CN109491333B - 弹性混线自动化加工设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种弹性混线自动化加工设备，该设备包括运算装置、多个用以承载待加工工件的料盘、多个用以承载刀具的刀盘、识别装置、送料装置、送料识别单元、输送装置及至少一工具机；运算装置具有人机接口及内存，内存储存多个加工工序信息，各加工工序信息包括量测指令及加工指令；各料盘具有一与其单独匹配的料盘识别单元；各刀盘具有一与其单独匹配的刀盘识别单元；识别装置、送料装置、送料识别单元、输送装置及工具机分别与运算装置信号连接，且送料装置承载料盘及刀盘。

Description

弹性混线自动化加工设备及方法

技术领域

本发明是关于一种程控系统，特别是指一种用以弹性混线自动化加工的设备。

背景技术

CNC等加工作业过往大量仰赖操作员的人为操作，作业成本较高，且人员训练周期长，以致于产能不易快速成长。

少部分大型CNC加工业者会将其产线自动化，然而其生产弹性较低，通常仅适用于特定规格产品的大量生产，而无法支持多样、少量产品的小规模生产作业，且同一条自动化产线通常无法在短时间内进行不同规格产品的加工作业，其中一个原因在于，过往CNC自动化生产系统在配合大量生产的情况下，并未特别就工件、刀具与加工程序的匹配作业多做着墨，其生产作业的弹性仍有待提升。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种能提高加工弹性的自动化加工设备及方法。

为了达成上述及其它目的，本发明提供一种弹性混线自动化加工设备，该设备包括运算装置、多个用以承载待加工工件的料盘、多个用以承载刀具的刀盘、识别装置、送料装置、送料识别单元、输送装置及至少一工具机，运算装置具有人机接口及内存，内存储存多个加工工序信息，各加工工序信息包括量测指令及加工指令；各料盘具有一与其单独匹配的料盘识别单元；各刀盘具有一与其单独匹配的刀盘识别单元；识别装置与运算装置信号连接，识别装置用以辨识料盘的料盘识别单元及刀盘的刀盘识别单元，且识别装置通过料盘识别单元及刀盘识别单元辨识料盘及刀盘后，传送识别信号至运算装置，人机接口允许使用者输入指令而将所辨识的料盘及刀盘与其中一加工工序信息进行匹配；送料装置与运算装置信号连接并承载料盘及刀盘；送料识别单元与运算装置连接，用以辨识料盘的料盘识别单元及刀盘的刀盘识别单元；输送装置与运算装置信号连接；工具机与运算装置信号连接；当送料辨识单元辨识料盘识别单元及刀盘识别单元后，将识别结果回传给运算装置，运算装置将与所辨识的刀盘及料盘相匹配的加工工序信息中的量测指令及加工指令传送至工具机，运算装置发出输送信号至输送装置，呼叫输送装置所载有相对应的指令，将送料装置上的刀盘的刀具及载有待加工工件的料盘输送至工具机，工具机根据所接收的量测指令及加工指令对料盘上的待加工工件进行量测及加工。

为了达成上述及其它目的，本发明还提供一种弹性混线自动化加工方法，该方法是应用于一弹性混线自动化加工设备，弹性混线自动化加工设备包括运算装置、多个用以承载待加工工件的料盘、多个用以承载刀具的刀盘、识别装置、送料装置、送料识别单元、输送装置及至少一工具机；运算装置具有人机接口及内存，内存储存多个加工工序信息，各加工工序信息包括量测指令及加工指令；各料盘具有一与其单独匹配的料盘识别单元；各刀盘具有一与其单独匹配的刀盘识别单元；识别装置、送料装置、送料识别单元、输送装置及工具机分别与运算装置信号连接，且送料装置承载料盘及刀盘；

其中，弹性混线自动化加工方法包括下列步骤：

利用识别装置分别读取料盘识别单元及刀盘识别单元以辨识料盘及刀盘后，分别传送一识别信号至运算装置，并利用人机接口输入指令而指定其中一加工工序信息，使运算装置将所辨识的料盘、刀盘及所指定的加工工序等三者进行匹配，并将已匹配的料盘及刀盘送入送料装置；

利用送料识别单元辨识料盘的料盘识别单元及刀盘的刀盘识别单元，并将识别结果回传给运算装置；

运算装置判断送料识别单元所辨识的料盘与所辨识的刀盘是否匹配；

运算装置将与所辨识的刀盘及料盘相匹配的加工工序信息中的量测指令及加工指令传送至工具机；

该运算装置发出一输送信号至该输送装置，用以呼叫该输送装置所载有相对应的指令，将送料装置上的载有待加工工件的料盘及刀盘的刀具输送至工具机；

工具机根据所接收的加工指令对料盘上的待加工工件进行加工。

通过上述设计，本发明允许单一条自动化产线中的多个工具机同时加工不同规格的工件，并只需在一个送料装置进行匹配管理，而且还允许将急单临时插工生产，从而实现高度自动化、生产弹性高、混线生产的管理目的。

