CN114589535A - 一种用于零件机械加工的生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于零件机械加工的生产系统，包括具有装夹装置的加工中心、搬运上料AGV、安装在搬运上料AGV上的零件抓取机构、及仓储单元，所述零件抓取机构能抓取工件，所述搬运上料AGV能带动零件抓取机构移动至加工中心的装夹装置处和仓储单元处。搬运上料AGV带动零件抓取机构及工件移动至装夹装置处，装夹装置夹紧工件，后续加工中心对工件进行相应的加工，获得所需零件，零件抓取机构抓取住零件，搬运上料AGV再带动零件抓取机构及零件移动至仓储单元处，以将零件存放在仓储单元中，实现对零件的加工及存储；此种作业方式与人工作业相比，效率大大提高，减轻了劳动强度、节约了人工成本。

Description

一种用于零件机械加工的生产系统

技术领域

本发明涉及一种零件生产系统，特别是涉及一种效率更高的用于零件机械加工的生产系统。

背景技术

随着智能制造浪潮的兴起，我国各行各业都在逐步实现智能化、无人化、系统化的产业升级，在机械加工行业同样需要实现对传统加工的升级改造。近几年来，传统机械加工行业也在逐步优化，使得零件加工精度、效率、品质得到大幅提升，通过引进或自主研发，已拥有了机械手和AGV自动搬运上下料、精密复杂的机床、高精度的检测设备、方便高效的仓储系统。

基于上述技术基础，机械加工的传统制造模式得以向智能制造的方向发展。但现有技术中在零件加工及存储过程中，涉及到的零件转运工作基本还是通过人工搬运实现的，此种作业方式，效率低下，且造成工人劳动强度高，人工成本高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种效率更高且能降低工人劳动强度的用于零件机械加工的生产系统。

为实现上述目的，本发明提供一种用于零件机械加工的生产系统，包括具有装夹装置的加工中心、搬运上料AGV、安装在搬运上料AGV上的零件抓取机构、及仓储单元，所述零件抓取机构能抓取工件，所述搬运上料AGV能带动零件抓取机构移动至加工中心的装夹装置处和仓储单元处。

进一步地，所述装夹装置包括装夹定位卡盘和直线模组，所述直线模组能驱动装夹定位卡盘张开和夹紧。

进一步地，所述装夹定位卡盘采用气动定位卡盘，所述直线模组采用气动直线模组。

进一步地，所述零件抓取机构包括平行夹和两个安装在平行夹上的夹爪，所述平行夹能带动两个夹爪相互靠近和远离。

进一步地，所述平行夹采用电动平行夹。

进一步地，所述零件抓取机构上安装有视觉扫码相机，所述视觉扫码相机能识别二维码。

进一步地，所述零件抓取机构上装有RFID读写器，所述RFID读写器用于读取工件上的FRID电子标签。

进一步地，所述仓储单元包括仓储柜，所述仓储柜的一侧设有人工对接口，所述仓储柜的另一侧设有机械手对接口，且所述仓储单元还包括位于仓储柜另一侧的仓储机械手及中间缓存架。

进一步地，所述仓储单元还包括设置在仓储柜另一侧的清洗机、检测设备及打标机，所述仓储机械手位于仓储柜、中间缓存架、清洗机、检测设备及打标机之间。

进一步地，所述搬运上料AGV包括机器人和安装在机器人上的搬运机械手，所述搬运机械手的端部安装有所述零件抓取机构，且所述机器人上设有载物台，所述载物台上设有多个载物定位卡盘。

如上所述，本发明涉及的生产系统，具有以下有益效果：

本用于零件机械加工的生产系统的工作原理为：零件抓取机构抓取住工件，搬运上料AGV带动零件抓取机构及工件移动至加工中心的装夹装置处，零件抓取机构松开工件，将工件放置在装夹装置处，装夹装置夹紧工件，后续加工中心对工件进行相应的加工，获得相应的零件，搬运上料AGV再带动零件抓取机构移动至装夹装置处，零件抓取机构抓取住零件，搬运上料AGV再带动零件抓取机构及零件移动至仓储单元处，以将零件存放在仓储单元中，实现对零件的加工及存储；且此种利用搬运上料AGV及零件抓取机构将零件进行转运的方式，相比于人工上料、及人工将零件在加工中心与仓储单元之间进行转运的方式，效率大大提高，减轻了劳动强度、节约了人工成本。

