CN113247504A - 一种尼龙板类零件混合智能生产线及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尼龙板类零件混合智能生产线及生产方法。它包括一号加工生产线以及二号柔性生产线和三号柔性生产线所构成的生产总线，二号柔性生产线和三号柔性生产线的起始端均置有尼龙板框类零件上料机械机构，一号加工生产线的起始端设置有旁承磨耗板上料机构，还包括立体仓库以及运行轨道，运行轨道上放置有转运车，二号柔性生产线和三号柔性生产线之间设置有缓冲位以及交换机械手。优点是：大大提高了生产效率及加工过程中的自动化水平，减少了人工成本；可以应对中大批量旁承磨耗板在订单增加、紧急插单、生产线故障等不同异常情况下导致专用加工生产线满足不了当前产量需求的问题。

Description

一种尼龙板类零件混合智能生产线及生产方法

技术领域

本发明涉及一种板框类零件的的自动化生产流水线，尤其涉及一种串、并行结合的尼龙板类零件混合智能生产线及生产方法，属于机械加工设备技术领域。

背景技术

板框类零件属于小成本、低加工要求、中大批量生产；对于产量大且结构简单的板框类零件加工，柔性生产线的优势更能得到良好的应用，但是企业在追求自动化柔性化生产的同时，由于各方面因素的限制，往往不能达到预期的效果，为了提高生产效率及自动化水平，减少人工成本，申请人提出了一件专利号为201911087853 .2，名称为一种通用与专用设备结合的智能化板类零件加工生产线，通过该专利充分考虑专用设备生产效率高、柔性较差的特点，将四种板材相同且余量大的工艺放在专用加工设备上完成；考虑通用设备柔性好、生产效率相对较低的特点，将剩余不同且余量小的工艺放在通用加工设备完成，实现产能匹配，保证生产效率，实现四种不同板材加工流程的统一，进而初步实现生产线对四种板材的柔性化生产，且在保证生产线柔性的基础上尽可能使用专用加工设备，减少通用设备的数量，有效降低了制造成本，但是当前这种适用于旁承磨耗板生产加工的自动化加工生产线仅仅只能勉强满足当前生产需求，也就是说只有在订单量稳定以及无任何生产故障的情况下能够满足生产需求，但是存在一个致命的缺陷是无法应对未来出现的订单增加、紧急插单、生产线故障等不同异常情况，从而导致了专用加工生产线满足不了实时产量需求的问题，由此造成了整个生产线可容错性差，生产稳定性差，不能满足实时调整的生产需求以及应急需求（当某一个工位发生故障，必须停下整条生产线）。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不但可容错性好、生产稳定性高，满足紧急增量生产和生产线故障应对突发状况，而且还能够大幅度提高生产效率及加工过程中的自动化水平，减少人工成本的尼龙板类零件混合智能生产线及生产方法。

为了解决上述技术问题，本发明的尼龙板类零件混合智能生产线，包括一条用于旁承磨耗板加工的一号加工生产线以及与一号加工生产线并排设置的两条用于对尼龙板框类零件加工的二号柔性生产线和三号柔性生产线所构成的生产总线，所述二号柔性生产线和三号柔性生产线的起始端均置有尼龙板框类零件上料机械机构，一号加工生产线的起始端设置有旁承磨耗板上料机构，还包括位于生产总线起始端的用于供料的立体仓库以及与立体仓库内的货架相匹配的运行轨道，运行轨道上放置有转运车，通过转运车能够将货架上的旁承磨耗板转运至旁承磨耗板上料机构处以及将尼龙板框类零件转运至尼龙板框类零件上料机械机构处，二号柔性生产线和三号柔性生产线之间设置有缓冲位以及设置有能够将尼龙板框类零件在二号柔性生产线和三号柔性生产线之间进行接替转运的交换机械手。

所述一号加工生产线和二号柔性生产线的末端之间设置有旁承磨耗板下料机构，所述二号柔性生产线和三号柔性生产线的末端设置有U型传送带，所述U型传送带末端设置有能够将尼龙板框类零件进行检测、打标、封装的尼龙板框类零件下料机构，U型传送带用于将尼龙板框类零件从二号柔性生产线和三号柔性生产线中转运至尼龙板框类零件下料机构。

