CN111002109B - 一种适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明通过公开了一种适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统，其特征在于：依次包括线性排列设置的冲床、毛刺机、清洗机和刷漆炉，相邻两个设备之间通过传输带配合AGV实现物料输送；其中，冲床与毛刺机之间设置有抽检上下料复合工位，清洗机和刷漆炉之间也设置有抽检上下料复合工位；在抽检上下料复合工位的进料端和出料端均还包括视觉检测单元，在视觉检测单元的出料端还设置有双张检测单元。本发明通过复合工位的设计，可以有效提高生产效率，解决传统生产线工位单一的缺陷。

Description

一种适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统

技术领域

本发明涉及片状材料的连续生产线技术，特别是一种适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统。

背景技术

柔性生产，是指主要依靠有高度柔性的以计算机数控机床为主的制造设备来实现多品种、小批量的生产方式。

在片状材料的自动生产过程中，根据不同的原材料和所需最终产品的不同，其对应的工艺、所用到的加工类设备存在较大差异。

为了能合理利用产线设备，提高产线的加工能力，需要对片状材料生产线进行重新布置和/或设置，以提高片状材料生产线的柔性和连续性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统，通过设置多个复合工位，解决了现有片状材料生产线作业单元组合作业形式单一，不能够满足柔性化制造生产的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统，其特征在于：依次包括线性排列设置的冲床、毛刺机、清洗机和刷漆炉，相邻两个设备之间通过传输带配合AGV（移动叉车）实现物料输送；为了实现片状材料产品生产线的柔性，冲床与毛刺机之间设置有抽检上下料复合工位，所述清洗机和刷漆炉之间也设置有抽检上下料复合工位；在抽检上下料复合工位的进料端和出料端均还包括视觉检测单元，在视觉检测单元的出料端还设置有双张检测单元。

具体的，所述抽检上下料复合工位包括物料旋转及上下料设备，所述物料旋转及上下料设备不仅能用旋转抓手对物料旋转，使得物料按照同一方向放置，以便于后续工序生产作业，还能够利用旋转抓手与机械臂结合，将传输带上的物料搬运至物料栈板上，还能够将物料栈板上的物料搬运至传输带上。其中，旋转抓手的抓取宽度可以调节，使得本复合自动生产线能够适用于不同大小的片状材料产品加工。

所述抽检上下料复合工位设置有抽检平台，机械臂和旋转抓手能够随机将传输带上的产品搬运至抽检平台上进行监测。需要说明的是，检测合格的产品还能够通过样品上料工位回到生产线上。

在抽检平台的对侧设置有样品上料工位，抽检平台和样品上料工位之间的传输带上空安装有机械臂和旋转抓手；所述抽检平台为可滑动平台，可从传输带旁侧滑动至传输带上方，且位于机械臂可互动范围的下方；当需要机械臂将物料搬运至抽检平台上进行抽检时，抽检平台滑动至传输带上方，通过机械臂移动，旋转抓手抓取传输带上的片状产品后放置到抽检平台上，然后抽检平台滑动至传输带旁侧，对抽取的片状产品进行质检。

所述视觉检测单元包括工业线阵相机和支撑架，支撑架用于支撑和安装工业线阵相机，支撑架固定于传输带的上方和/或下方，以使工业线阵相机能够位于传输带（待检测表面）的上方和/或下方，以使工业线阵相机能够对经过的片状产品的上表面和/或下表面进行图像采集。所述复合工位通过视觉检测单元检测经过的片状产品是否为合格产品。当经过的片状产品为不合格产品时，视觉检测单元会发出信息并传输至机械臂，机械臂将被检测到的不合格产品从传输带中剔除。

为了保证图像采集的质量，优选的设置条形光源对待检测表面补光处理。

为了保证图像采集的质量，采用茶色亚克力板进行隔光。

所述视觉检测单元通过视觉处理软件，对获取的图像进行分析处理，再将处理结果传输至机械臂，以使机械臂能够根据检测结果将有缺陷的片状物料剔除。具体的，机械臂为六轴机器人，并且视觉系统处理结果通过profinet与六轴机器人进行连接，以使六轴机器人根据视觉系统输出的结果进行对应的操作。

