CN111069627A

CN111069627A - 多品种小批量柔性自动加工系统

Info

Publication number: CN111069627A
Application number: CN201911325243.1A
Authority: CN
Inventors: 李福勤; 刘代华; 彭勇; 王晓毅; 郑和升; 王然; 魏海雷
Original assignee: Chengdu Lingchuan Special Industry Co Ltd
Current assignee: Chengdu Lingchuan Special Industry Co Ltd
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-04-28

Abstract

本发明公开了多品种小批量柔性自动加工系统，包括机器人、控制系统、载具、夹具和工件库，其特征在于：还包括若干数控机床，每个数控机床包括一个用于装载成品的成品载具和用于装载毛坯的毛坯载具；工件库包括抓手和刀具；数控机床的上零件加工完成后，控制系统接收上位计算机的加工完成时间信息，并控制机器人的动作，实现机器人上的抓手的自动切换；本系统内所有设备不受零件工序节拍长短的影响，可保证每台设备连续不停顿加工。

Description

多品种小批量柔性自动加工系统

技术领域

本发明涉及智能制造领域，具体涉及多品种小批量柔性自动加工系统。

背景技术

智能制造国外、国内发展和应用非常快，是中国制造业发展的方向，但当前智能制造仅用于产品大批量生产的情形，多品种、小批量零件均没有得到应用，原因是多品种小批量产品零件智能制造关键技术没有突破，即没有经济、有效的柔性化、自动化加工解决方案。

但是，我国目前多品种小批量产品零件生产企业普遍规模较小，加工不同品种的零部件需要配备不同的毛坯和抓手，生产周期长，效率低下，由于批量小，因此毛坯和抓手的利用率低，且生产质量靠人工控制，很难适应产业的快速发展趋势。

因此一种新型的加工系统是迫切需要的，使多品种、小批量零件加工实现柔性化、自动化，填补多品种、小批量零件柔性、自动加工技术空白。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的多品种、小批量零件在加工时，效率较低，不能充分利用加工装置，浪费时间以及成本，目的在于提供多品种小批量柔性自动加工系统，解决柔性加工的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

多品种小批量柔性自动加工系统，包括机器人、控制系统、载具、夹具和工件库，其特征在于：还包括若干数控机床，每个数控机床包括一个用于装载成品的成品载具和用于装载毛坯的毛坯载具；工件库包括抓手和刀具；

数控机床的上零件加工完成后，控制系统接收上位计算机的加工完成时间信息，并控制机器人的动作，实现机器人上的抓手的自动切换；

数控机床的本批次本工序加工完成后，更换载具、夹具和刀具；

控制系统接收上位计算机的排产信息，并控制机器人的动作，实现每个数控机床连续工作。

进一步的，本系统的加工秩序是把本批次、本工序的所有零件加工完成后，迅速切换至本零件或其它零件的工序进行加工，这样系统内所有的机床不受零件工序节拍长短的影响，也就是说此方法与工序节拍无关，可保证每台设备连续不停顿加工。

把多品种、小批量零件结构相近、工艺相似、加工设备种类相同的零件划分为不同的组别，按组别建设柔性加工系统，完成零件的制造，机器人集成控制系统根据每台设备上零件加工完成的准确时间，判断下一次需要的工件抓手，提前自动换上需要的工件抓手，抓手装卸工件后工件开始加工，然后自动更换下一次需要的工件抓手，以此循环实现工件抓手适时自动切换。

加工中机器人集成控制系判断某一设备工序加工是否完成，如果工序加工完成，机器人都会停止对该设备及对应的载具进行操作，此时可进行载具切换或零件工序切换。

工序加工完成后，除要更换载具外，下一个零件工序加工程序、加工刀具、夹具还需要切换。零件工序加工程序切换直接在工控机上调用即可。

这样在使用时，能在本批次、本工序的所有零件加工完成后，迅速切换至本零件或其它零件的工序进行加工，这样系统内所有设备不受零件工序节拍长短的影响，可保证每台设备连续不停顿加工。

同时，机床加工调试区域设置有安全围栏，同时，机器人工作区域和数控机床之间配置活动隔栅。设置安全围栏在加工调试区域，因此在使用时，操作人员不会误入调试区域，使用更加安全。

并且，活动隔栅安装在安全围栏上，活动隔栅由方管和钢丝网组成。当操作人员进入该区域时，关闭隔栅，与操作调试区域进行物理隔离，人员离开时打开隔栅。进一步的提高安全性。

本系统还包括线边库，线边库用于存放堆积零件。由于各个工序加工时间总是有快有慢，零件不能依次按工序顺序加工完成，工序节拍长的设备处会存在堆积零件问题，工序节拍短的设备处会存在等待问题，因此增加一个线边库，可将堆积零件转入线边库，线边库等待零件工序优先安排在处于等待的设备加工。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明多品种小批量柔性自动加工系统，本系统将本批次、本工序的所有零件加工完成后，迅速切换至本零件或其它零件的工序进行加工，这样系统内所有设备不受零件工序节拍长短的影响，也就是说采有此方法与工序节拍无关，可保证每台设备连续不停顿加工。

同时，本系统解决了小批量车削类零件加工实现自动化的难题，使多品种、小批量零件实现数字化制造、智能制造成为可能。

并且，人力成本节约85％，代替人工操作，减少对人操作技能、体力依赖；产品质量损失≤0.1％；生产效率提高40％；提高设备利用率33％；平均减少工序数量60％。因此，可进一步的提高使用效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明示意图；

