CN110503883B - 一种以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备，包括立体仓储站、环形传输站、机器人站、加工中心站、车床加工站、激光雕刻站、装配站和总控站；立体仓储站包括货架和抓取搬运机构；环形传输站包括传输线和若干个安装于传输线上的缓存区，缓存区包括第一RFID读写器和阻挡机构，阻挡机构可阻挡工件或者将工件放行；加工中心站对工件进行铣削加工；车床加工站对工件进行切削加工；激光雕刻站用于对工件表面雕刻图案；装配站用于将密封盖和杯盖依次装配至杯体上，总控站控制立体仓储站、环形传输站、机器人站、加工中心站、车床加工站、激光雕刻站和装配站之间协同运行。

Description

一种以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备

技术领域

本发明属于涉及一种以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备。

背景技术

工业自动化生产线的教学实训设备主要是为高校及学生提供切合实际的模拟生产环境以及应用开发的技术支持。现有的教学实训设备存在以下缺点：1、功能单一，现有的设备所具备的加工制造功能只是生产环境中的某一部分或单一环节，生产环境模拟不完整。2、不具备混单生产条件，现在的实训设备的加工对象都只有一种。

发明内容

本发明的目的是提供一种以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备，以解决现有的教学实训设备功能单一，不具备混单生产条件的问题。

本发明提供了如下的技术方案：

一种以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备，包括立体仓储站、环形传输站、机器人站、加工中心站、车床加工站、激光雕刻站、装配站和总控站；

所述立体仓储站包括货架和抓取搬运机构，所述货架用于存储工件，所述抓取搬运机构用于将工件搬运至所述环形传输站上、或者将工件搬运至货架上；所述工件上写有柔性加工信息；

所述环形传输站包括环形的传输线和若干个安装于所述传输线上的缓存区，所述缓存区包括第一RFID读写器和阻挡机构，所述第一RFID读写器可读取工件上的柔性加工信息是否与该缓存区对应的工作站加工工序相匹配，所述阻挡机构可阻挡工件或者将工件放行；

所述机器人站包含两组机器人手臂和导轨，两组机器人手臂和导轨分布在环形传输站的左右两侧，机器人手臂的末端安装了抓取机构，所述抓取机构可将各个所述缓存区上的加工对象搬运至各个目标加工路径的工作站上；所述总控站连接所述机器人手臂；

所述加工中心站和所述车床加工站位于所述环形传输站的左侧，所述加工中心站对工件进行铣削加工；所述车床加工站对工件进行切削加工；

所述激光雕刻站用于对工件表面雕刻图案，所述工件包括杯体、密封盖和杯盖；所述激光雕刻站包括激光雕刻机和雕刻滑台，所述激光雕刻机固定于雕刻工作台上，所述雕刻滑台可相对于所述激光雕刻机水平移动；所述雕刻滑台包括滑台气缸、平面加工单元和曲面加工单元，所述平面加工单元可固定杯盖，所述曲面加工单元可固定并且旋转杯体，所述滑台气缸可驱动所述平面加工单元或者所述曲面加工单元移动至所述激光雕刻机的正下方；

所述装配站用于将所述密封盖和所述杯盖依次装配至所述杯体上，所述装配站包括杯体装配单元、密封盖供料单元、密封盖装配单元和杯盖装配单元，所述杯体装配单元可固定所述杯体，所述密封盖供料单元可同时存储若干个密封盖并且保持对所述密封盖连续供料，所述密封盖装配单元可将所述密封盖从所述密封盖供料单元装配至所述杯体的杯口内侧，所述杯盖装配单元可将所述杯盖装配至所述杯体上；

所述总控站控制所述立体仓储站、所述环形传输站、所述机器人站、所述加工中心站、所述车床加工站、所述激光雕刻站和所述装配站之间协同运行。

优选的，所述立体仓储站还包括互相平行的毛坯货架和成品货架，所述毛坯货架用于存储毛坯工件，所述成品货架用于存储成品工件，所述毛坯货架和所述成品货架均为多层结构；所述抓取搬运机构平行地位于所述毛坯货架和所述成品货架之间，所述抓取搬运机构包括固定底板、XZ双轴运动模组和手爪机构，所述XZ双轴运动模组安装于所述固定底板上，所述手爪机构安装于所述XZ双轴运动模组的末端，所述XZ双轴运动模组可将所述手爪机构移动至所述XZ双轴运动模组的运动行程对应的竖直平面内的任一坐标点上；所述手爪机构包括旋转电机、滑杆气缸和气动手指，所述气动手指安装于所述滑杆气缸的活塞杆上，所述滑杆气缸固定连接所述旋转电机的输出轴，所述旋转电机可驱动所述滑杆气缸转动，所述滑杆气缸可驱动所述气动手指伸出或者缩回，所述气动手指用于抓取工件，所述气动手指可移动至所述货架上或者所述环形传输站上。

