CN110606344A - 一种智能化的生产线调度系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化的生产线调度系统，由多个输送单元组成，每个输送单元为一单独的加工位，每个加工位上设有至少两个搬运机械手，且每个输送单元的输送线上依次设有第一挡停机构、顶升机构、以及第二挡停机构。本发明可根据工件的目标需求和车间加工设备的状态来设定托盘的流向，对同一工艺的加工位进行统筹规划，分离分配托盘进入各个加工位，大大增加所有加工位的工作效率，也可根据客户的实际生产需求，调整生产工艺，实现多品种多工位的托盘调度，有效提高资源利用率。

Description

一种智能化的生产线调度系统

技术领域

本发明涉及物料输送系统，特别涉及一种智能化的生产线调度系统。

背景技术

而随着自动化的应用，出现了自动化输送搬运系统，包括辊筒输送线、搬运桁架机器人、定位机构、阻挡机构和工装承托机构，搬运桁架机器人架设在辊筒输送线正上方，定位机构位于搬运桁架机器人的后方并安装在辊筒输送线的一侧，阻挡机构位于定位机构的后方并安装在辊筒输送线上，工装承托机构位于所述辊筒输送线的末端并架设在辊筒输送线的正上方，工装承托机构正下方配合设有工装顶升机构，一般用来替换简单的人力操作。

但是现有输送搬运系统中的输送线为分段式设置的，每个输送线的末端都是加工位，当物品经第一输送线进入第一加工位完成第一道工序后，需要运输机器人将其搬运到第二输送线上，完成第二道工序，以此类推，每个产品需要加工多道工序时，就需要运输机器人进行多次搬运，搬运过程中容易造成产品的磨损等，且分段式设置的输送线占地面积大。

同时，现有输送搬运系统使用时，待加工产品被阻拦机构阻挡后，移动到工装顶升机构上，搬运桁架机器人需要将被顶起来的待加工产品移动到加工位进行加工工序后，再将加工好的产品移回至工装顶升机构上，工装顶升机构下降后，加工后的产品继续在输送线上移动，而在这个过程中，下一个待加工产品一直被阻拦机构阻挡，处于等待状态，使得输送搬运系统的工作效率低下。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能化的生产线调度系统，既能满足短生产线或较长生产线上，产品输送搬运的功能，也能对设备功能进行优化，以达成效率最大化。

为此，本发明的技术方案是：一种智能化的生产线调度系统，其特征在于：由多个输送单元组成，每个输送单元为一单独的加工位，每个加工位上设有至少两个搬运机械手，且每个输送单元的输送线上依次设有第一挡停机构、顶升机构、以及第二挡停机构；

具体包括以下步骤：

1）未加工托盘随输送线进入加工位，若该加工位为第一加工位，则进入步骤2）；反之，则进入步骤4）；

2）假设后续工作位的搬运机械手有a台空闲，当a>0时，进入步骤3）；当a=0时，说明后续工作位的搬运机械手都处于忙碌状态，则第一加工位的第一挡停机构处于阻拦状态；

3）假设被第一加工位的第一挡停机构放行的未加工托盘数为b，当a>b时，进入步骤4）；当a≤b时，则第一加工位的第一挡停机构处于阻拦状态；

4）该加工位的第一挡停机构放行，未加工托盘运行至顶升机构处，被第二挡停机构阻拦；

5）顶升机构上设有RFID信息读写器，未加工托盘上设有信息标签，信息标签上记录了加工信息；当读取到托盘已完成加工信息，进入步骤9）；反之，进入步骤6）；

6）若当前加工位的搬运机械手均处于忙碌状态，则进入步骤9）；反之，进入步骤7）；

7）若后续加工位处于空闲状态，且后续加工位的搬运机械手处于空闲状态，则进入步骤9）；反之，进入步骤8）；

8）该加工位的顶升机构将未加工托盘抬高，搬运机械手将未加工托盘移动至加工设备上进行加工，完成后，由另一搬运机械手将加工后的托盘放置顶升机构处，顶升机构下降，进入步骤5）；

