,4-数控机床,5-上下料机器人,51-导轨,6-零点定位托盘, 7-零点定位基座。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1:
本发明通过下述技术方案实现,如图1、图3所示,一种小型工件柔性生产线的在线检测装置,与多个数控机床4配合使用,安装在操控台上,包括物料架1、测量机2、总控台3、上下料机器人5、安装在测量机2和多个数控机床4上的零点定位基座7以及与零点定位基座7配合使用用于夹持工件的零点定位托盘6;所述测量机2与数控机床4成线性排列,所述上下料机器人5设置在物料架1与数控机床4之间;所述总控台3与上下料机器人5、测量机2、数控机床4座通讯连接;所述物料架1、测量机2、总控台3、上下料机器人5以及多个数控机床4均安装在工作操控台上。
需要说明的是,通过上述改进,在测量机2和多个数控机床4上分别安装零点定位基座7;使用时,首先将夹持有工件的零点定位托盘6放在数控机床4通过数控机床4对工件进行加工,加工完毕后,上下料机器人5将夹持有工件的零点定位托盘6转运到测量机2上,测量机2对加工后的工件进行测量检测,测量结束后上下料机器人5将零点定位托盘6放回到物料架1上。
对于测量检测不合格能够修复的产品将再次通过上下料机器人5转运到数控机床4中再次进行加工处理。
本实施例的其他部分与上述实施例相同,故不再赘述。
实施例2:
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化,如图1所示,进一步地,为了更好的实现本发明,所述操控台上设置有用于上下料机器人5移动的导轨51,所述导轨51设置在数控机床4与物料架1之间。
进一步地,为了更好的实现本发明:所述零点定位托盘6靠近零点定位基座7的一侧设置有定位销,所述零点定位基座7靠近零点定位托盘6的一侧设置有用于安装定位销的定位孔。
进一步地,为了更好的实现本发明,所述测量机2为三坐标测量机。
需要说明的是,通过上述改进,优选的,在使用时时操控台上将安装多个并排的数控机床4,多个数控机床4上分别安装有零点定位基座7;通过上述设置使得能够实现对个工件同时加工,并通过三坐标测量机测量检测。
通过上下料机器人5进行零点定位托盘6以及工件的转运,提高了自动化水平;
通过在生产中的在线测量,有效的实现对每道工序进行测量,实现过程测量,发现质量问题,可及时纠正,提高工件合格率。
工件在加工过程中一次装夹完成加工和测量,加工和测量基准采用相同型号的零点定位系统进行传递,基准统一,零点定位系统重复定位精度0.002mm,消除了二次装夹的定位误差,有效减少了测量系统误差。
本实施例的其他部分与上述实施例相同,故不再赘述。
实施例3:
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化,如图2、图3所示,一种小型工件柔性生产线的在线检测方法,具体包括以下步骤:
步骤S1:在零点定位托盘6建立初始测量坐标系、标识测量系统,并将工件安装在零点定位托盘6上;
步骤S2:建立测量子程序库,并在总控台3记录零点定位托盘6的编号;
步骤S3:总控台3根据生产任务规划,控制上下料机器人5将指定编号的装有待加工工件的零点定位托盘6搬运到指定的数控机床4上,数控机床4进行工件加工;操控台上的数控机床4对工件进行加工,加工完成后总控台3发出加工完毕的信号。
步骤S4:在加工完毕后,总控台3控制上下料机器人5到相应的机床处抓取零点定位托盘6,并搬运到测量机2处,将零点定位托盘6:装夹在测量机2上的零点定位基座7上并锁紧;
步骤S5:总控系统发出信号,启动测量机2,测量机2调用零点定位托盘6对应编号的测量子程序库,进行测量比对;
所述步骤S5具体包括以下步骤:
步骤S51:在将零点定位托盘6锁紧在零点定位基座7的同时,总控系统向测量机2发出信号,调用零点定位托盘6对应编号的测量子程序库,对工件孔位进行测量并建立精准测量坐标系;
步骤S52:在精准测量坐标系下对工件外形轮廓及相关工序尺寸进行测量,消除工件的装夹定位误差;