优选的，所述气动手指内安装有第二RFID读写器，所述第二RFID读写器用于对出库的毛坯工件写入工艺路径的柔性加工信息、以及读取入库的成品工件的订单信息。

优选的，所述第一RFID读写器位于所述阻挡机构的前段；所述阻挡机构包括缓存台、阻挡气缸、伸缩气缸和第一光电传感器，所述第一RFID读写器和所述缓存台安装于所述传输线的外侧，所述阻挡气缸、所述伸缩气缸和所述第一光电传感器均安装在所述传输线的内侧；两个所述阻挡气缸分别安装于所述伸缩气缸的前段和后段，所述阻挡气缸可根据所述第一RFID读写器的检测结果阻挡或者放行所述传输线上的工件；所述伸缩气缸的输出杆正对着所述缓存台，所述伸缩气缸可将工件推入所述缓存台上；所述第一光电传感器安装于所述缓存台上，所述第一光电传感器可检测所述缓存台上是否已存有工件。

优选的，所述环形传输站内还安装有视觉检测站，所述视觉检测站位于所述车床加工站的后段；所述视觉检测站包括检测站底板、第二光电传感器、光源和检测镜头，所述检测站底板用于放置工件，所述检测站底板上加工有探测通孔，所述第二光电传感器安装于所述探测通孔的正下方，所述第二光电传感器用于检测所述检测站底板上是否有工件；所述光源和所述检测镜头均安装于所述探测通孔的正上方，所述检测镜头连接视觉检测显示屏，所述视觉检测显示屏内的软件可比对检测的轮廓尺寸。

优选的，所述雕刻滑台包括互相匹配的滑轨和滑台，所述滑轨固定于所述雕刻工作台上，所述平面加工单元和所述曲面加工单元沿着平行于所述滑轨的方向安装于所述滑台上；所述平面加工单元包括顶板、定夹块、动夹块和推板气缸，所述定夹块固定于所述顶板上，所述动夹块与所述定夹块相对设置，所述推板气缸固定连接所述动夹块，所述推板气缸可驱动所述动夹块向所述定夹块的方向移动而夹紧杯盖；所述曲面加工单元包括气动卡盘、气压调节器、工作轴和步进电机，所述气动卡盘的一端安装气压调节器以控制所述气动卡盘的夹紧气缸动作，所述气动卡盘可夹紧杯体，所述气动卡盘的另一端固定连接所述工作轴，所述步进电机与所述工作轴啮合连接，所述步进电机用于控制所述工作轴的转速。

优选的，所述杯体装配单元上设置有与杯体匹配的夹槽，杯体可固定于夹槽内；所述杯盖装配单元包括第一顶板、第一无杆气缸、第一伸缩气缸、第一手爪，所述第一顶板上设有与杯盖匹配的杯盖槽，所述第一无杆气缸水平地安装于所述第一顶板的上方，所述第一伸缩气缸安装于所述第一无杆气缸上，所述第一手爪安装于所述第一伸缩气缸的活塞杆上，所述第一手爪可移动至所述杯盖槽的正上方或者移动至所述夹槽的正上方；所述总控站连接所述第一无杆气缸、所述第一伸缩气缸和所述第一手爪；所述密封盖供料单元包括第二顶板、供料块、推料气缸、推板和第二光电开关；所述供料块固定于所述第二顶板上，所述供料块内设有与密封盖匹配的盖孔，所述供料块的底部设有供所述推板平移通过的推板孔，所述盖孔连通所述推板孔；所述第二顶板上于所述供料块的外侧设有与所述密封盖匹配的取料槽，所述取料槽延伸至所述盖孔的下方；所述推料气缸的活塞杆固定连接所述推板，所述推板可伸入所述推板孔内；所述第二光电开关安装于所述第二顶板上，所述第二光电开关的检测头朝向所述取料槽，所述第二光电开关连接所述总控站，所述总控站连接所述推料气缸；所述密封盖装配单元包括第三无杆气缸、第三伸缩气缸和第三手爪，所述第三无杆气缸水平地安装于装配站的工作台上，所述第三伸缩气缸安装于所述第三无杆气缸上，所述第三手爪安装于所述第三伸缩气缸的活塞杆上，所述第三手爪可移动至所述取料槽的正上方或者移动至所述夹槽的正上方，所述总控站连接所述第三无杆气缸、所述第三伸缩气缸和所述第三手爪。