9）该加工位的第二挡停机构变为放行状态，使得托盘进入下一加工位。

进一步地，所述步骤4）中，该加工位的第一挡停机构放行，若该加工位的顶升机构处于低位，第二挡停机构处没有阻拦的托盘，且该加工位或后续加工位有搬运机械手处于空闲状态；否则，该加工位的第一挡停机构仍处于阻挡状态。

进一步地，假设第n加工位上剩余所需加工时间+节拍间隔为T，托盘从第一加工位的第一挡停机构处移动至第n加工位第二挡停机构所需时间为t，当T<t，则判断第n加工位的搬运机械手处于空闲状态。

进一步地，所有未加工托盘被第一加工位的第一挡停机构阻拦，存放在第一加工位的第一挡停机构前方。

进一步地，整个输送系统中同一工艺的加工位的最大数量为Ta/Tb，Ta为该工艺的节拍时间，Tb为单个加工位输送线输送时间。

进一步地，所述第二挡停机构包括一挡停丝杆，挡停丝杆平行于输送线，且受挡停电机驱动；所述挡停丝杆上设有与之相配合的挡停滑块，挡停滑块上安装有旋转夹紧气缸，旋转夹紧气缸的气缸杆端部固定有长条形的挡块，气缸杆带动挡块旋转，挡块竖直设置时，第二挡停机构处于阻挡状态，挡块水平设置时，第二挡停机构处于放行状态。

进一步地，所述顶升机构包括一纵向设置的顶升气缸，顶升气缸的气缸杆上安装一顶升支架，并带动顶升支架上下移动；所述顶升机构位于第一挡停机构和第二挡停机构之间。

本发明在每个加工位设置了多个搬运机械手，一类搬运机械手可以夹取托盘放置到加工区域，等待前一托盘完成加工，而另一类搬运机械手将完成后的托盘夹取回输送机构上，整个过程同步进行，互不影响，使加工位的设备不用等待，一直可进行生产，极大的提高了生产效率。

本发明以单元化的形式，根据实际生产需要，通过多个输送单元组合的方式，满足较长生产线的应用需求。按加工需求，选择相应加工位的输送单元，拼合后形成完整的智能一体化加工、输送系统，减少了各个分段输送线之间设置的运输机器人，大大提高了工作效率。

本发明可根据工件的目标需求和车间加工设备的状态来设定托盘的流向，对同一工艺的加工位进行统筹规划，分离分配托盘进入各个加工位，大大增加所有加工位的工作效率，也可根据客户的实际生产需求，调整生产工艺，实现多品种多工位的托盘调度，有效提高资源利用率。

附图说明

以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明

图1为整体系统的结构示意图；

图2为搬运机械手的结构示意图；

图3为输送机构的结构示意图；

图4为第二挡停机构的阻拦状态示意图；

图5为第二挡停机构的放行状态示意图；

图6为顶升机构的结构示意图；

图7为护栏的结构示意图；

图8为调节机构的结构示意图；

图9为本发明的流程框图。

图中标记为：

输送机构1、第一输送带11、第二输送带12、流利条13；

第一挡停机构2；

顶升机构3、顶升气缸31、顶升支架32；

第二挡停机构4、挡停丝杆41、挡停滑块42、旋转夹紧气缸43、挡块44、挡停电机45；

加工平台5；

搬运机械手6、第一搬运机械手61、第二搬运机械手62、夹持部63、旋转支架64、同步带轮组65、旋转驱动电机66、纵向气缸67、纵向滑轨68、横向电机69、横向丝杆70、横向拖链71、纵向拖链72；

调宽机构8、联轴器80、第一丝杆81、第二丝杆82、第一活动块83、第二活动块84、第一导轨85、第二导轨86、第一滑块87、第二滑块88；

调节机构9、调节支架91、安装板92、调节螺栓93、导柱94、压缩弹簧95、轴套96、刻度条97。

具体实施方式

参见附图。本实施例所述的输送系统由各个输送单元组成，按加工需求，可以选择相应加工位的输送单元，拼合后形成完整的智能一体化加工、输送系统。

输送单元包括机架，机架上安装有输送机构1，输送机构包括平行设置的双输送带，双输送带上放置托盘，并带动托盘移动，托盘用于放置待加工物品；在托盘的行进过程中，分别设有阻挡托盘行进的第一挡停机构2、将托盘顶高的顶升机构3以及阻挡托盘行进的第二挡停机构4；所述机架一侧设有加工平台5，加工平台5上设有至少两个搬运机械手6，分别为第一搬运机械手61和第二搬运机械手62，用于将托盘从顶升机构3搬运至加工平台5，以及将托盘从加工平台5搬回顶升机构3上。