所述立体仓库内具有抬升机和货架，所述货架能够与运行轨道配合。

所述抬升机包括行走机构、载货台、抬升机构,所述行走机构能够带动所述抬升机构沿货架横向移动。

所述尼龙板框类零件下料机构包括成品检测装置、打标装置、封装装置，所述检测装置包括分别设置在U型传送带起始端处以及U型传送带上的多个传感器和工业摄像头。

所述打标装置包括打标台以及打标夹具和多台激光打标机。

所述封装装置包括封装台和设置在所述封装台上的四种不同规格的封装纸箱。

所述三号柔性生产线的起始端的外侧设置有预留工位，所述预留工位处设置有预留加工设备。

一种尼龙板类零件混合智能生产线的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）上料准备：按生产任务单将待加工的工件按种类放置在毛坯放置货架上，根据载货台上的识别码扫描器，将工件毛坯放置对应识别码的毛坯放置货架内，通过计算机控制台记录立体库入库信息，并根据订单控制对已经入库的毛坯进行取料出库；

（2）上料：计算机控制台根据生产订单制定订单排程，并对已经入库的毛坯进行取料出库，载货台根据毛坯放置货架的识别码取料出库，同时计算机控制台记录立体库出库信息，由转运车搬运出库毛坯，沿着转运轨道将毛坯搬运到相应的上料机构处进行后续加工，旁承磨耗板工件优先全部搬运至一号加工生产线的上料机构处，在出现旁承磨耗板在订单增加、紧急插单、生产线故障等异常情况下，重新对订单进行排程，旁承磨耗板工件部分搬运至二号加工柔性生产线或二号加工柔性生产线上料机构处；钩尾框、尾框托梁、支撑座工件全部搬运至二号柔性生产线和三号柔性生产线上料机构处；

（3）加工：各工位的加工设备对出库毛坯识别码的识别结果进行相应的加工步骤，通过并行的二号柔性生产线和三号柔性生产线加工钩尾框、尾框托梁、支撑座，加工过程中，上道工序加工完成的工件均先进入缓冲区，查询本工序有无加工设备空闲，当本道工序有多个加工设备空闲时，且等候队列中只有刚进入的单工件，优先进入纵向上方的加工设备；当本道工序只有单个加工设备空闲时，且等候队列中只有刚进入的单工件，直接进入该空闲加工设备；当本道工序无空闲时，则工件在缓冲区队列等待；当缓冲区队列有等待的工件，并某一加工设备出现空闲时，优先进入在本加工设备上加工时间最小的工件，一号生产线按照固定节拍流水线式加工旁承磨耗板工件；

（4）检测和识别：对尼龙板框类零件加工完成后，由机械手搬运至U型传送带的传感器记录点，其中两个传感器分别实时检测是否有的机械手将工件放置在U型传送带上，并根据当前检测的工件种类，然后将信号传给最后一个传感器，传送带匀速搬运工件至最后一个传感器处，最后一个传感器根据前面两个传感器发送信号的时间间隔判断到达最后一个传感器处的工件种类，工件中间经过工业摄像头时，工业摄像头采集工件表面质量图像，识别残次品；

（5）下料：当尼龙板框类零件加工打包完成后，由纸箱搬运机械手将纸箱搬运至准备好的转运车上，随后转运车将纸箱运送至成品放置货架处，参照步骤（1）进行成品入库，转运车将新纸箱搬运至二号柔性生产线和三号柔性生产线的下料机构处，一号加工生产线打包和二号柔性生产线及三号柔性生产线共用一台纸箱搬运机械手对打包完成的工件进行搬运，重复以上步骤进行下料。