优选的，所述装配站的后段还设置有装配检测站，所述装配检测站上安装有装配检测台；所述装配检测台用于检测工件装配是否到位，所述装配检测台包括工件定位台、立架和位移传感器，所述工件定位台用于定位所述工件，所述位移传感器安装于所述立架上并且探测头朝向所述工件；所述位移传感器连接所述总控站。

优选的，所述装配检测站上还安装有次品传送带和托盘回收传送带，所述次品传送带和所述托盘回收传送带的前端部均安装有光电接近开关，所述光电接近开关连接所述总控站，所述总控站分别连接所述次品传送带和所述托盘回收传送带的驱动电机。

优选的，所述次品传送带与所述托盘回收传送带的后端均安装有向上凸起的限位板。

本发明的有益效果是：

1.本发明具有两种以上加工对象混单生产的优点，加工中心站和车床加工站能满足对多种加工对象的加工，并且在后续的装配站上通过装配机构、机器人手臂和总控站的配合，完成不同成品的装配。

2.可实现柔性化生产，通过RIFD标签与信息管理系统，使工艺路径柔性化，不同产品的加工路径不同，同种产品的加工路径相同；使设备加工工艺柔性化，可根据加工工件的工艺调整加工设备的程序、参数等。

3.实训内容多样化，本系统完整地模拟了真实生产线，能够为高校提供机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术、数控技术等方面的应用学习，使学员从实际的训练中获得相应的运用技能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明中各分支站点的位置分布整体示意图；

图2是本发明的立体仓储站的结构示意图；

图3是本发明的环形传输站的结构示意图；

图4是本发明的环形传输站的阻挡气缸和伸缩气缸的安装结构示意图；

图5是本发明的机器人站的结构示意图；

图6是本发明的视觉检测站的结构示意图；

图7是本发明的激光雕刻站的结构示意图；

图8是本发明的激光雕刻站的平面加工单元的结构示意图；

图9是本发明的激光雕刻站的曲面加工单元的结构示意图；

图10是本发明的装配站的结构示意图；

图11是本发明的装配站的杯盖装配单元的结构示意图；

图12是本发明的装配站的密封盖供料单元的结构示意图；

图13是本发明的装配站的密封盖装配单元的结构示意图；

图14是本发明的装配检测站的结构示意图；

图中标记为：1.立体仓储站；11.毛坯货架；12.成品货架；13.固定底板；14.XZ双轴运动模组；15.手爪机构；2.环形传输站；21.传输线；22.缓存区；221.第一RFID读写器；222.缓存台；223.阻挡气缸；224.伸缩气缸；225.第一光电传感器；3.机器人站；31.机器人手臂；32.导轨；33.抓取机构；4.加工中心站；5.车床加工站；6.视觉检测站；61.检测站底板；62.光源；63.检测镜头；7.激光雕刻站；71.激光雕刻机；72.滑台气缸；73.平面加工单元；731.顶板；732.定夹块；733.动夹块；734.推板气缸；74.曲面加工单元；741.气动卡盘；742.气压调节器；743.工作轴；744.步进电机；75.滑轨；76.滑台；8.装配站；81.杯体装配单元；82.杯盖装配单元；821.第一顶板；822.第一无杆气缸；823.第一伸缩气缸；824.第一手爪；83.密封盖供料单元；831.第二顶板；832.供料块；833.推料气缸；834.推板；835.第二光电开关；836.取料槽；837.盖孔；838.推板孔；84.密封盖装配单元；841.第三无杆气缸；842.第三伸缩气缸；843.第三手爪；9.装配检测站；91.工件定位台；92.立架；93.位移传感器；94.次品传送带；95.托盘回收传送带；96.光电接近开关；97.限位板；10.总控站。

具体实施方式

本实施例提供一种以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备，用于对工件的存储、运输、加工、装配、检测等自动生产线进行一体化实训，本实施例的工件包括杯体、密封盖和杯盖，本设备可将各个毛坯工件加工成杯体、密封盖和杯盖，然后完成杯体、密封盖和杯盖的装配和检测工作，并且将成品入库。

