CN116048019A - 凸轮轴生产线防错监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生产设备监测系统技术领域，公开了凸轮轴生产线防错监测系统，包括操作端，与操作端连接的主控端；主控端包括控制模块，以及与控制模块连接的工序模块；所述控制模块用于将所述工序模块按照加工需求建立循环递进的关联关系；所述工序模块包括反馈单元和启动单元；所述反馈单元用于将工序模块的加工状态信息反馈至控制模块；启动单元用于接收控制模块发送的启动信息，并控制工序模块启动。本申请通过工序模块单独控制工序操作位，保证每个工序操作位的运作状态可控，同时相邻工序模块之间建立关联关系，保证上一工序的完成状态，保证作业的正确性和顺序性，避免出现错误、漏序等情况，降低操作人员的误操作率，加强设备自监测效率。

Description

凸轮轴生产线防错监测系统

技术领域

本发明涉及生产设备技术领域，具体涉及凸轮轴生产线防错监测系统。

背景技术

凸轮轴是活塞发动机中非常重要的一个部件，用于控制气门的开启和闭合动作。在凸轮轴的加工过程中，凸轮轴为闭环流程加工生产线，需要按照工艺流程逐次进行加工作业，为了提高作业效率，现在大多采用全自动的流水生产线用于凸轮轴的生产，在保证工艺顺序正确的情况下，提高生产效率加大作业产量。

但是随着现在多品种、小批量的市场发展需求，对凸轮轴的生产不再适用大规模批量生产，因为这会导致产品型号缺乏，且相对生产较慢的情况，同时一次性生产过多也会造成产品堆积，无销售市场的情况。而针对每种型号产品都设置一条生产线的成本又过高，且每种型号产品的需求量又较少，导致生产线利用率较低。而为了便于适应多品种、小批量的生产需求，现在需要设置一条能够兼容加工多种型号的生产线，从而满足多型号产品的生产需求。

同时，在产品加工过程中，需要按照产品型号的生产需求针对每个工位及时进行工件切换，以便保证作业效率。但对每个工位而言，不同的型号具有不同的生产工序，若采用机械手进行更换，其柔性度较低，需要每次对机械手进行更改设置，操作繁琐复杂还容易出错。而若每个工位设置机械手其占用空间大，操作不够灵活，并且成本过高，又容易存在资源浪费的情况。因此，对工件的更换需要柔性度更高的工作人员来操作，但是因为操作人员长期重复动作易产生疲劳、混乱等情况，导致在连续生产时容易出现错加工、漏加工等情况，导致加工出错，工件报废。

因此，为了便于适应多品种、小批量的凸轮轴连续加工，并且防止在连续加工时出现错加工、漏加工等问题，现在需要提供一种凸轮轴生产线防错监测系统。

发明内容

本发明意在提供凸轮轴生产线防错监测系统，以解决在连续生产时出现错加工、漏加工的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明主要用于在对多品种、小批量凸轮轴连续加工过程中进行频繁更换时，防止工件放置错误，遗漏工序或加工顺序错误，具体包括设于生产线上的操作端，与操作端连接的主控端；所述主控端包括控制模块和多个工序模块；所述工序模块与生产线上的工序操作位对应连接；所述控制模块与所述工序模块连接；所述控制模块用于将所述工序模块按照加工需求建立循环递进的关联关系；所述工序模块包括反馈单元和启动单元；所述反馈单元用于将当前工序模块的加工状态信息反馈至所述控制模块；所述启动单元用于接收控制模块发送的启动信息，并控制工序模块启动；所述工序操作位上设有工件识别装置和加工状态识别装置；所述加工状态识别装置用于识别当前工序操作位的加工状态信息；所述加工状态识别装置在工件识别装置停止后2-5秒内启动。

本方案的原理及优点是：实际应用时，通过工序模块单独控制工序操作位，进而保证每个工序操作位的运作状态可控，更便于灵活操作控制。同时设置的相邻工序模块之间建立关联关系，只有当上一工序模块完成作业后，才能发出启动信息至下一工序模块，从而保证上一工序的完成状态，并且可对每个工序步骤进行监工监测，保证作业的正确性和顺序性，避免出现错误、漏序等工序切换情况，降低操作人员的误操作率，同时有效降低操作人员劳动强度，加强设备自监测效率。通过工件识别装置可快速对放置在工序操作位上的工件进行识别，达到快速响应的效果。同时在工件识别装置识别到工件后，确定工件摆放位置是否准确，再启动加工状态识别装置，从而为工件识别装置提供充足合理的识别时间，并提升作业效率，避免出现作业冲突，形成无效识别，进而提升监测准确性，进一步节省运行成本。