本发明的优点在于：

（1）通过与一号加工生产线并排设置的二号柔性生产线和三号柔性生产线所构成的生产总线，以及位于生产总线起始端的用于供料的立体仓库，以及与立体仓库内的货架相匹配的安置有转运车的运行轨道，由此将尼龙板框类零件加工柔性生产线和旁承磨耗板专用加工生产线进行结合形成一条尼龙板类零件串、并行结合的混合智能生产线，不但能够利用统一的运行轨道实现工件的转运，还能够生产四种板框类零件，大大提高了生产效率及加工过程中的自动化水平，减少了人工成本。

（2）在二号柔性生产线和三号柔性生产线之间设置有缓冲位以及设置有能够将尼龙板框类零件在二号柔性生产线和三号柔性生产线之间进行接替转运的交换机械手，由此通过二号柔性生产线和三号柔性生产线之间的有效衔接来应对中批量旁承磨耗板在订单增加、紧急插单、生产线故障等不同异常情况下导致专用加工生产线满足不了当前产量需求的问题，同时各条单独的生产线还同时兼顾钩尾框、尾框托梁、支撑板等其他小批量工件的产量需求，进一步提高了整体生产线的生产稳定性，提高了生产产量。

（3）通过多个传感器的协同工作，提供了一种在传送带上再次检测工件种类的工作方法，并通过工业摄像头，采集工件表面质量图像，识别残次品，避免了打标机构打标残次品，提高了生产质量和生产效率。

（4）通过设计的打标机构，实现了不同种类工件的打标，和旁承磨耗板专用加工生产线的打标机构共同工作，实现了整个生产线的打标功能，与此同时，通过一号加工生产线和两条加工柔性生产线的下料机构的合理布置，两个下料机构共同一台纸箱搬运机械手来完成最后的打包工序，大大降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明尼龙板类零件混合智能生产线的整体结构示意图。

图2为本发明中的U型传送带的检测、识别机构结构示意图；

图3为本发明中所需加工的四种不同类型的产品结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的尼龙板类零件混合智能生产线及生产方法作如下详细说明。

实施例一：

本发明所需加工的产品如图3所示，一种是带有两个通孔的板状结构，一种是带有C形侧翻边的槽型结构，一种是带有直角侧翻边的槽型结构，还有一种是带有翻边上有开槽的槽型结构，这四种产品的规格也可以为不同的规格，本实施例的尼龙板类零件混合智能生产线，包括一条用于旁承磨耗板加工的一号加工生产线1以及与一号加工生产线并排设置的两条用于对尼龙板框类零件加工的二号柔性生产线2和三号柔性生产线3所构成的生产总线，各条生产线有如图所示的多个加工工位，二号柔性生产线2和三号柔性生产线3的起始端均置有尼龙板框类零件上料机械机构5，尼龙板框类零件上料机械机构5为设置在二号柔性生产线2和三号柔性生产线3起始端的尼龙板框类零件上料机械手，一号加工生产线1的起始端设置有旁承磨耗板上料机构6，还包括位于生产总线起始端（左侧）的用于供料的立体仓库4以及与立体仓库4内的货架相匹配的运行轨道8，运行轨道上放置有转运车9，通过转运车9能够将货架上的旁承磨耗板转运至旁承磨耗板上料机构6处以及将尼龙板框类零件转运至尼龙板框类零件上料机械机构5处，具体的说，立体仓库4内具有抬升机14和货架15，货架15能够与运行轨道8相匹配，抬升机与运行轨道配合，抬升机14包括行走机构15、载货台16、抬升机构17, 货架15分为毛坯放置货架和成品放置货架，毛坯放置货架和成品放置货架相对于抬升机两侧对称布置，行走机构15能够带动抬升机构沿货架横向移动，抬升机构带动载货台沿货架z轴上下移动，载货台上还设有识别码扫描器,毛坯放置货架和成品放置货架的各储物格及待存取货物上粘贴有相对应的识别码,厂房内设置有计算机控制台，对生产所需的毛坯在出入库的时候进行识别，各条生产线的各工位的加工设备对识别结果进行相应并进行对应的加工步骤，一号加工生产线1、二号柔性生产线2和三号柔性生产线3均具有多个加工工位，在各工位设置多个加工设备，各加工设备间的横向纵向距离相同，二号柔性生产线2和三号柔性生产线3之间设置有缓冲位10以及设置有能够将尼龙板框类零件在二号柔性生产线和三号柔性生产线之间进行接替转运的交换机械手11，由图1可见，经过初步产能计算，在二号柔性生产线2和三号柔性生产线3的二工位处设置一台二工位加工设备，在其余工位设置两台相应工位加工设备，由于但在对尾框托梁这种工件进行加工时，一工位加工时间比其他工件加工时间多了一倍，严重影响了生产节拍，为此在一工位多设置一台一备用加工设备，也就是说在三号柔性生产线3的起始端的外侧设置有预留工位18，预留工位处设置有预留加工设备19，提高了各工位之间的加工平衡率；根据实际情况，生产线在实际工作运行时，设备难免会出现故障，导致生产线堵塞，通过在二工位多设置一台二工位加工设备，同时提高生产线产能，经过生产线平衡优化，在一工位设置三台一工位加工设备，在其余工位设置两台相应加工设备，一号加工生产线1和二号柔性生产线2的末端之间设置有旁承磨耗板下料机构7，二号柔性生产线2和三号柔性生产线3的末端设置有U型传送带13，U型传送带末端设置有能够将尼龙板框类零件进行检测、打标、封装的尼龙板框类零件下料机构12，U型传送带13用于将尼龙板框类零件从二号柔性生产线和三号柔性生产线中转运至尼龙板框类零件下料机构。