如图1所示，本设备包括立体仓储站1、环形传输站2、机器人站3、加工中心站4、车床加工站5、视觉检测站6、激光雕刻站7、装配站8、装配检测站9和总控站10。

如图2所示，立体仓储站1包括货架和抓取搬运机构，货架用于存储工件，抓取搬运机构用于将毛坯工件搬运至环形传输站上、或者将成品工件搬运至货架上。立体仓储站还包括互相平行的毛坯货架11和成品货架12，毛坯货架11用于存储毛坯工件，成品货架12用于存储成品工件，毛坯货架11和成品货架12均为多层结构；抓取搬运机构平行地位于毛坯货架11和成品货架12之间，抓取搬运机构包括固定底板13、XZ双轴运动模组14和手爪机构15，XZ双轴运动模组14安装于固定底板13上，XZ双轴运动模组14中的Z轴运动模组安装于X轴运动模组上，手爪机构15安装于XZ双轴运动模组的Z轴运动模组末端，XZ双轴运动模组14可将手爪机构15移动至XZ双轴运动模组的运动行程对应的竖直平面内的任一坐标点上，从而灵活地抓取各个坐标点上的工件。手爪机构15包括旋转电机、滑杆气缸和气动手指，滑杆气缸固定连接旋转电机的输出轴，旋转电机可驱动滑杆气缸转动；气动手指安装于滑杆气缸的活塞杆上，滑杆气缸可驱动气动手指伸出或者缩回，气动手指可抓取工件，将工件移动至货架上或者环形传输站上，实现工件的入库和出库。气动手指内安装有第二RFID读写器，第二RFID读写器用于对出库的毛坯工件写入工艺路径的柔性加工信息、以及读取入库的成品工件的订单信息，第二RFID读写器连接总控台10，将读写信息发送给总控台10。

如图3 和图4所示，环形传输站2包括环形的传输线21和若干个安装于传输线21上的缓存区22，缓存区22的安装位置与各个工作站的位置相对应，每个缓存区均包括第一RFID读写器221和阻挡机构，第一RFID读写器221可读取工件上的柔性加工信息是否为该缓存区对应的工作站加工工序，当读取的柔性加工信息匹配时，阻挡机构则阻挡工件通行，便于机器人站将工件抓取进相应的工作站，否则阻挡机构将工件放行。第一RFID读写器221位于阻挡机构的前段，第一RFID读写器221连接总控台，将读取的信息发送给总控台；阻挡机构包括缓存台222、阻挡气缸223、伸缩气缸224和第一光电传感器225，第一RFID读写器221和缓存台222安装于传输线21的外侧，阻挡气缸223、伸缩气缸224和第一光电传感器225均安装在传输线21的内侧；两个阻挡气缸223分别安装于伸缩气缸224的前段和后段，阻挡气缸223可根据第一RFID读写器221的检测结果阻挡或者放行传输线上的工件；伸缩气缸224的输出杆正对着缓存台222，伸缩气缸224可将检测结果为该工作站的工件推入缓存台222上；第一光电传感器225安装于缓存台222上，第一光电传感器225可检测缓存台222上是否已存有工件，当缓存台222上已有工件时，伸缩气缸224和阻挡气缸223均不动作，将检测结果为该工作站的工件放行。

缓存区的具体工作过程为：阻挡气缸223初始状态为伸出，等待第一RFID读写器221读取工件信息是否为该工作站的加工工序，若是，则前段的阻挡气缸223缩回让工件通行，后段的阻挡气缸223保持伸出使工件停留在两个阻挡气缸之间，此时缓存台上的第一光电传感器225检测缓存台222上是否已有工件，若已有工件，则后段的阻挡气缸缩回，让工件通行，等待工件下一次传输至此；若缓存台222上没有工件，则阻挡机构中间的伸缩气缸224伸出，将工件推出至缓存台222上，等待机器人站抓取工件。若工件在该工作站没有加工工序，则前后两个阻挡气缸223都缩回，使工件通行至下一个工作站对应的缓存区。

如图5所示，机器人站3包含两组机器人手臂31和导轨32，两组机器人手臂31和导轨32均对称地分布在环形传输站2的左右两侧，总控站10连接机器人手臂31，机器人手臂31的末端安装了抓取机构33，抓取机构33可将各个缓存区上的加工对象搬运至各个目标加工路径的工作站上。

如图1所示，加工中心站4和车床加工站5位于环形传输站2的左侧，加工中心站4对工件进行铣削加工；车床加工站5对工件进行切削加工。毛坯工件经过加工中心站4和车床加工站5后，分别被加工成杯体、密封盖和杯盖。