所述搬运机械手6包括夹持部63，夹持部设有两个爪端，两爪端可相向或相反移动；所述夹持部63通过转轴安装在一旋转支架64上，转轴一端固定夹持部，另一端通过同步带轮组65连接旋转驱动电机66，受驱动电机控制，带动夹持部63水平转动360度；还包括控制夹持部63升降的纵向移动组件和控制夹持部63水平移动的横向移动组件。

所述纵向移动组件包括纵向气缸67、纵向滑轨68和纵向滑块，所述旋转支架64固定安装在纵向滑块上，纵向滑块与纵向滑轨活动配合，纵向滑块与纵向气缸67的气缸杆相连接，纵向气缸67带动纵向滑块沿纵向滑轨移动，从而实现夹持部63在竖直方向的升降移动。

所述横向移动组件包括横向电机69、横向丝杆70和横向活动块，横向电机69驱动横向丝杆70旋转，从而使得与之螺旋配合的横向活动块水平移动，纵向移动组件安装在横向活动块上，从而实现夹持部63在水平方向的来回移动。搬运机械手上还设有横向拖链71和纵向拖链72，束缚电缆，方便夹持部在水平方向和竖直方向上移动。

所述输送机构1包括平行设置的双输送带，即为同向且同步运转的第一输送带11和第二输送带12，第一、第二输送带均为由皮带轮带动的皮带，分别安装在两个平行放置的底座上；皮带轮通过电机驱动，侧面配有急停/启动按钮，确保异常时能第一时间停机检查。

实际使用时，会有不同规格托盘输送时需要不同宽度的输送线体的需求。为此，输送机构1还包括调整两输送带距离的调宽机构8；所述调宽机构8包括由联轴器80相连的第一丝杆81和第二丝杆82，且第一丝杆和第二丝杆上的螺旋方向相反，第一丝杆81通过带轮组连接调宽驱动电机；所述第一丝杆81和第二丝杆82上均设有与之螺旋配合的第一活动块83和第二活动块84，第一输送带11、第二输送带12的底座分别固定在第一活动块83、第二活动块84上；当驱动电机通过带轮带动第一丝杆81转动时，第一丝杆81通过联轴器80带动第二丝杆82，从而使得第一活动块、第二活动块在两丝杆上移动，且第一丝杆和第二丝杆上的螺旋方向相反，从而带动第一输送带11、第二输送带12相对移动或朝相反方向移动，调整两个输送带之间的距离。

而为了第一、第二输送带移动得更平稳，输送带两端还各设有一直线导轨组，每一直线导轨组包括平行设置的第一导轨85和第二导轨86，且与输送带互相垂直，第一导轨85和第二导轨86上设有与之相配合的第一滑块87、第二滑块88，第一、第二输送带的底座分别固定在两滑块上；当输送带受丝杆与活动块带动时，与输送带固定的两滑块分别带着第一、第二输送带沿第一、第二导轨平稳移动。

所述输送机构1两侧通过平行设置的流利条13来充作护栏，流利条内侧设有滚轮；所述流利条13两端各设有一调节机构9，调节机构9包括一调节支架91和安装板92，调节支架91固定在输送机构1两侧；所述调节支架91中间安装有调节螺栓93，两侧设有与调节螺栓平行的导柱94，安装板92上设有螺孔，与调节螺栓93通过螺纹配合，调节螺栓上套有压缩弹簧95，压缩弹簧95一端抵在安装板92上，另一端抵在调节支架91上；所述安装板92上还设有通孔，通孔内设有轴套96，套装在导柱上，安装板92与流利条13相固定，调节螺栓93可以使安装板92沿导柱94移动，同时带动流利条13移动；所述调节支架91一侧设有刻度条97，安装板与刻度条相垂直，且安装板的侧边与刻度条贴合，可以更加精确地移动流利条。