进一步地，所说的尼龙板框类零件下料机构12包括成品检测装置、打标装置、封装装置，成品检测装置包括分别设置在U型传送带起始端处以及U型传送带上的多个传感器和工业摄像头，具体地说，其中一个传感器设置在U型传送带起始端，还有一个传感器设置在U型传送带上，另外一个传感器设置在U型传送带上，并设置在相对于第二个传感器的前侧，工业摄像头设置在U型传送带上，并设置在第二个传感器和第三个传感器的中间，打标装置包括打标台以及打标夹具和两台激光打标机，打标台设置在传送带的末端，并设置在相对于传送带和一号加工生产线的中间，打标夹具和其中一台激光打标机设置在打标台的上方，激光打标机设置在打标夹具的左侧，打标头朝下对准打标夹具上的工件，另外一台激光打标机设置在打标台的侧面，打标头朝左对准打标夹具上的工件，封装装置包括封装台和设置在封装台上的四种不同规格的封装纸箱，封装装置包括封装台、封装纸箱，封装纸箱设置在封装台上，封装纸箱依据4种不同种类的毛坯设置有4种不同尺寸规格的封装纸箱，封装纸箱首先由转运车沿运行轨道8搬运到指定地点，再由纸箱搬运机械手放置到封装台上，待工件装满对应纸箱后，再由纸箱搬运机械手搬运至AGV小车（转运车）上，由AVG小车搬运至成品放置货架，尼龙板框类零件下料机构12和旁承磨耗板下料机构7设置在AGV小车轨道的左右两侧，并共用一台搬运纸箱机械手。

实施例二：

本实施例的尼龙板类零件混合智能生产线的生产方法，包括以下步骤：

（1）上料准备：按生产任务单将待加工的工件按种类放置在毛坯放置货架上，根据载货台上的识别码扫描器，将工件毛坯放置对应识别码的毛坯放置货架内，通过计算机控制台记录立体库入库信息，并根据订单控制对已经入库的毛坯进行取料出库；

（2）上料：计算机控制台根据生产订单制定订单排程，并对已经入库的毛坯进行取料出库，载货台根据毛坯放置货架的识别码取料出库，同时计算机控制台记录立体库出库信息，由转运车搬运出库毛坯，沿着转运轨道将毛坯搬运到相应的上料机构处进行后续加工，旁承磨耗板工件优先全部搬运至一号加工生产线的上料机构处，在出现旁承磨耗板在订单增加、紧急插单、生产线故障等异常情况下，重新对订单进行排程，旁承磨耗板工件部分搬运至二号加工柔性生产线或二号加工柔性生产线上料机构处；钩尾框、尾框托梁、支撑座工件全部搬运至尼龙板框类零件加工柔性生产线上料机构处；