步骤S53:测量结束后,上下料机器人5将零点定位托盘6放回到物料架1上。
进一步地,为了更好的实现本发明,所述步骤S6具体是指:
测量机2根据设计要求,将对测量比对结果进行评价并反馈给总控系统;
若测量结果判断工件超差,总控系统发出报警信号并控制相应的数控机床4停机,等待工艺人员进行故障处理;
若测量结果判断工件超差不可修复,则直接报废;
若测量结果判断工件超差可修复,根据测量结果的进行完善。
步骤S6:测量机2将测量比对结果反馈给总控系统;测量机2对测量比对结果进行评价并反馈给总控系统的同时,并对测量结果采用色标和文字相结合的方式进行标识,记录在总控系统内,根据需要,可由操作者在总控系统上打印相应的测量报告。
若有工件超差,总控系统报警并控制数控机床4停机,等待工艺人员进行故障处理;
若无工件超差,则工件加工合格。
当工件超差修复完成后,在总控系统上启动加工,上下料机器人5将修复工件的对应零点定位托盘6搬运至数控机床4上进行重新加工,消除二次装夹的定位误差并进行加工;加工完毕后,重复步骤S3到步骤S6的工序,直到加工工件合格。
需要说明的是,通过上述改进,
如图2所示,具体工作流程如下:
A、在首次使用零点定位托盘6时,由人工在测量机2上的(X0、Y0)坐标系下,对所有零点定位托盘6进行逐一标定,建立每个工件的初始测量坐标系(X1、Y1)、(X2、Y2)……、(Xn、Yn)的测量子程序库,并在总控系统上记录零点定位托盘6的编号;
B、生产线运转工作,总控台3中的总控系统根据生产任务规划,控制上下料机器人5将指定编号且装有工件的零点定位托盘6搬运到指定的数控机床4上,数控机床4进行工件加工;
C、当数控机床4对工件当前工序加工完成后,向总控系统发出加工完毕信号;
D、总控系统收到加工完毕的信号后,控制上下料机器人5到相应的数控机床4处抓取零点定位托盘6,并搬运到三坐标测量机处,将零点定位托盘6装夹在测量机2上的零点定位基座7上并锁紧;
E、与此同时,总控系统向测量机2发出信号,调用零点定位托盘6对应编号的测量子程序库,对工件孔位进行测量并建立精准测量坐标系;
F、在精准测量坐标系下对工件外形轮廓及相关工序尺寸进行测量,消除工件的装夹定位误差,测量结束后,上下料机器人5将零点定位托盘6放回到物料架1上;
G、在将零点定位托盘6放回到物料架1的同时,三坐标测量机根据设计要求,对测量结果进行评价并反馈给总控系统,并对测量结果采用色标和文字相结合的方式进行标识,记录在总控系统内,根据需要,可由操作者在总控系统上打印相应的测量报告;
若测量结果判断工件超差,总控系统发出报警信号并控制相应的数控机床4停机,等待工艺人员进行故障处理;
若测量结果判断工件超差可修复,工艺人员根据测量结果的进行程序完善,再在总控系统上启动加工,上下料机器人5将可修复工件的对应零点定位托盘6搬运至数控机床4上进行重新加工,基于零点定位系统0.002mm的重复定位精度,消除了二次装夹的定位误差,加工完毕后,重复步骤C到步骤G,直到加工工件合格。从而提高了工件合格率,有效防止了工件批量超差报废。
若不可修复,则直接报废。
所述控制台上设置有识别装置,用于识别不用编号的零点定位托盘6。
上下料机器人5为现有机械结构,对此不在详述其内部结构,控制台为现有技术的PLC控制装置或控制装置。
本实施例的其他部分与上述实施例相同,故不再赘述。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型工件柔性生产线的在线检测装置,与多个数控机床(4)配合使用,安装在操控台上,其特征在于:包括物料架(1)、测量机(2)、总控台(3)、上下料机器人(5)、安装在测量机(2)和多个数控机床(4)上的零点定位基座(7)以及与零点定位基座(7)配合使用用于夹持工件的零点定位托盘(6);所述测量机(2)与数控机床(4)成线性排列,所述上下料机器人(5)设置在物料架(1)与数控机床(4)之间;所述总控台(3)与上下料机器人(5)、测量机(2)、数控机床(4)座通讯连接;所述物料架(1)、测量机(2)、总控台(3)、上下料机器人(5)以及多个数控机床(4)均安装在工作操控台上。