有关本发明的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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它的附图。

图1为本发明其中一实施例的示意图；

图2为本发明其中一实施例的流程图；

图3为本发明其中一实施例的加工工序数据库的示意图；

图4为本发明其中一实施例的人机接口，用以显示多个对应于加工工序信息的计算机图像按钮；

图5为本发明其中一实施例的人机接口，使用者点击该计算机图像按钮并产生底色变化，用以表现其与刀盘及料盘其中一者匹配的状态；

图6为本发明其中一实施例的人机接口，使用者点击该计算机图像按钮并再一次产生底色变化，用以表现其与刀盘及料盘另一者匹配的状态；

图7为本发明其中一实施例的平面图，其显示机械手臂将刀盘及料盘自送料装置输送至承载平台；

图8为本发明其中一实施例的平面图，其显示输送装置将刀盘的刀具输送至工具机后，空刀盘留置于承载平台上的态样；

图9为本发明其中一实施例的平面图，其显示输送装置将载有待加工工件的料盘输送至工具机；

图10为本发明其中一实施例的平面图，其显示输送装置将载有已加工工件的料盘及载有刀具的刀盘输送运回送料装置的下料端。

符号说明

10运算装置                       20识别装置

30料盘                           31料盘识别单元

32工件                           40刀盘

41刀盘识别单元                   42刀具

50送料装置                       51送料识别单元

52料盘上料输送带                 53刀盘上料输送带

54下料端                         60输送装置

61轨道                           62机械手臂

63承载平台                       70工具机

具体实施方式

请参考图1、图2，用以说明本发明的弹性混线自动化加工设备其中一实施例的示意图及其工作流程，为了使CNC加工业者的自动化产线达到弹性生产，并允许支持多样规格产品的小规模生产作业，本实施例包括运算装置10、多个用以承载待加工工件32的料盘30、多个用以承载刀具42的刀盘40、识别装置20、送料装置50、送料识别单元51、输送装置60及至少一工具机70。其中运算装置10分别与识别装置20、送料装置50、送料识别单元51、输送装置60及工具机70信号连接。

运算装置10具有人机接口及内存，内存储存多个加工工序信息，各加工工序信息包括量测指令及加工指令。如图3所示，人机接口更包括一加工工序数据库，该数据库可整合工件名称、刀具总数、加工工序信息等信息，并将该等信息储存于内存中，方便使用者有效地简化各程序参数输入流程。在可能的实施方式中，人机接口可为触控屏幕，触控屏幕可呈现给使用者有关机台设备的各项监控数据，让使用者直接于触控屏幕进行参数设定。另外，运算装置10也具有处理器以执行运算功能。

送料装置50具有料盘上料输送带52、刀盘上料输送带53、二送料识别单元51及下料端54，料盘上料输送带52用以承载料盘30，刀盘上料输送带53用以承载刀盘40，各该送料识别单元51分别设于料盘上料输送带52及刀盘上料输送带53的末端，且承载于输送带上的料盘30及刀盘40可被依序输送至输送带末端，亦即，送料装置50上可同时承载多组等待加工的工件；下料端54用以承载已完成加工程序的料盘30及刀盘40。在可能的实施方式中，送料识别单元可为但不限于条形码扫描仪。

各料盘30具有与其单独匹配的料盘识别单元31，各刀盘40具有与其单独匹配的刀盘识别单元41。在可能的实施方式中，料盘识别单元及刀盘识别单元可为但不限于二维条形码作为识别的卷标，该等卷标可预先粘贴于对应的刀盘或料盘上，例如粘贴于料盘或刀盘朝向输送带末端的前侧面。通过所述刀盘/料盘识别单元，每个刀盘及料盘都可以被单独识别，而且，刀盘/料盘识别单元不直接对应于工件/刀具，其好处在于，允许刀盘及料盘可用于多次载运不同的工件及刀具而不必更换刀盘/料盘识别单元，让生产排程保有弹性。

识别装置20用以辨识料盘30的料盘识别单元31及刀盘40的刀盘识别单元41，在可能的实施方式中，识别装置可为但不限于条形码扫描仪。

输送装置60更包括轨道61、机械手臂62及承载平台63，轨道61至少延伸于送料装置50及工具机70之间，机械手臂62与承载平台63可同步线性位移地滑设于轨道61，承载平台63用以承载料盘30及刀盘40。其中，输送装置60可接收运算装置10所发出的输送信号，藉以呼叫输送装置60预先载有的输送指令中的其中一种输送方式，而后进行搬运作业。