如图6所示，环形传输站2内还安装有视觉检测站6，视觉检测站6位于车床加工站5的后段；视觉检测站6包括检测站底板61、第二光电传感器、光源62和检测镜头63，检测站底板61用于放置工件，检测站底板61上加工有探测通孔，第二光电传感器安装于探测通孔的正下方，第二光电传感器用于检测检测站底板上是否有工件；光源62和检测镜头63均安装于探测通孔的正上方，检测镜头63连接视觉检测显示屏，视觉检测显示屏内的软件可对比检测的轮廓尺寸，检测完毕即由机器人手臂31将合格品抓取至传输线21上，将不合格品转移至不合格品存放区域。

如图7至图9所示，激光雕刻站7用于对杯体和杯盖的表面雕刻图案。激光雕刻站7包括激光雕刻机71和雕刻滑台，激光雕刻机71固定于雕刻工作台上，雕刻滑台可相对于激光雕刻机71水平移动。雕刻滑台包括滑台气缸72、平面加工单元73和曲面加工单元74，平面加工单元73可固定杯盖，曲面加工单元74可固定并且旋转杯体，滑台气缸72可驱动平面加工单元73或者曲面加工单元74移动至激光雕刻机71的正下方，平面加工单元73和曲面加工单元74相对于激光雕刻机71的高度距离保持一致。雕刻滑台还包括互相匹配的滑轨75和滑台76，滑轨75固定于雕刻工作台上，平面加工单元73和曲面加工单元74沿着平行于滑轨75的方向安装于滑台76上；平面加工单元73包括顶板731、定夹块732、动夹块733和推板气缸734，定夹块732固定于顶板731上，动夹块733与定夹块732相对设置，推板气缸734固定连接动夹块732，推板气缸734可驱动动夹块732向定夹块731的方向移动而夹紧杯盖。曲面加工单元74包括气动卡盘741、气压调节器742、工作轴743和步进电机744，气动卡盘741的一端安装气压调节器742以控制气动卡盘741的夹紧气缸动作，气动卡盘741用于夹紧杯体，气动卡盘741的另一端固定连接工作轴743，步进电机744与工作轴743啮合连接，所述步进电机744用于控制所述工作轴743的转速，步进电机744驱动气动卡盘741转动，从而对杯体表面进行雕刻时转动杯体。

如图10至图13所示，装配站8用于将密封盖和杯盖依次装配至杯体上，装配站包括杯体装配单元81、密封盖供料单元83、密封盖装配单元84和杯盖装配单元82。杯体装配单元81可固定杯体，密封盖供料单元83可同时存储若干个密封盖并且保持对密封盖连续供料，密封盖装配单元84可将密封盖从密封盖供料单元装配至杯体的杯口内侧，杯盖装配单元82可将杯盖装配至杯体上。

杯体装配单元81上设置有与杯体匹配的夹槽，杯体可固定于夹槽内。杯盖装配单元82包括第一顶板821、第一无杆气缸822、第一伸缩气缸823、第一手爪824，第一顶板821上设有与杯盖匹配的杯盖槽，第一无杆气缸822水平地安装于第一顶板的上方，第一伸缩气缸823安装于第一无杆气缸822上，第一手爪824安装于第一伸缩气缸823的活塞杆上，第一手爪824可移动至杯盖槽的正上方或者移动至夹槽的正上方。总控站10连接第一无杆气缸822、第一伸缩气缸823和第一手爪824。密封盖供料单元83包括第二顶板831、供料块832、推料气缸833、推板834和第二光电开关835；供料块832固定于第二顶板831上，供料块832内设有与密封盖匹配的盖孔837，供料块832的底部设有供推板83平移通过的推板孔838，盖孔837连通推板孔838；第二顶板831上于供料块832的外侧设有与密封盖匹配的取料槽836，取料槽836延伸至盖孔837的下方；推料气缸833的活塞杆固定连接推板834，推板834可伸入推板孔838内；第二光电开关835安装于第二顶板831上，第二光电开关835的检测头朝向取料槽836中央的通孔，第二光电开关835连接总控站10，总控站10连接推料气缸833。密封盖垂直落入盖孔837内，第二光电开关835检测到取料槽836内没有密封盖时，推料气缸833驱动推板834水平地将盖孔内的密封盖推出推板孔，进入取料槽836内备用。密封盖装配单元84包括第三无杆气缸841、第三伸缩气缸842和第三手爪843，第三无杆气缸841水平地安装于装配站的工作台上，第三伸缩气缸842安装于第三无杆气缸841上，第三手爪843安装于第三伸缩气缸842的活塞杆上，第三手爪843可移动至取料槽836的正上方或者移动至夹槽的正上方，将密封盖由密封盖供料单元83转移至杯体装配单元81的杯体上。总控站10连接第三无杆气缸841、第三伸缩气缸842和第三手爪843。