所述双张检测单元包括安装架和传感器，安装架用于安装传感器，安装架固定于传输带的上方和下方，以使传感器能够位于传输带的上方和下方，以使传感器能够感测经过的片状产品的厚度，通过厚度判断是否存在重叠，当检测到有重叠时，则需要全线或部分停线进行排查重叠原因。

当视觉检测单元监测到有缺陷产品后，通过机械臂和抓手将有缺陷的产品移动至缺陷产品堆放台上，从而实现缺陷产品的剔除；双张检测单元对传输带上的物料进行监测，当监测到两张或更多张物料重叠时，可以立即停止产线上可能导致该处出现物料重叠的工位和/或设备。例如，抽检上下料复合工位检测出重叠的物料，那么可以停止抽检上下料复合工位当前的上料环节，而保持该环节以后和/或以前的设备正常生产作业。

进一步的，对于冲床与毛刺机之间设置的抽检上下料复合工位，该系统至少实现以下控制模式：

S1，控制冲床、毛刺机、清洗机和刷漆炉，整线自动运行；

S2，冲床独立运行，用于生产成型片状产品；

S3，利用抽检上下料复合工位中的机械臂和旋转抓手将已经成型的片状产品搬运至传输带上，一方面可以对已经成型片状产品的进一步加工，另一方面，在冲床出现故障时，无需关停后续毛刺机、清洗机和刷漆炉部分产线，即依然平面毛刺机、清洗机和刷漆炉运行。

进一步的，对于清洗机和刷漆炉之间设置的抽检上下料复合工位，该系统至少实现以下控制模式：

S4，控制平面毛刺机、清洗机运行；

S5，控制冲床、毛刺机和清洗机；

S6，刷漆炉单独运行；

S7，项号片生产模式冲床（项号片）和毛刺机、清洗机、刷漆炉配合运行。

需要说明的是，S7与S1的区别在于，项号片的生产过程中，通过冲压成型后还需要进行切边工艺，即在该复合自动线在生产项片时，通过凯撒冲床冲压成型，然后落料利用叉车和/或其他运输方式将冲压成型的项号片搬运至切边工位，切边完成后在由切边工位搬运至抽检上下料复合工位进行上料，随后进行去毛刺、清洗、刷漆工艺。因此，该连续复合自动生产线还可用于冲压工艺与去毛刺工艺中还需进行其它工艺的产品的加工。

所述清洗机和刷漆炉之间的抽检上下料复合工位使得毛刺机和/或清洗机出现故障时，刷漆炉和冲床可以不用停线。

具体的，沿输送方向，所述刷漆炉的下游设置有自动连续下料装置，利用物料缓存单元在更换托盘和/或栈板时临时储存下落物料，从而使得更换物料托盘和/或栈板时无需暂停产线下料；并且通过设置托盘转运装置使得实现了托盘的自动更换。

本发明的技术效果如下：

本发明设置有多个复合工位，可以有效解决现有技术中，片状材料生产线作业单元组合作业形式单一，不能够满足柔性化制造生产的技术问题；通过复合工位的设计，可以大大提高整线生产效率，同时可以实现质检和生产的同步进行，即使找到故障也可以实现部分停线，整线设计非常灵活，且可以大大减小生产场地，减少人工操作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明抽检上下料复合工位的结构示意图。

图3为本发明两个抽检上下料复合工位之间的生产线的俯视结构示意图。

图4为图3 的另一视角结构示意图。

其中，附图标记为：1连续卸料装置，2刷漆炉，3视觉检测单元，4抽检上下料复合工位，5清洗机，6毛刺机，7双张检测单元，8冲床，9传输带，10搬运机械臂，11机械臂安装座，12龙门架，13第一抽检平台，14第二抽检平台，15上料端，16样品上料工位，17过桥。