图2为本发明抓手自动切换流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本发明多品种小批量柔性自动加工系统，包括把多品种、小批量零件结构相近、工艺相似、加工设备种类相同的零件划分为不同的组别，按组别建设柔性自动加工系统，完成车削、铣削、铣—镗等类别零件的制造。

本实施例中，由4台数控车组成一个车削零件柔性化、自动化加工系统。

自动加工过程中，不同设备用的工件抓手适时自动切换，通过在机器人上安装快换接头，实现工件抓手的快速适时自动切换：机器人集成控制系统根据每台设备上零件加工完成的准确时间，判断下一次需要的工件抓手，提前自动换上需要的工件抓手，抓手装卸工件后工件开始加工，然后自动更换下一次需要的工件抓手，以此循环实现工件抓手适时自动切换。车削单元工件抓手一般配3至4个即能满足加工需要。

并且，每台设备分别配备一个装载毛坯和成品的载具，载具上的零件工序加完成后，打开毛坯和成品载具开关，由人工或AGV更换新载具，再关闭两个载具开关，启动机器人继续自动加工。

本系统在工序加工完成后快速切换至下一工序，加工中机器人集成控制系判断某一设备工序加工是否完成，如果工序加工完成，机器人都会停止对该设备及对应的载具进行操作，此时可进行载具切换或零件工序切换。

工序加工完成后，除要更换载具外，下一个零件工序加工程序、加工刀具、夹具还需要切换。零件工序加工程序切换直接在工控机上调用即可；加工刀具、夹具切换：第一步是打开对应设备的安全门、锁，并将安全隔栅关闭，确保机器人不对本设备进行操作，第二步是操作人进入操作区域进行刀具、夹具更换与调试，第三步是关闭安全门锁和打开安全隔栅，启动机器人进行自动加工。

系统中的设备的加工秩序是把本批次、本工序的所有零件加工完成后，迅速切换至本零件或其它零件的工序进行加工，这样系统内所有设备不受零件工序节拍长短的影响，也就是说采有此方法与工序节拍无关，可保证每台设备连续不停顿加工。

系统增加一个线边库，如上图1所示，将堆积零件转入线边库，线边库等待零件工序优先安排在处于等待的设备加工。这是因为各个工序加工时间总是有快有慢，零件不能依次按工序顺序加工完成，节拍长的设备之前的设备处会存在堆积零件问题，之后的设备处会存在等待问题。

在机床加工调试区域，配置安全围栏和安全门锁，防止人员随意出入加工调试区，保障人身安全。

并且，在机器人工作区域和机床设备之间配置活动隔栅，操作人员进入该区域时，关闭隔栅，与操作调试区域进行物理隔离，人员离开时打开隔栅。机器人工作区域四周设置安全围栏，隔栅安装在安全围栏上，采用方管和钢丝网组成。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，本系统在使用时，全部设备准备就绪后，控制系统驱动机器人更换设备1所用的抓手，并从相应的载具上抓取设备1待加工的毛坯，取下设备1上的成品，换上待加工的毛坯，换上后，设备1开始加工零件，加工完成后，控制系统驱动机器人将设备1上的成品放入相应的载具中；机器人更换设备2中所使用的抓手，当该抓手与上一设备所用的抓手相同时则不需要更换，然后从载具中出去设备2所要加工的毛坯，设备2、3、4重复上述步骤，并进行加工零件，将设备2、3、4中的成品放置在相应的载具中；

通过控制系统判断4台设备中最先加工完成的设备，控制机器人更换最先加工完成的设备所用的抓手，并且驱动机器人抓取对应设备的加工毛坯，当设备加工结束后，取下成品，更换新的毛坯，然后进行零件加工，并通过机器人将成品放置在载具中，重复本流程。

实施例3

在实施例1的基础上，控制系统包括操作系统和数据库管理系统，操作系统包括运行控制系统、动态调度系统，数据库管理系统包括传输模块、数据储存模块，动态调度系统用于驱动设备，动态调度系统还包括定位模块。

控制系统通过数据库管理系统的物料数据，控制动态调度系统驱动设备，使得工件抓手的快速适时自动切换。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.多品种小批量柔性自动加工系统，包括机器人、控制系统、载具、夹具和工件库，其特征在于：还包括若干数控机床，每个数控机床包括一个用于装载成品的成品载具和用于装载毛坯的毛坯载具；工件库包括抓手和刀具；

2.根据权利要求1所述的多品种小批量柔性自动加工系统，其特征在于，数控机床的数量为四个。

3.根据权利要求1所述的多品种小批量柔性自动加工系统，其特征在于，每个数控机床包括的工件抓手的数量不小于3个。

4.根据权利要求1所述的多品种小批量柔性自动加工系统，其特征在于，机床加工调试区域设置有安全围栏，同时，机器人工作区域和数控机床之间配置活动隔栅。

5.根据权利要求4所述的多品种小批量柔性自动加工系统，其特征在于，活动隔栅安装在安全围栏上，活动隔栅由方管和钢丝网组成。

6.根据权利要求1所述的多品种小批量柔性自动加工系统，其特征在于，本系统还包括线边库，线边库用于存放堆积零件。