如图14所示，装配站8的后段设置有装配检测站9，装配检测站9上安装有装配检测台；装配检测台用于检测工件装配是否到位，装配检测台包括工件定位台91、立架92和位移传感器93，工件定位台91用于定位工件，位移传感器93安装于立架92上并且探测头朝向工件，位移传感器93连接总控站10。位移传感器93通过检测杯盖的高度判断杯盖、密封盖是否组装到位，如果装配不到位，则由总控站10控制机器人手臂将工件抓取至次品传送带94上，等待重新装配或者人工检测；如果装配到位，则由总控站10控制机器人手臂将工件抓取放回环形传输站内。装配检测站上安装次品传送带，本实施例的杯盖与杯体在装配前，杯盖放置于杯盖托盘上，杯体放置于杯体托盘上，所以装配完成后的装配体是放置在杯体托盘内，这时杯盖托盘就是空托盘了，托盘回收传送带95用来回收装配完成后剩余的杯盖托盘。当检测结果为装配合格时，工件由机器人手臂放回环形传输站2，总控站10控制机器人手臂将装配完成后所遗留的杯盖托盘转移至托盘回收传送带95上，以利于空杯盖托盘回收。次品传送带94和托盘回收传送带95的前端部均安装有光电接近开关96，光电接近开关96连接总控站10，总控站10分别连接次品传送带94和托盘回收传送带95的驱动电机。光电接近开关96可检测到次品传送带94和托盘回收传送带95上是否有托盘，如有托盘则向总控站10发送检测信号，总控站10向驱动电机发送运转指令。如光电接近开关96没有检测到托盘，则次品传送带94和托盘回收传送带95处于休眠状态，节省了电能。次品传送带94与托盘回收传送带95的后端均安装有向上凸起的限位板97。当来不及取出次品传送带与托盘回收传送带上的物品时，限位板97可阻止传送带上的物品继续向后移动而滑落。

总控站10控制立体仓储站1、环形传输站2、机器人站3、加工中心站4、车床加工站5、视觉检测站6、激光雕刻站7、装配站8和装配检测站9内的执行机构之间协同运行。

本设备的工作过程为：

1.立体仓储站的抓取搬运机构将毛坯工件搬运至环形传输站上，并且气动手指上的第二RFID读写器在毛坯工件上写入内工艺路径的柔性加工信息。

2.工件在环形传输站上依次移动至加工中心站、车床加工站、视觉检测站、激光雕刻站、装配站和装配检测站对应的缓存区；环形传输站上的第一RFID读写器读取工件的柔性加工信心，以匹配其进入相应的工作站，阻挡机构临时阻挡与该工作站工序对应的工件，放行与该工作站工序不匹配的工件。

3.机器人站将工件从环形传输站搬运至各个工作站内，其中位于左侧的机器人手臂负责加工中心站、车床加工站以及视觉检测站的搬运工作，位于右侧的机器人手臂负责激光雕刻站、装配站以及装配检测站的搬运工作。

4.加工中心站和车床加工站依次将毛坯工件加工成杯体、密封盖和杯盖的形状。

5.视觉检测站对加工工件进行视觉检测，合格品被机器人手臂抓取回环形传输站，传输至激光雕刻站。

6.激光雕刻站的平面加工单元和曲面加工单元分别夹紧杯盖和杯体，并且依次将杯盖和杯体滑移至激光雕刻机下方，对杯盖和杯体的表面雕刻设定的图案。雕刻完成后的工件传输进入装配站。

7.装配时，先将杯体固定于杯体装配单元，密封盖装配单元将密封盖供料单元上的密封盖抓取装配至杯体中，再由杯盖装配单元将杯盖抓取装配至杯体并盖上。

8.工件进入装配检测站，位移传感器检测杯盖和密封盖是否装配到位，检测合格的工件放回至环形传输站上，传输至立体仓储站处，由抓取搬运机构搬运至成品货架上，装配不合格的工件放入次品传送带上，由人工装配到位后放回环形传输站上再次检测。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备，其特征在于，包括立体仓储站、环形传输站、机器人站、加工中心站、车床加工站、激光雕刻站、装配站和总控站；