优选的，作为一种改进，所述工序模块还包括选择单元和设置单元；所述选择单元用于选择工序模块的启用；所述设置单元用于按照加工需求设置工序模块的工序顺序和加工参数信息，形成设置信息。按照需要加工的凸轮轴型号对工序进行自由选择，增加加工作业的灵活操作性，同时通过自由组合可满足更多品种的凸轮轴生产需求，提高生产线系统的通用性，有效降低生产成本。

优选的，作为一种改进，所述工序模块为9-12个，并根据加工顺序和加工性质分为第一加工组和第二加工组，并在每组工序模块内形成一级工序循环关联关系，每组工序模块之间形成二级工序循环关联关系。将工序模块按照加工顺序和加工性质分为两组，更便于操作人员操作管理，利于连续加工过程中对工件的切换，操作更灵活顺手，降低操作管理难度，同时在能够完成操作的基础上减少操作人员数量，有效降低人力管理成本。

优选的，作为一种改进，所述第一加工组工序模块包括依次设置的磨削工序模块、铣钻工序模块、热处理工序模块、抛光工序模块、探伤工序模块以及清洗工序模块。根据加工性质和加工顺序将所有型号凸轮轴都需要进行的工序分为一组，并根据加工顺序进行排序，在操作时减少特别设置的过程，根据工序可依次选择工序模块，更便于操作人员作业，进而有效减少出错、漏加工等情况。

优选的，作为一种改进，所述第二加工组工序模块包括依次设置的孔加工工序模块、点磨工序模块、砂轮工序模块、凸轮工序模块以及凸轮轴工序模块。根据加工性质和加工顺序将需要特定进行的工序模块分为一组，在加工时根据工件加工型号需求选择设置，便于操作人员快速选择设置，从而降低工序模块设置的复杂程度，减少漏序、出错等情况，保证作业准确性。

优选的，作为一种改进，所述控制模块包括信息接收单元、关联单元、信息发送单元和报警单元；所述信息接收单元用于接收所述工序模块发送的设置信息和状态信息；所述关联单元用于根据设置信息将各个工序模块按照关联模式建立关联关系；所述信息发送单元用于根据状态信息生成当前工序模块的判定信息，并根据判定信息生成启动信息。根据关联关系依次控制下一工序模块的启动，从而保证工序进行的准确性，同时通过启动信息控制工序启动，直接避免跳序、漏序、忘操作直接跳转至下一工序等情况，做到自动有序监测，减少人力监测劳动强度，提高作业效率。

优选的，作为一种改进，所述判定信息包括两种，当判定信息为加工状态已完成时，所述判定信息为工序模块启动信息，并通过所述信息发送单元将启动信息发送至下一工序模块；当判定信息为加工状态为未完成时，所述判定信息为报警单元启动信息，并通过所述信息发送单元将启动信息发送至报警单元。根据判定信息启动工序，保证准确性，同时在未达到启动要求时将进行报警提示，及时提醒操作人员进行处理。

优选的，作为一种改进，所述设置单元包括序号设置组件和参数设置组件，所述序号设置组件用于对工序模块的加工顺序按照加工需求进行设置；所述参数设置组件用于对工序模块的加工参数信息进行设置。根据加工需求自由设置加工参数，保证工件加工精准度，使操作更灵活，适用性更广。

优选的，作为一种改进，所述信息接收单元包括设置接收组件和状态接收组件；所述设置接收组件用于接收所述工序模块发送的设置信息；所述状态接收组件用于接收所述工序模块发送的状态信息。

优选的，作为一种改进，所述控制模块还包括信息备份单元，用于将工序模块的设置信息进行备份存储，形成备用加工模式。通过备用加工模式可根据设置的加工参数进行调取使用，避免反复设置，提高设置参数效率。