2.根据权利要求1所述的一种小型工件柔性生产线的在线检测装置,其特征在于:所述操控台上设置有用于上下料机器人(5)移动的导轨(51),所述导轨(51)设置在数控机床(4)与物料架(1)之间。
3.根据权利要求2所述的一种小型工件柔性生产线的在线检测装置及其检测方法,其特征在于:所述零点定位托盘(6)靠近零点定位基座(7)的一侧设置有定位销,所述零点定位基座(7)靠近零点定位托盘(6)的一侧设置有用于安装定位销的定位孔。
4.根据权利要求3所述的一种小型工件柔性生产线的在线检测方法,其特征在于,所述测量机(2)为三坐标测量机。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种小型工件柔性生产线的在线检测方法,其特征在于:具体包括以下步骤:
步骤S1:在零点定位托盘(6)建立初始测量坐标系、标识测量系统,并将工件安装在零点定位托盘(6)上;
步骤S2:建立测量子程序库,并在总控台(3)记录零点定位托盘(6)的编号;
步骤S3:操控台上的数控机床(4)对工件进行加工,加工完成后总控台(3)发出加工完毕的信号;
步骤S4:在加工完毕后,总控台(3)控制上下料机器人(5)到相应的机床处抓取零点定位托盘(6),并搬运到测量机(2)处,将零点定位托盘(6):装夹在测量机(2)上的零点定位基座(7)上并锁紧;
步骤S5:总控系统发出信号,启动测量机(2),测量机(2)调用零点定位托盘(6)对应编号的测量子程序库,进行测量比对;
步骤S6:测量机(2)将测量比对结果反馈给总控系统;
若有工件超差,总控系统报警并控制数控机床(4)停机,等待工艺人员进行故障处理;
若无工件超差,则工件加工合格。
6.根据权利要求5所述的一种小型工件柔性生产线的在线检测方法,其特征在于:所述步骤S5具体包括以下步骤:
步骤S51:在将零点定位托盘(6)锁紧在零点定位基座(7)的同时,总控系统向测量机(2)发出信号,调用零点定位托盘(6)对应编号的测量子程序库,对工件孔位进行测量并建立精准测量坐标系;
步骤S52:在精准测量坐标系下对工件外形轮廓及相关工序尺寸进行测量,消除工件的装夹定位误差;
步骤S53:测量结束后,上下料机器人(5)将零点定位托盘(6)放回到物料架(1)上。
7.根据权利要求6所述的一种小型工件柔性生产线的在线检测方法,其特征在于:所述步骤S6具体是指:
测量机(2)根据设计要求,将对测量比对结果进行评价并反馈给总控系统;
若测量结果判断工件超差,总控系统发出报警信号并控制相应的数控机床(4)停机,等待工艺人员进行故障处理;
若测量结果判断工件超差不可修复,则直接报废;
若测量结果判断工件超差可修复,根据测量结果的进行完善。
8.根据权利要求7所述的一种小型工件柔性生产线的在线检测方法,其特征在于:所述步骤S6中测量机(2)对测量比对结果进行评价并反馈给总控系统的同时,并对测量结果采用色标和文字相结合的方式进行标识,记录在总控系统内,根据需要,可由操作者在总控系统上打印相应的测量报告。
9.根据权利要求8所述的一种小型工件柔性生产线的在线检测方法,其特征在于:当工件超差修复完成后,在总控系统上启动加工,上下料机器人(5)将修复工件的对应零点定位托盘(6)搬运至数控机床(4)上进行重新加工,消除二次装夹的定位误差并进行加工;加工完毕后,重复步骤S3到步骤S6的工序,直到加工工件合格。
10.根据权利要求5-9任一项所述的一种小型工件柔性生产线的在线检测方法,其特征在于:所述步骤S3具体是指:总控台(3)根据生产任务规划,控制上下料机器人(5)将指定编号的装有待加工工件的零点定位托盘(6)搬运到指定的数控机床(4)上,数控机床(4)进行工件加工;操控台上的数控机床(4)对工件进行加工,加工完成后总控台(3)发出加工完毕的信号。
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