具体实施方式

如图1－4所示，一种适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统，依次包括线性排列设置的冲床8（本实施例中采用凯撒冲床）、毛刺机6、清洗机5、刷漆炉2和连续卸料装置1，相邻两个设备之间通过传输带9配合AGV（移动叉车）实现物料输送；为了实现片状材料产品生产线的柔性，冲床8前为上料端15，冲床8的上料端15与毛刺机6之间设置有抽检上下料复合工位4，在该抽检上下料复合工位4处还设置有过桥17；所述清洗机5和刷漆炉2之间也设置有抽检上下料复合工位4；在抽检上下料复合工位4的进料端和出料端均还包括视觉检测单元3，在视觉检测单元3的出料端还设置有双张检测单元7。

具体的，所述抽检上下料复合工位4包括物料旋转及上下料设备，所述物料旋转及上下料设备不仅能用旋转抓手对物料旋转，使得物料按照同一方向放置，以便于后续工序生产作业，还能够利用旋转抓手与搬运机械臂10结合，将传输带9上的物料搬运至物料栈板上，还能够将物料栈板上的物料搬运至传输带9上。其中，旋转抓手的抓取宽度可以调节，使得本复合自动生产线能够适用于不同大小的片状材料产品加工。

所述抽检上下料复合工位4设置有抽检平台，如图2所示，设置有第一抽检平台13和第二抽检平台14，搬运机械臂10和旋转抓手能够随机将传输带9上的产品搬运至抽检平台上进行监测。需要说明的是，检测合格的产品还能够通过样品上料工位16回到生产线上。

在抽检平台的对侧设置有样品上料工位16，抽检平台和样品上料工位16之间的传输带9上空安装有搬运机械臂10和旋转抓手，搬运机械臂10通过机械臂安装座11安装于龙门架12上；所述抽检平台为可滑动平台，可从传输带9旁侧滑动至传输带9上方，且位于搬运机械臂10可互动范围的下方；当需要搬运机械臂10将物料搬运至抽检平台上进行抽检时，抽检平台滑动至传输带9上方，通过搬运机械臂10移动，旋转抓手抓取传输带9上的片状产品后放置到抽检平台上，然后抽检平台滑动至传输带9旁侧，对抽取的片状产品进行质检。

所述视觉检测单元3包括工业线阵相机和支撑架，支撑架用于支撑和安装工业线阵相机，支撑架固定于传输带9的上方和/或下方，以使工业线阵相机能够位于传输带9（待检测表面）的上方和/或下方，以使工业线阵相机能够对经过的片状产品的上表面和/或下表面进行图像采集。所述复合工位通过视觉检测单元3检测经过的片状产品是否为合格产品。当经过的片状产品为不合格产品时，视觉检测单元3会发出信息并传输至搬运机械臂10，搬运机械臂10将被检测到的不合格产品从传输带9中剔除。

为了保证图像采集的质量，优选的设置条形光源对待检测表面补光处理。

为了保证图像采集的质量，采用茶色亚克力板进行隔光。

所述视觉检测单元3通过视觉处理软件，对获取的图像进行分析处理，再将处理结果传输至搬运机械臂10，以使搬运机械臂10能够根据检测结果将有缺陷的片状物料剔除。具体的，搬运机械臂10为六轴机器人，并且视觉系统处理结果通过profinet与六轴机器人进行连接，以使六轴机器人根据视觉系统输出的结果进行对应的操作。

所述双张检测单元7包括安装架和传感器，安装架用于安装传感器，安装架固定于传输带9的上方和下方，以使传感器能够位于传输带9的上方和下方，以使传感器能够感测经过的片状产品的厚度，通过厚度判断是否存在重叠，当检测到有重叠时，则需要全线或部分停线进行排查重叠原因。