附图说明

图1为本发明实施例中装夹装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中零件抓取机构的示意图。

图3为本发明实施例中搬运上料AGV的结构示意图。

图4为本发明实施例中生产系统的结构示意图。

图5为本发明实施例中智能控制系统的架构示意图。

元件标号说明

1 装夹装置 32 夹爪

11 装夹定位卡盘 4 仓储单元

12 直线模组 41 仓储柜

13 加工台面 42 仓储机械手

2 搬运上料AGV 43 中间缓存架

21 机器人 44 清洗机

211 载物台 45 检测设备

212 载物定位卡盘 46 打标机

22 搬运机械手 5 视觉扫码相机

3 零件抓取机构 6 零件

31 平行夹 61 托盘

311 电动平行夹 7 RFID读写器

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图5所示，本实施例提供一种用于零件机械加工的生产系统，包括具有装夹装置1的加工中心、搬运上料AGV2、安装在搬运上料AGV2上的零件抓取机构3、及仓储单元4，零件抓取机构3能抓取工件，搬运上料AGV2能带动零件抓取机构3移动至加工中心的装夹装置1处和仓储单元4处。本用于零件机械加工的生产系统的工作原理为：零件抓取机构3抓取住工件，搬运上料AGV2带动零件抓取机构3及工件移动至加工中心的装夹装置1处，零件抓取机构3松开工件，将工件放置在装夹装置1处，装夹装置1夹紧工件，后续加工中心对工件进行相应的加工，获得相应的零件6，搬运上料AGV2再带动零件抓取机构3移动至装夹装置1处，零件抓取机构3抓取住零件6，搬运上料AGV2再带动零件抓取机构3及零件6移动至仓储单元4处，以将零件6存放在仓储单元4中，实现对零件6的加工及存储；且此种利用搬运上料AGV2及零件抓取机构3将零件6进行转运的方式，相比于人工上料、及人工将零件6在加工中心与仓储单元4之间进行转运的方式，效率大大提高，减轻了劳动强度、节约了人工成本。

如图1所示，本实施例中装夹装置1包括装夹定位卡盘11和直线模组12，直线模组12能驱动装夹定位卡盘11张开和夹紧。零件抓取机构3将工件放置在装夹定位卡盘11后，直线模组12驱动装夹定位卡盘11夹紧工件，进而加工中心会对工件进行相应的加工。具体地，本实施例中装夹定位卡盘11采用气动定位卡盘，对零件的毛坯工件进行快速装夹；直线模组12采用气动直线模组，以利用该气动直线模组控制气动定位卡盘的张开和夹紧。

如图2所示，本实施例中零件抓取机构3包括平行夹31和两个安装在平行夹31上的夹爪32，平行夹31能带动两个夹爪32相互靠近和远离。本实施例中平行夹31采用电动平行夹311。平行夹31驱动两个夹爪32相互靠近时，能将零件6夹持住；平行夹31驱动两个夹爪32相互远离时，会松开零件6。本实施例中夹爪32采用仿形设计，夹爪32与零件6相接触部分采用与零件6轮廓相仿的设计，以便于夹取零件6，且保证夹爪32能更稳定、牢固地将零件6夹持住。

如图2所示，本实施例中零件抓取机构3上安装有视觉扫码相机5，视觉扫码相机5能识别二维码。本实施例在相应的工位处设有包含位置信息的二维码，零件抓取机构3在取放零件6时，通过视觉扫码相机5识别相应工位处的二维码，从而能获取该工位的位置信息。视觉扫码相机5再把该工位位置信息反馈给智能控制系统，智能控制系统根据位置信息判断该工位是否为设定要取放零件6的工位，当判断结果为是，则智能控制系统控制零件抓取机构3执行抓取或松开动作。零件抓取机构3上的视觉扫码相机5，使得零件抓取机构3在取放零件6时，能识别相应的二维码，以便于获取相应的信息。本实施例中各个加工中心的装夹装置1处、仓储单元4的不同工位处均可设置包含位置信息的二维码。