（3）加工：各工位的加工设备对出库毛坯识别码的识别结果进行相应的加工步骤，通过并行的二号柔性生产线和三号柔性生产线加工钩尾框、尾框托梁、支撑座，加工过程中，上道工序加工完成的工件均先进入缓冲区，查询本工序有无加工设备空闲，当本道工序有多个加工设备空闲时，且等候队列中只有刚进入的单工件，优先进入纵向上方的加工设备；当本道工序只有单个加工设备空闲时，且等候队列中只有刚进入的单工件，直接进入该空闲加工设备；当本道工序无空闲时，则工件在缓冲区队列等待；当缓冲区队列有等待的工件，并某一加工设备出现空闲时，优先进入在本加工设备上加工时间最小的工件，一号生产线按照固定节拍流水线式加工旁承磨耗板工件；

（4）检测和识别：对尼龙板框类零件的五工位加工完成后，由五个工位饿机械手搬运至U型传送带的传感器记录点，其中两个传感器分别实时检测是否有五个工位的机械手将工件放置在U型传送带上，并根据五个工位设备记录当前检测当的工件种类，然后将信号传给最后一个传感器，传送带匀速搬运工件至最后一个传感器处，最后一个传感器根据前面两个传感器发送信号的时间间隔判断到达最后一个传感器处的工件种类，工件中间经过工业摄像头时，工业摄像头采集工件表面质量图像，识别残次品；

（5）下料：当尼龙板框类零件加工打包完成后，由纸箱搬运机械手将纸箱搬运至准备好的转运车上，随后转运车将纸箱运送至成品放置货架处，参照步骤（1）进行成品入库，转运车将新纸箱搬运至二号柔性生产线和三号柔性生产线的下料机构处，一号加工生产线打包和二号柔性生产线及三号柔性生产线共用一台纸箱搬运机械手对打包完成的工件进行搬运，重复以上步骤进行下料。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种尼龙板类零件混合智能生产线，其特征在于：包括一条用于旁承磨耗板加工的一号加工生产线（1）以及与一号加工生产线并排设置的两条用于对尼龙板框类零件加工的二号柔性生产线（2）和三号柔性生产线（3）所构成的生产总线，所述二号柔性生产线（2）和三号柔性生产线（3）的起始端均置有尼龙板框类零件上料机械机构（5），所述一号加工生产线（1）的起始端设置有旁承磨耗板上料机构（6），还包括位于生产总线起始端的用于供料的立体仓库（4）以及与立体仓库（4）内的货架相匹配的运行轨道（8），运行轨道上放置有转运车（9），通过所述转运车（9）能够将货架上的旁承磨耗板转运至旁承磨耗板上料机构（6）处以及将尼龙板框类零件转运至尼龙板框类零件上料机械机构（5）处，所述二号柔性生产线（2）和三号柔性生产线（3）之间设置有缓冲位（10）以及设置有能够将尼龙板框类零件在二号柔性生产线和三号柔性生产线之间进行接替转运的交换机械手（11）。

2.按照权利要求1所述的尼龙板类零件混合智能生产线，其特征在于：所述一号加工生产线（1）和二号柔性生产线（2）的末端之间设置有旁承磨耗板下料机构（7），所述二号柔性生产线（2）和三号柔性生产线（3）的末端设置有U型传送带（13）。

3.所述U型传送带末端设置有能够将尼龙板框类零件进行检测、打标、封装的尼龙板框类零件下料机构（12），所述U型传送带（13）用于将尼龙板框类零件从二号柔性生产线和三号柔性生产线中转运至尼龙板框类零件下料机构。

4.按照权利要求1或2所述的尼龙板类零件混合智能生产线，其特征在于：所述立体仓库（4）内具有抬升机（14）和货架（15），所述货架（15）能够与运行轨道（8）配合。