所述第二挡停机构4包括滑轨、挡停丝杆41和挡停电机45，滑轨平行设置在第一、第二输送带之间，驱动电机位于滑轨一侧，挡停丝杆41受挡停电机45驱动，且与挡停滑块42螺纹配合，同时挡停滑块42置于滑轨上，且与之滑动配合；挡停电机带动挡停丝杆转动，从而使得挡停滑块42沿滑轨移动；所述挡停滑块42上安装有旋转夹紧气缸43，旋转夹紧气缸43的气缸杆端部固定有长条形的挡块44，气缸杆带动挡块44转动，气缸夹紧时，挡块44竖直设置，第二挡停机构4处于阻挡状态，气缸松开时，气缸杆带动挡块旋转，使得挡块44变为水平设置，第二挡停机构4处于放行状态。挡块水平设置时，第二挡停机构低于第一、第二输送带的高度，托盘可以无碍地移动，挡块竖直设置时，挡块高于第一、第二输送带的高度，可以阻拦托盘移动。

所述顶升机构3包括一纵向设置的顶升气缸31，顶升气缸31的气缸杆上安装一顶升支架32，并带动顶升支架上下移动。正常状态，顶升支架处于低位，低于第一、第二输送带的高度，托盘可以移动到顶升支架上，然后顶升支架托起托盘，便于搬运机械手的夹持部夹持托盘。实际工作中，托盘有可能是2个或多个连续输送至输送线上，而顶升机构3一次只能顶起一个托盘，在托盘被顶起的时候，后续的托盘必须被提前阻挡住。因此，顶升机构前方还设有阻挡托盘行进的第一挡停机构2，第一挡停机构处于双输送带之间。第一挡停机构包括立式的阻挡气缸，固定在输送线中间的安装面板上。

所述每个托盘上都设有信息标签，信息标签会包含托盘上物品的加工信息，顶升机构3上设有读取信息标签的RFID信息读写器，所有托盘移动至顶升机构位置都会被第二挡停机构挡住，RFID信息读写器会读取每个托盘上信息标签的内容，若判定这个托盘上的物品不需要在这个工位加工，则直接放行至下一工位，若判定这个托盘上的物品需要在这个工位加工，则搬运托盘至加工平台加工。

实际工作如图9所示：

1）将未加工的物品放置在托盘上（以下简称“未加工托盘”），未加工托盘放置在第一、第二输送带上，并随输送带进入加工位，若该加工位为第一加工位，则进入步骤2）；反之，则进入步骤4）；所有未加工托盘都存放在第一加工位的第一挡停机构处，后续加工位的第一挡停机构处不存放未加工物料。

2）假设后续工作位的搬运机械手有a台空闲，当a>0时，进入步骤3）；当a=0时，说明后续工作位的搬运机械手都处于忙碌状态，则第一加工位的第一挡停机构处于阻拦状态；假设第n加工位上剩余所需加工时间+节拍间隔为T，托盘从第一加工位的第一挡停机构处移动至第n加工位第二挡停机构所需时间为t，当T<t，则判断第n加工位的搬运机械手处于空闲状态。

3）假设被第一加工位的第一挡停机构放行的未加工托盘数为b，当a>b时，进入步骤4）；当a≤b时，则第一加工位的第一挡停机构处于阻拦状态；

4）若该加工位的顶升机构处于低位，第二挡停机构处没有阻拦的托盘，且该加工位或后续加工位有搬运机械手处于空闲状态，则该加工位的第一挡停机构放行，未加工托盘运行至顶升机构处，被第二挡停机构阻拦；否则，该加工位的第一挡停机构仍处于阻挡状态，继续等待；

5）顶升机构上设有RFID信息读写器，未加工托盘上设有信息标签，信息标签上记录了加工信息；若顶升机构上的信息读写器有读取到托盘的加工信息，意味着该托盘已经完成了该加工位的工序，进入步骤9）；反之，进入步骤6）；