以下说明本实施例的工作方式。

首先先将待加工工件32及其相对应的刀具42分别装载至料盘30及刀盘40。在可能的实施方式中，料盘具有多个个不同的工件定位孔，利用螺杆来分别螺合待加工工件及工件定位孔，藉以将待加工工件固设于料盘上。另外，刀盘上面则可设有多个可容置刀具的刀座，操作者可依加工需求而将对应的刀具插设于刀座中。

接着，操作者利用人机接口输入加工工序信息，且操作者可操作识别装置20分别读取料盘30的料盘识别单元31及刀盘40的刀盘识别单元41，识别装置20通过料盘识别单元31及刀盘识别单元41辨识料盘30及刀盘41，并分别传送识别信号至运算装置10，使运算装置10将所辨识的料盘30、刀盘40及所指定的加工工序信息等三者进行配对。在可能的实施方式中，使用者输入加工信息后，识别装置辨识料盘识别单元及辨识刀盘识别单元，两者之间的执行顺序可依需求改变。匹配完成后，操作员可将刀盘及料盘送入送料装置。

图4所示，在其中一种实施方式中，人机接口可同时显示多个对应于加工工序信息的计算机图像按钮，当使用者操作识别装置20读取料盘识别单元31或刀盘识别单元41其中一者时，使用者点击与其所相匹配的加工工序信息的计算机图像按钮，此时该计算机图像按钮的底色产生变化，成为如图5所示的状态；而后，使用者通过识别装置20读取料盘识别单元31或刀盘识别单元41另一者，使用者再点击与其所相匹配的加工工序信息的计算机图像按钮，该计算机图像按钮的底色再一次变化，成为如图6所示的状态。根据前述底色变化，有助于操作者快速判断识别成功与否，方便操作。

当料盘30及刀盘40经送料装置50输送至输送带末端时，送料识别单元51识别料盘30的料盘识别单元31及刀盘40的刀盘识别单元41，并将识别结果回传给运算装置10，让运算装置10复验输送带末端的刀盘40及料盘30是否匹配。

当加工工序、刀盘40及料盘30已经过匹配验证后，运算装置10发出输送信号，呼叫输送装置60相对应的输送指令，机械手臂62首先将料盘30及刀盘40移载至承载平台63(如图7所示)，接着，机械手臂62按照刀盘40上刀具的顺序，将刀具42输送至对应的工具机70，且在本实施方式中，空刀盘40留置于承载平台63上，成为如图8所示的状态；如图9所示，输送装置60再根据所接收的输送信号，呼叫输送装置60相对应的输送指令，机械手臂62将送料装置50上载有待加工工件32的料盘30输送至工具机70。另一方面，运算装置10也会将与所辨识的刀盘40及料盘30相匹配的加工工序信息中的加工指令传送至工具机70，工具机70根据所接收的加工指令对料盘30上的待加工工件32进行加工。

工具机进行加工前，一般会进行归零校正。因此工具机70更包括量测单元，当载有待加工工件32的料盘30及刀具42通过机械手臂62置妥于工具机70后，量测单元接收加工工序信息里的量测指令，检测待加工工件32的位置及刀具42的规格，确认加工坐标原点。此外，若量测到明显不符合规格的待加工工件或刀具，则工具机可回传下料信息给运算装置10并停止加工。

当工具机70完成工件32加工后，输送装置60将载有已加工工件32的料盘30及刀具42卸载至承载平台63，并输送运回送料装置50的下料端54，成为如图10所示的状态。在其它可能的实施方式中，输送装置可将载有已加工工件的料盘及刀盘转送至另一加工设备或输送带。

通过上述设计，在同一条自动化产线中，操作员可通过工件、刀具与加工程序的匹配作业排定多个不同的加工程序，让单一条生产线可同时支持混线生产，并保留临时插工的弹性，藉此减少生产时间，并提高该生产线的使用效率。

以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本发明技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本发明技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本发明内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本发明实质相同的技术或实施例。

Claims (10)

1.一种弹性混线自动化加工设备，其特征在于，包括：

一运算装置，具有一人机接口及一内存，该内存储存多个加工工序信息，各该加工工序信息包括一量测指令及一加工指令；

多个用以承载待加工工件的料盘，各该料盘具有一与其单独匹配的料盘识别单元；

多个用以承载刀具的刀盘，各该刀盘具有一与其单独匹配的刀盘识别单元；

一识别装置，与该运算装置信号连接，该识别装置用以辨识所述料盘的料盘识别单元及所述刀盘的刀盘识别单元，且该识别装置通过所述料盘识别单元或所述刀盘识别单元辨识所述料盘及所述刀盘，传送识别信号至该运算装置，该人机接口允许使用者输入指令，而将所辨识的料盘及刀盘与其中一加工工序信息进行匹配；