如图2所示，本实施例中零件抓取机构3上装有RFID读写器7，RFID读写器7用于读取工件上的FRID电子标签。本实施例中工件上的FRID电子标签可以包含该工件的相关参数信息，零件的毛坯件、及由毛坯件加工后获得的零件6均可称作工件。这样，零件抓取机构3在取放工件时，通过RFID读写器读取工件上的FRID电子标签，获取该工件的相关参数信息，以保证所抓取的工件即为设定要抓取的工件，防止抓取错误。具体地，RFID读写器将获取的工件参数信息反馈给智能控制系统，智能控制系统根据该信息判断该工件是否为设定要抓取的工件，当判断结果为是，则控制零件抓取机构3执行抓取动作，当判断结果为否，则控制零件抓取机构3停止抓取该工件，以有效避免抓错工件。

如图4所示，本实施例中仓储单元4包括仓储柜41，仓储柜41的一侧设有人工对接口，仓储柜41的另一侧设有机械手对接口，且仓储单元4还包括位于仓储柜41另一侧的仓储机械手42及中间缓存架43。同时，如图4所示，本实施例中仓储单元4还包括设置在仓储柜41另一侧的清洗机44、检测设备45及打标机46，仓储机械手42位于仓储柜41、中间缓存架43、清洗机44、检测设备45及打标机46之间。搬运上料AGV2及零件抓取机构3将加工完成后的零件6转运至中间缓存架43上，仓储机械手42再将中间缓存架43上的零件6分别转移至清洗机44处进行清洗、转移至检测设备45处进行检测、转移至打标机46处进行打标，然后仓储机械手42再将零件6转移至仓储柜41处进行存储。本仓储单元4为一种集成式智能仓储，其仓储柜41采用垂直升降式仓储柜。另外，人工对接口的设计，便于人工通过该对接口放入零件毛坯和调取加工后的成品零件。本实施例中清洗机44具体采用超声波清洗机，检测设备45采用三坐标检测设备，打标机46采用激光打标机。再通过WMS系统和自动化系统控制实现零件加工前的毛坯转运和零件加工后的清洗、测量、打标和入库功能。

如图3所示，本实施例中搬运上料AGV2包括机器人21和安装在机器人21上的搬运机械手22，搬运机械手22的端部安装有所述零件抓取机构3，且机器人21上设有载物台211，载物台211上设有多个载物定位卡盘212。搬运上料AGV2在转运零件6过程中，将零件6存放在载物台211上的载物定位卡盘212上，当行驶至设定位置后，搬运机械手22再通过其端部的零件抓取机构3将零件6从载物定位卡盘212中取出、并将零件6转移至设定位置。本实施例中机器人21具体可采用库卡移动机器人，搬运机械手22采用轻型机械手，实现自动搬运零件。灵活高效的搬运上料AGV2能同时对接多台加工中心，并自动为加工中心装夹零件。本实施例中搬运上料AGV2采用激光导航，精确定位，并运用视觉扫码相机5进行二次定位，能实现更加精准的动作。

本实施例中用于零件机械加工的生产系统还包括上述智能控制系统，上述执行机构及检测部件均与智能控制系统相连接，具体地，加工中心、搬运上料AGV2、搬运机械手22、仓储机械手42、清洗机44、检测设备45、打标机46及仓储柜41等均与智能控制系统相连接，且智能控制系统能控制这些设备的运行，同时上述视觉扫码相机5、及RFID读写器等均与智能控制系统相连接，以将检测到的相应信息反馈给智能控制系统。智能控制系统主要由总控系统、WMS系统、自动化系统组成，并通过RFID进行物料信息传递。智能控制系统采取的边缘云计算，以模块化的方式开发，可以做到快速的在产线中新增或者禁用多种加工中心，具有高效的可复制性以及可扩展性。加工中心采用的拉取式获取满足加工条件的生产订单，加工中心会根据自己的工作负荷以及约束条件去获取订单，方式灵活，加工高效，如遇某个加工中心突发故障，也可以确保产线继续生产。

本实施例中加工中心具体采用五轴加工机床，其具体用于加工托盘61，即本实施例中的零件6主要指托盘61。上述装夹定位卡盘11具体安装在加工中心的加工台面13上。

本实施例中生产系统具体为零件加工、装夹、搬运上料、清洗、检测、打标、存储的集成系统，实现了零件生产加工过程的智能化、自动化、柔性化、标准化、无人化。本生产系统为一种机械零件加工中的无人化智能生产系统。本实施例中生产系统的具体工作过程如下：