6）若当前加工位的搬运机械手均处于忙碌状态，则进入步骤9）；反之，进入步骤7）；

7）若后续加工位处于空闲状态，且后续加工位的搬运机械手处于空闲状态，则进入步骤9）；反之，进入步骤8）；

8）该加工位的顶升机构将未加工托盘抬高，搬运机械手将未加工托盘移动至加工设备上进行加工或者是等待前一个托盘加工完成，加工完成后，顶升机构抬升，另一个搬运机械手将加工完成后的托盘放回到顶升机构上，然后顶升机构下降，信息读写器在托盘的信息标签内写入加工信息，然后进入步骤5）；

9）该加工位的第二挡停机构变为放行状态，使得托盘进入下一加工位。

Claims (7)

1.一种智能化的生产线调度系统，其特征在于：由多个输送单元组成，每个输送单元为一单独的加工位，每个加工位上设有至少两个搬运机械手，且每个输送单元的输送线上依次设有第一挡停机构、顶升机构、以及第二挡停机构；

具体包括以下步骤：

1）未加工托盘随输送线进入加工位，若该加工位为第一加工位，则进入步骤2）；反之，则进入步骤4）；

2）假设后续工作位的搬运机械手有a台空闲，当a>0时，进入步骤3）；当a=0时，说明后续工作位的搬运机械手都处于忙碌状态，则第一加工位的第一挡停机构处于阻拦状态；

3）假设被第一加工位的第一挡停机构放行的未加工托盘数为b，当a>b时，进入步骤4）；当a≤b时，则第一加工位的第一挡停机构处于阻拦状态；

4）该加工位的第一挡停机构放行，未加工托盘运行至顶升机构处，被第二挡停机构阻拦；

5）顶升机构上设有RFID信息读写器，未加工托盘上设有信息标签，信息标签上记录了加工信息；当读取到托盘已完成加工信息，进入步骤9）；反之，进入步骤6）；

6）若当前加工位的搬运机械手均处于忙碌状态，则进入步骤9）；反之，进入步骤7）；

7）若后续加工位处于空闲状态，且后续加工位的搬运机械手处于空闲状态，则进入步骤9）；反之，进入步骤8）；

8）该加工位的顶升机构将未加工托盘抬高，搬运机械手将未加工托盘移动至加工设备上进行加工，完成后，由另一搬运机械手将加工后的托盘放置顶升机构处，顶升机构下降，进入步骤5）；

9）该加工位的第二挡停机构变为放行状态，使得托盘进入下一加工位。

2.如权利要求1所述的一种智能化的生产线调度系统，其特征在于：所述步骤4）中，该加工位的第一挡停机构放行，若该加工位的顶升机构处于低位，第二挡停机构处没有阻拦的托盘，且该加工位或后续加工位有搬运机械手处于空闲状态；否则，该加工位的第一挡停机构仍处于阻挡状态。

3.如权利要求1所述的一种智能化的生产线调度系统，其特征在于：假设第n加工位上剩余所需加工时间+节拍间隔为T，托盘从第一加工位的第一挡停机构处移动至第n加工位第二挡停机构所需时间为t，当T<t，则判断第n加工位的搬运机械手处于空闲状态。

4.如权利要求1所述的一种智能化的生产线调度系统，其特征在于：所有未加工托盘被第一加工位的第一挡停机构阻拦，存放在第一加工位的第一挡停机构前方。

5.如权利要求1所述的一种智能化的生产线调度系统，其特征在于：整个输送系统中同一工艺的加工位的最大数量为Ta/Tb，Ta为该工艺的节拍时间，Tb为单个加工位输送线输送时间。

6.如权利要求1所述的一种智能化的生产线调度系统，其特征在于：所述第二挡停机构包括一挡停丝杆，挡停丝杆平行于输送线，且受挡停电机驱动；所述挡停丝杆上设有与之相配合的挡停滑块，挡停滑块上安装有旋转夹紧气缸，旋转夹紧气缸的气缸杆端部固定有长条形的挡块，气缸杆带动挡块旋转，挡块竖直设置时，第二挡停机构处于阻挡状态，挡块水平设置时，第二挡停机构处于放行状态。

7.如权利要求1所述的一种智能化的生产线调度系统，其特征在于：所述顶升机构包括一纵向设置的顶升气缸，顶升气缸的气缸杆上安装一顶升支架，并带动顶升支架上下移动；所述顶升机构位于第一挡停机构和第二挡停机构之间。