一送料装置，与该运算装置信号连接，该送料装置承载所述料盘及刀盘；

二送料识别单元，分别与该运算装置信号连接，该二送料识别单元分别用以辨识所述料盘的料盘识别单元及所述刀盘的刀盘识别单元；

一输送装置，与该运算装置信号连接；

至少一工具机，与该运算装置信号连接；

其中，该二送料识别单元用以辨识所述料盘的料盘识别单元及所述刀盘的刀盘识别单元，并将识别结果回传给该运算装置，该运算装置将与所辨识的刀盘及料盘相匹配的加工工序信息中的加工指令传送至工具机，该运算装置并发出一输送信号至该输送装置，该输送装置将送料装置上的刀盘的刀具及载有待加工工件的料盘输送至工具机，该工具机根据所接收的加工指令对料盘上的待加工工件进行量测及加工。

2.如权利要求1所述的弹性混线自动化加工设备，其特征在于，该送料装置具有一料盘上料输送带、一刀盘上料输送带，该料盘上料输送带承载所述料盘，该刀盘上料输送带承载所述刀盘，该所述二送料识别单元分别设于该料盘上料输送带及该刀盘上料输送带的末端。

3.如权利要求1所述的弹性混线自动化加工设备，其特征在于，该输送装置更包括一轨道及一机械手臂，该轨道至少延伸于该送料装置及该工具机之间，该机械手臂可移动地设于该轨道。

4.如权利要求3所述的弹性混线自动化加工设备，其特征在于，该输送装置更包括一承载平台，该承载平台可移动地设于该轨道，并与该机械手臂连动，该承载平台用以承载所述料盘及刀盘。

5.一种弹性混线自动化加工方法，其特征在于，是应用于一弹性混线自动化加工设备，该弹性混线自动化加工设备包括一运算装置、多个用以承载待加工工件的料盘、多个用以承载刀具的刀盘、一识别装置、一送料装置、二送料识别单元、一输送装置及至少一工具机；该运算装置具有一人机接口及一内存，该内存储存多个加工工序信息，各该加工工序信息包括一量测指令及一加工指令；各该料盘具有一与其单独匹配的料盘识别单元；各该刀盘具有一与其单独匹配的刀盘识别单元；该识别装置、该送料装置、该二送料识别单元、该输送装置及该工具机分别与该运算装置信号连接，且该送料装置承载所述料盘及刀盘；

其中，该弹性混线自动化加工方法包括下列步骤：

利用该识别装置分别读取所述料盘识别单元及刀盘识别单元以辨识所述料盘及刀盘后，分别传送一识别信号至该运算装置，且利用该人机接口输入指令而指定一加工工序信息，使该运算装置将所辨识的料盘、刀盘及所指定的加工工序等三者进行匹配，并将已匹配的料盘及刀盘送入送料装置；

利用该二送料识别单元分别辨识所述料盘的料盘识别单元及所述刀盘的刀盘识别单元，并将识别结果回传给该运算装置；

该运算装置判断送料识别单元所辨识的料盘与所辨识的刀盘是否匹配；

该运算装置将与所辨识的刀盘及料盘相匹配的加工工序信息中的量测指令及加工指令传送至工具机；

该运算装置发出一输送信号至该输送装置，用以呼叫该输送装置所载有相对应的指令，该输送装置将送料装置上的刀盘的刀具及载有待加工工件的料盘输送至该工具机；

该工具机根据所接收的加工指令对料盘上的待加工工件进行加工。

6.如权利要求5所述的弹性混线自动化加工方法，其特征在于，该加工工序信息更包括一量测指令，该工具机更包括至少一量测单元，在工具机对待加工工件进行加工之前更包括下列步骤：

该运算装置将与所辨识的刀盘及料盘相匹配的加工工序信息中的量测指令传送至工具机，该量测单元对输送至该工具机内的刀具及工件进行量测，并进行归零校正。

7.如权利要求5所述的弹性混线自动化加工方法，其特征在于，该送料装置具有一料盘上料输送带及一刀盘上料输送带，该料盘上料输送带承载所述料盘，该刀盘上料输送带承载所述刀盘。

8.如权利要求7所述的弹性混线自动化加工方法，其特征在于，该二送料识别单元分别设于该料盘上料输送带及该刀盘上料输送带的末端。

9.如权利要求5所述的弹性混线自动化加工方法，其特征在于，该输送装置更包括一轨道及一机械手臂，该轨道至少延伸于该送料装置及该工具机之间，该机械手臂可移动地设于该轨道。

10.如权利要求9所述的弹性混线自动化加工方法，其特征在于，该输送装置更包括一承载平台，该承载平台可移动地设于该轨道并与该机械手臂连动，该承载平台用以承载所述料盘及刀盘。

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