所述立体仓储站包括货架和抓取搬运机构，所述货架用于存储工件，所述抓取搬运机构用于将工件搬运至所述环形传输站上、或者将工件搬运至货架上；所述工件上写有柔性加工信息；

所述环形传输站包括环形的传输线和若干个安装于所述传输线上的缓存区，所述缓存区包括第一RFID读写器和阻挡机构，所述第一RFID读写器可读取工件上的柔性加工信息是否与该缓存区对应的工作站加工工序相匹配，所述阻挡机构可根据第一RFID读写器的读取结果阻挡工件或者将工件放行；

所述机器人站包含两组机器人手臂和导轨，两组机器人手臂和导轨分布在环形传输站的左右两侧，机器人手臂的末端安装抓取机构，所述抓取机构可将各个所述缓存区上的加工对象搬运至各个目标加工路径的工作站上；所述总控站连接所述机器人手臂；

所述加工中心站和所述车床加工站位于所述环形传输站的左侧，所述加工中心站对工件进行铣削加工；所述车床加工站对工件进行切削加工；

所述激光雕刻站用于对工件表面雕刻图案，所述工件包括杯体、密封盖和杯盖；所述激光雕刻站包括激光雕刻机和雕刻滑台，所述激光雕刻机固定于雕刻工作台上，所述雕刻滑台可相对于所述激光雕刻机水平移动；所述雕刻滑台包括滑台气缸、平面加工单元和曲面加工单元，所述平面加工单元可固定杯盖，所述曲面加工单元可固定并且旋转杯体，所述滑台气缸可驱动所述平面加工单元或者所述曲面加工单元移动至所述激光雕刻机的正下方；

所述装配站用于将所述密封盖和所述杯盖依次装配至所述杯体上，所述装配站包括杯体装配单元、密封盖供料单元、密封盖装配单元和杯盖装配单元，所述杯体装配单元可固定所述杯体，所述密封盖供料单元可同时存储若干个密封盖并且保持对所述密封盖连续供料，所述密封盖装配单元可将所述密封盖从所述密封盖供料单元装配至所述杯体的杯口内侧，所述杯盖装配单元可将所述杯盖装配至所述杯体上；

所述总控站控制所述立体仓储站、所述环形传输站、所述机器人站、所述加工中心站、所述车床加工站、所述激光雕刻站和所述装配站之间协同运行。

2.根据权利要求1所述的以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备，其特征在于，所述立体仓储站还包括互相平行的毛坯货架和成品货架，所述毛坯货架用于存储毛坯工件，所述成品货架用于存储成品工件，所述毛坯货架和所述成品货架均为多层结构；所述抓取搬运机构平行地位于所述毛坯货架和所述成品货架之间，所述抓取搬运机构包括固定底板、XZ双轴运动模组和手爪机构，所述XZ双轴运动模组安装于所述固定底板上，所述手爪机构安装于所述XZ双轴运动模组的末端，所述XZ双轴运动模组可将所述手爪机构移动至所述XZ双轴运动模组的运动行程对应的竖直平面内的任一坐标点上；所述手爪机构包括旋转电机、滑杆气缸和气动手指，所述气动手指安装于所述滑杆气缸的活塞杆上，所述滑杆气缸固定连接所述旋转电机的输出轴，所述旋转电机可驱动所述滑杆气缸转动，所述滑杆气缸可驱动所述气动手指伸出或者缩回，所述气动手指用于抓取工件，所述气动手指可移动至所述货架上或者所述环形传输站上。

3.根据权利要求2所述的以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备，其特征在于，所述气动手指内安装有第二RFID读写器，所述第二RFID读写器用于对出库的毛坯工件写入工艺路径的柔性加工信息、以及读取入库的成品工件的订单信息。

4.根据权利要求3所述的以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备，其特征在于，所述第一RFID读写器位于所述阻挡机构的前段；所述阻挡机构包括缓存台、阻挡气缸、伸缩气缸和第一光电传感器，所述第一RFID读写器和所述缓存台安装于所述传输线的外侧，所述阻挡气缸、所述伸缩气缸和所述第一光电传感器均安装在所述传输线的内侧；两个所述阻挡气缸分别安装于所述伸缩气缸的前段和后段，所述阻挡气缸可根据所述第一RFID读写器的检测结果阻挡或者放行所述传输线上的工件；所述伸缩气缸的输出杆正对着所述缓存台，所述伸缩气缸可将工件推入所述缓存台上；所述第一光电传感器安装于所述缓存台上，所述第一光电传感器可检测所述缓存台上是否已存有工件。