当视觉检测单元3监测到有缺陷产品后，通过搬运机械臂10和抓手将有缺陷的产品移动至缺陷产品堆放台上，从而实现缺陷产品的剔除；双张检测单元7对传输带9上的物料进行监测，当监测到两张或更多张物料重叠时，可以立即停止产线上可能导致该处出现物料重叠的工位和/或设备。例如，抽检上下料复合工位4检测出重叠的物料，那么可以停止抽检上下料复合工位4当前的上料环节，而保持该环节以后和/或以前的设备正常生产作业。

对于上述设计的复合自动生产线，对于冲床8与毛刺机6之间设置的抽检上下料复合工位4，该系统至少实现以下控制模式：

S1，控制冲床8、毛刺机6、清洗机5和刷漆炉2，整线自动运行；

S2，冲床8独立运行，用于生产成型片状产品；

S3，利用抽检上下料复合工位4中的搬运机械臂10和旋转抓手将已经成型的片状产品搬运至传输带9上，一方面可以对已经成型片状产品的进一步加工，另一方面，在冲床8出现故障时，无需关停后续毛刺机6、清洗机5和刷漆炉2部分产线，即依然平面毛刺机6、清洗机5和刷漆炉2运行。

进一步的，对于清洗机5和刷漆炉2之间设置的抽检上下料复合工位4，该系统至少实现以下控制模式：

S4，控制平面毛刺机6和清洗机5运行；

S5，控制冲床8、毛刺机6和清洗机5；

S6，刷漆炉2单独运行；

S7，项号片生产模式冲床8（项号片）和毛刺机6、清洗机5、刷漆炉2配合运行。

需要说明的是，S7与S1的区别在于，项号片的生产过程中，通过冲压成型后还需要进行切边工艺，即在该复合自动线在生产项片时，通过凯撒冲床冲压成型，然后落料利用叉车和/或其他运输方式将冲压成型的项号片搬运至切边工位，切边完成后在由切边工位搬运至抽检上下料复合工位4进行上料，随后进行去毛刺、清洗、刷漆工艺。因此，该连续复合自动生产线还可用于冲压工艺与去毛刺工艺中还需进行其它工艺的产品的加工。

所述清洗机5和刷漆炉2之间的抽检上下料复合工位4使得毛刺机6和/或清洗机5出现故障时，刷漆炉2和冲床8可以不用停线。

具体的，沿输送方向，所述刷漆炉2的下游设置有自动连续下料装置，利用物料缓存单元在更换托盘和/或栈板时临时储存下落物料，从而使得更换物料托盘和/或栈板时无需暂停产线下料；并且通过设置托盘转运装置使得实现了托盘的自动更换。

Claims (8)

1.一种适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统，其特征在于：依次包括线性排列设置的冲床（8）、毛刺机（6）、清洗机（5）和刷漆炉（2），相邻两个设备之间通过传输带（9）配合AGV实现物料输送；其中，冲床（8）与毛刺机（6）之间设置有抽检上下料复合工位（4），清洗机（5）和刷漆炉（2）之间也设置有抽检上下料复合工位（4）；在抽检上下料复合工位（4）的进料端和出料端均还包括视觉检测单元（3），在视觉检测单元（3）的出料端还设置有双张检测单元（7）；所述抽检上下料复合工位（4）包括物料旋转及上下料设备，所述物料旋转及上下料设备包括搬运机械臂（10）和旋转抓手，通过旋转抓手对物料旋转，使得物料按照同一方向放置；同时，搬运机械臂（10）带动旋转抓手将传输带（9）上的物料搬运至物料栈板上，或者将物料栈板上的物料搬运至传输带（9）上，所述旋转抓手的抓取宽度可调节；所述抽检上下料复合工位（4）设置有抽检平台，搬运机械臂（10）和旋转抓手随机将传输带（9）上的产品搬运至抽检平台上进行监测；在抽检平台的对侧设置有样品上料工位（16），抽检平台和样品上料工位（16）之间的传输带（9）上空安装有搬运机械臂（10）和旋转抓手；所述抽检平台为可滑动平台，可从传输带（9）旁侧滑动至传输带（9）上方，且位于搬运机械臂（10）可互动范围的下方；当需要搬运机械臂（10）将物料搬运至抽检平台上进行抽检时，抽检平台滑动至传输带（9）上方，通过搬运机械臂（10）移动，旋转抓手抓取传输带（9）上的片状产品后放置到抽检平台上，然后抽检平台滑动至传输带（9）旁侧，对抽取的片状产品进行质检；