5.按照权利要求3所述的尼龙板类零件混合智能生产线，其特征在于：所述抬升机（14）包括行走机构（15）、载货台（16）、抬升机构（17）,所述行走机构（15）能够带动所述抬升机构沿货架横向移动。

6.按照权利要求4所述的尼龙板类零件混合智能生产线，其特征在于：所述尼龙板框类零件下料机构（12）包括成品检测装置、打标装置、封装装置，所述成品检测装置包括分别设置在U型传送带起始端处以及U型传送带上的多个传感器和工业摄像头。

7.按照权利要求5所述的尼龙板类零件混合智能生产线，其特征在于：所述打标装置包括打标台以及打标夹具和多台激光打标机。

8.按照权利要求6所述的尼龙板类零件混合智能生产线，其特征在于：所述封装装置包括封装台和设置在所述封装台上的四种不同规格的封装纸箱。

9.按照权利要求7所述的尼龙板类零件混合智能生产线，其特征在于：所述三号柔性生产线（3）的起始端的外侧设置有预留工位（18），所述预留工位处设置有预留加工设备（19）。

10.一种尼龙板类零件混合智能生产线的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）上料准备：按生产任务单将待加工的工件按种类放置在毛坯放置货架上，根据载货台上的识别码扫描器，将工件毛坯放置对应识别码的毛坯放置货架内，通过计算机控制台记录立体库入库信息，并根据订单控制对已经入库的毛坯进行取料出库；

（2）上料：计算机控制台根据生产订单制定订单排程，并对已经入库的毛坯进行取料出库，载货台根据毛坯放置货架的识别码取料出库，同时计算机控制台记录立体库出库信息，由转运车搬运出库毛坯，沿着转运轨道将毛坯搬运到相应的上料机构处进行后续加工，旁承磨耗板工件优先全部搬运至一号加工生产线的上料机构处，在出现旁承磨耗板在订单增加、紧急插单、生产线故障等异常情况下，重新对订单进行排程，旁承磨耗板工件部分搬运至二号加工柔性生产线或二号加工柔性生产线上料机构处；钩尾框、尾框托梁、支撑座工件全部搬运至二号柔性生产线和三号柔性生产线上料机构处；

（3）加工：各工位的加工设备对出库毛坯识别码的识别结果进行相应的加工步骤，通过并行的二号柔性生产线和三号柔性生产线加工钩尾框、尾框托梁、支撑座，加工过程中，上道工序加工完成的工件均先进入缓冲区，查询本工序有无加工设备空闲，当本道工序有多个加工设备空闲时，且等候队列中只有刚进入的单工件，优先进入纵向上方的加工设备；当本道工序只有单个加工设备空闲时，且等候队列中只有刚进入的单工件，直接进入该空闲加工设备；当本道工序无空闲时，则工件在缓冲区队列等待；当缓冲区队列有等待的工件，并某一加工设备出现空闲时，优先进入在本加工设备上加工时间最小的工件，一号生产线按照固定节拍流水线式加工旁承磨耗板工件；

（4）检测和识别：对尼龙板框类零件加工完成后，由机械手搬运至U型传送带的传感器记录点，其中两个传感器分别实时检测是否有机械手将加工完的工件放置在U型传送带上，并根据当前检测的工件种类，然后将信号传给最后一个传感器，传送带匀速搬运工件至最后一个传感器处，最后一个传感器根据前面两个传感器发送信号的时间间隔判断到达最后一个传感器处的工件种类，工件中间经过工业摄像头时，工业摄像头采集工件表面质量图像，识别残次品；

（5）下料：当尼龙板框类零件加工打包完成后，由纸箱搬运机械手将纸箱搬运至准备好的转运车上，随后转运车将纸箱运送至成品放置货架处，参照步骤（1）进行成品入库，转运车将新纸箱搬运至二号柔性生产线和三号柔性生产线的下料机构处，一号加工生产线打包和二号柔性生产线及三号柔性生产线共用一台纸箱搬运机械手对打包完成的工件进行搬运，重复以上步骤进行下料。

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