5.根据权利要求1所述的以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备，其特征在于，所述环形传输站内还安装有视觉检测站，所述视觉检测站位于所述车床加工站的后段；所述视觉检测站包括检测站底板、第二光电传感器、光源和检测镜头，所述检测站底板用于放置工件，所述检测站底板上加工有探测通孔，所述第二光电传感器安装于所述探测通孔的正下方，所述第二光电传感器用于检测所述检测站底板上是否有工件；所述光源和所述检测镜头均安装于所述探测通孔的正上方，所述检测镜头连接视觉检测显示屏，所述视觉检测显示屏内的软件可比对检测的轮廓尺寸。

6.根据权利要求1所述的以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备，其特征在于，所述雕刻滑台包括互相匹配的滑轨和滑台，所述滑轨固定于所述雕刻工作台上，所述平面加工单元和所述曲面加工单元沿着平行于所述滑轨的方向安装于所述滑台上；所述平面加工单元包括顶板、定夹块、动夹块和推板气缸，所述定夹块固定于所述顶板上，所述动夹块与所述定夹块相对设置，所述推板气缸固定连接所述动夹块，所述推板气缸可驱动所述动夹块向所述定夹块的方向移动而夹紧杯盖；所述曲面加工单元包括气动卡盘、气压调节器、工作轴和步进电机，所述气动卡盘的一端安装气压调节器以控制所述气动卡盘的夹紧气缸动作，所述气动卡盘可夹紧杯体，所述气动卡盘的另一端固定连接所述工作轴，所述步进电机与所述工作轴啮合连接，所述步进电机用于控制所述工作轴的转速。

7.根据权利要求1所述的以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备，其特征在于，所述杯体装配单元上设置有与杯体匹配的夹槽，杯体可固定于夹槽内；

所述杯盖装配单元包括第一顶板、第一无杆气缸、第一伸缩气缸、第一手爪，所述第一顶板上设有与杯盖匹配的杯盖槽，所述第一无杆气缸水平地安装于所述第一顶板的上方，所述第一伸缩气缸安装于所述第一无杆气缸上，所述第一手爪安装于所述第一伸缩气缸的活塞杆上，所述第一手爪可移动至所述杯盖槽的正上方或者移动至所述夹槽的正上方；所述总控站连接所述第一无杆气缸、所述第一伸缩气缸和所述第一手爪；

所述密封盖供料单元包括第二顶板、供料块、推料气缸、推板和第二光电开关；所述供料块固定于所述第二顶板上，所述供料块内设有与密封盖匹配的盖孔，所述供料块的底部设有供所述推板平移通过的推板孔，所述盖孔连通所述推板孔；所述第二顶板上于所述供料块的外侧设有与所述密封盖匹配的取料槽，所述取料槽延伸至所述盖孔的下方；所述推料气缸的活塞杆固定连接所述推板，所述推板可伸入所述推板孔内；所述第二光电开关安装于所述第二顶板上，所述第二光电开关的检测头朝向所述取料槽，所述第二光电开关连接所述总控站，所述总控站连接所述推料气缸；

所述密封盖装配单元包括第三无杆气缸、第三伸缩气缸和第三手爪，所述第三无杆气缸水平地安装于装配站的工作台上，所述第三伸缩气缸安装于所述第三无杆气缸上，所述第三手爪安装于所述第三伸缩气缸的活塞杆上，所述第三手爪可移动至所述取料槽的正上方或者移动至所述夹槽的正上方，所述总控站连接所述第三无杆气缸、所述第三伸缩气缸和所述第三手爪。

8.根据权利要求7所述的以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备，其特征在于，所述装配站的后段还设置有装配检测站，所述装配检测站上安装有装配检测台；所述装配检测台用于检测工件装配是否到位，所述装配检测台包括工件定位台、立架和位移传感器，所述工件定位台用于定位所述工件，所述位移传感器安装于所述立架上并且探测头朝向所述工件；所述位移传感器连接所述总控站。

9.根据权利要求8所述的以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备，其特征在于，所述装配检测站上还安装有次品传送带和托盘回收传送带，所述次品传送带和所述托盘回收传送带的前端部均安装有光电接近开关，所述光电接近开关连接所述总控站，所述总控站分别连接所述次品传送带和所述托盘回收传送带的驱动电机。

10.根据权利要求9所述的以柔性混单自动化生产线为基础的教学实训设备，其特征在于，所述次品传送带与所述托盘回收传送带的后端均安装有向上凸起的限位板。

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