该高柔性连续复合自动生产系统在运行过程中，对于冲床（8）与毛刺机（6）之间设置的抽检上下料复合工位（4），该系统至少实现以下控制模式：

S1，控制冲床（8）、毛刺机（6）、清洗机（5）和刷漆炉（2），整线自动运行；

S2，冲床（8）独立运行，用于生产成型片状产品；

S3，利用抽检上下料复合工位（4）中的搬运机械臂（10）和旋转抓手将已成型的片状产品搬运至传输带（9）上，一方面对已成型片状产品进一步加工，另一方面，在冲床（8）出现故障时，无需关停后续毛刺机（6）、清洗机（5）和刷漆炉（2）部分产线，即毛刺机（6）、清洗机（5）和刷漆炉（2）依然运行；

该高柔性连续复合自动生产系统在运行过程中，对于清洗机（5）和刷漆炉（2）之间设置的抽检上下料复合工位（4），该系统至少实现以下控制模式：

S4，控制毛刺机（6）和清洗机（5）运行；

S5，控制冲床（8）、毛刺机（6）和清洗机（5）运行；

S6，刷漆炉（2）单独运行；

S7，项号片生产模式冲床（8）与毛刺机（6）、清洗机（5）、刷漆炉（2）配合运行；

所述清洗机（5）和刷漆炉（2）之间的抽检上下料复合工位（4）使得毛刺机（6）和/或清洗机（5）出现故障时，刷漆炉（2）和冲床（8）不用停线。

2.如权利要求1所述的适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统，其特征在于：所述视觉检测单元（3）包括工业线阵相机和支撑架，支撑架用于支撑和安装工业线阵相机，支撑架固定于传输带（9）的上方和/或下方，以使工业线阵相机能够位于传输带（9）的上方和/或下方，以使工业线阵相机能够对经过的片状产品的上表面和/或下表面进行图像采集。

3.如权利要求2所述的适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统，其特征在于：所述视觉检测单元（3）检测到不合格产品时，视觉检测单元（3）发出信息并传输至搬运机械臂（10），搬运机械臂（10）将被检测到的不合格产品从传输带（9）中剔除。

4.如权利要求2所述的适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统，其特征在于：所述视觉检测单元（3）设置有用于对待检测表面进行补光处理的条形光源。

5.如权利要求2所述的适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统，其特征在于：所述视觉检测单元（3）设置有用于隔光的茶色亚克力板。

6.如权利要求2所述的适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统，其特征在于：所述视觉检测单元（3）通过视觉处理软件，对获取的图像进行分析处理，再将处理结果传输至搬运机械臂（10），以使搬运机械臂（10）能够根据检测结果将有缺陷的片状物料剔除。

7.如权利要求1所述的适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统，其特征在于：所述双张检测单元（7）包括安装架和传感器，安装架用于安装传感器，安装架固定于传输带（9）的上方和下方，以使传感器能够位于传输带（9）的上方和下方，以使传感器能够感测经过的片状产品的厚度，通过厚度判断是否存在重叠，当检测到有重叠时，则需要全线或部分停线进行排查重叠原因。

8.如权利要求1所述的适用于片状材料的高柔性连续复合自动生产系统，其特征在于，沿输送方向，所述刷漆炉（2）的下游设置有自动连续下料装置，利用物料缓存单元在更换托盘和/或栈板时临时储存下落物料，使得更换物料托盘和/或栈板时无需暂停产线下料；并且，通过设置托盘转运装置进行托盘的自动更换。

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