总控系统接收上位系统，例如MES系统下达的订单，操作工确定订单，进行生产准备，绑定零件毛坯。

零件毛坯由人工存入仓储柜41中，在仓储柜41入库界面申请入库，扫描读取托盘61中RFID信息，仓储柜41将调取库位，人工将零件毛坯放到相应位置，扫描库位条码确认无误后入库。

总控系统收到毛坯件就位信息，根据不同的加工需求，分别进入不同加工中心的订单池，上线的加工中心根据自身的加工负荷以及加工约束条件接收订单，并发出请求物料指令，仓储柜41将相应零件毛坯调出，仓储机械手42将毛坯抓取放至中间缓存架43上，总控系统调度搬运上料AGV2将毛坯搬运至加工中心的加工台面13，气动直线模组将气动定位卡盘打开，搬运机械手22将零件放置在气动定位卡盘上锁紧，加工中心调取加工程序加工零件。

零件加工完成后，总控系统调度搬运上料AGV2将零件搬运至中间缓存架43上，根据零件加工工艺，自动化系统给仓储单元4的相关设备发出清洗、检测和打标任务，由仓储机械手42抓取零件扫描RFID确认信息并完成相应的任务，最后将零件入库。

最后由人工选择零件出库，WMS进行出库下架处理，零件6取出后点击出库确认即完成出库。

本实施例中生产系统成功实现了零件加工从毛坯到成品整个加工流程的智能制造，包括搬运、装夹、加工、清洗、检测、打标和入库。采用AGV搬运、电动夹爪、机械手上下料、气动装夹装置1、垂直升降仓储系统，保证了加工工序间的灵活、稳定、高效。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于零件机械加工的生产系统，其特征在于，包括具有装夹装置(1)的加工中心、搬运上料AGV(2)、安装在搬运上料AGV(2)上的零件抓取机构(3)、及仓储单元(4)，所述零件抓取机构(3)能抓取工件，所述搬运上料AGV(2)能带动零件抓取机构(3)移动至加工中心的装夹装置(1)处和仓储单元(4)处。

2.根据权利要求1所述用于零件机械加工的生产系统，其特征在于，所述装夹装置(1)包括装夹定位卡盘(11)和直线模组(12)，所述直线模组(12)能驱动装夹定位卡盘(11)张开和夹紧。

3.根据权利要求2所述用于零件机械加工的生产系统，其特征在于，所述装夹定位卡盘(11)采用气动定位卡盘，所述直线模组(12)采用气动直线模组。

4.根据权利要求1所述用于零件机械加工的生产系统，其特征在于，所述零件抓取机构(3)包括平行夹(31)和两个安装在平行夹(31)上的夹爪(32)，所述平行夹(31)能带动两个夹爪(32)相互靠近和远离。

5.根据权利要求4所述用于零件机械加工的生产系统，其特征在于，所述平行夹(31)采用电动平行夹(311)。

6.根据权利要求1所述用于零件机械加工的生产系统，其特征在于，所述零件抓取机构(3)上安装有视觉扫码相机(5)，所述视觉扫码相机(5)能识别二维码。

7.根据权利要求1所述用于零件机械加工的生产系统，其特征在于，所述零件抓取机构(3)上装有RFID读写器，所述RFID读写器用于读取工件上的FRID电子标签。

8.根据权利要求1所述用于零件机械加工的生产系统，其特征在于，所述仓储单元(4)包括仓储柜(41)，所述仓储柜(41)的一侧设有人工对接口，所述仓储柜(41)的另一侧设有机械手对接口，且所述仓储单元(4)还包括位于仓储柜(41)另一侧的仓储机械手(42)及中间缓存架(43)。

9.根据权利要求8所述用于零件机械加工的生产系统，其特征在于，所述仓储单元(4)还包括设置在仓储柜(41)另一侧的清洗机(44)、检测设备(45)及打标机(46)，所述仓储机械手(42)位于仓储柜(41)、中间缓存架(43)、清洗机(44)、检测设备(45)及打标机(46)之间。

10.根据权利要求1所述用于零件机械加工的生产系统，其特征在于，所述搬运上料AGV(2)包括机器人(21)和安装在机器人(21)上的搬运机械手(22)，所述搬运机械手(22)的端部安装有所述零件抓取机构(3)，且所述机器人(21)上设有载物台(211)，所述载物台(211)上设有多个载物定位卡盘(212)。

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