优选的，作为一种改进，所述工序模块还包括显示单元，用于显示当前工序操作位的作业状态信息。将当前工序操作位的作业信息进行显示，便于操作人员实时查看操作进度，并进行状态检查，能够及时发现问题并进行解决，保证生产系统正常运行。

优选的，作为一种改进，所述控制模块还包括数据查询单元和工序调用单元；所述数据查询单元用于查询生产线中各个工序模块的加工数据；所述工序调用单元用于调用已存储的备用加工模式。能够随时对生产状态和生产信息进行查询和调用，使用更灵活方便，并能根据信息及时做出生产计划调整，利于生产管理。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例工序模块与控制模块的连接结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：操作端1、主控端2、控制模块201、信息接收单元211、关联单元212、信息发送单元213、信息备份单元214、报警单元215、工序模块202、选择单元221、设置单元222、反馈单元223、显示单元224、启动单元225、工序操作位4、序号设置组件251、参数设置组件252、信息反馈组件261、状态反馈组件262。

实施例一

基本如附图1所示：凸轮轴生产线防错监测系统，用于满足多品种、小批量的凸轮轴连续生产需求，并在工件频繁切换工序的过程中，对工件放置进行实时监测，避免漏放或错放的情况。具体包括设于生产线上的操作端1和主控端2；所述操作端1为与主控端2连接的工业触控屏；所述主控端2为与凸轮轴生产线连接的控制模块201，以及与控制模块201连接的多个工序模块202，每个工序模块202对应显示生产线上一个工序操作位4的运行状态。所述控制模块201包括信息接收单元211、关联单元212、信息发送单元213、信息备份单元214和报警单元215。所述工序模块202包括选择单元221、设置单元222、反馈单元223、显示单元224和启动单元225。

具体的，所述工序操作位4上分别设有工件识别装置和加工状态识别装置。本实施例中，所述工件识别装置为重力传感器和微型摄像头；所述重力传感器设于所述工序操作位4的操作台下，用于感应是否有工件放置于工序操作位4上；所述微型摄像头设于工序操作位4上方，用于识别工件放置位置是否准确。所述加工状态识别装置为振动传感器，安装于工序操作位4上，当工序操作位4启动作业时，振动传感器采集当前工序操作位4的振动频率，从而判定加工状态信息，以获取当前工序操作位4的加工进度。本实施例中，当工件识别装置完成对工件放置位置的识别判定后，加工状态识别装置将在其后的3秒内启动作业，为工件识别装置提供充足的识别时间，以保证工件放置准确性，保证加工有效性，也为操作人员留足操作时间。同时，又避免等待时间过长，造成监测不及时，监测信息不准确等情况，同时也避免时间过长造成资源浪费的情况。同时，将加工状态识别装置设置在3秒后启动，也达到作业监测的效果，避免工件放上去后长时间忘记启动或启动故障等情况，能够及时快速的发现并进行处理。

具体的，所述工序模块202为9-12个，本实施例中，所述工序模块202设置为11个，依次对应生产线上各个工序操作位4，并根据加工顺序和加工性质分为第一加工组和第二加工组，每组由一位操作人员控制，并在每组工序模块内形成一级工序循环关联关系，以此在每组内形成小型工序循环作业。每组工序模块之间形成二级工序循环关联关系，形成大型工序循环作业，以此形成闭环工序链。

其中，本实施例中，所述第一加工组工序模块包括6个，分别为依次设置的磨削工序模块、铣钻工序模块、热处理工序模块、抛光工序模块、探伤工序模块以及清洗工序模块。按照凸轮轴每种型号必要的工序和加工顺序将工序分为一组，通过对工序操作位4和工序顺序的巧妙设置，从而代替机械手能够产生的来回移动功能，简化操作过程，操作更方便快捷，刚好满足生产需求，达到软性灵活操作，同时降低操作复杂程度，减少出错的情况。

所述第二加工组工序模块包括5个，分别为依次设置的孔加工工序模块、点磨工序模块、砂轮工序模块、凸轮工序模块以及凸轮轴工序模块。根据凸轮轴不同型号的加工需求，将需要特定设置的工序模块分为一组，在加工时根据工件加工型号需求选择设置，便于操作人员快速选择设置，从而降低工序模块设置的复杂程度，减少漏序、出错等情况，保证作业准确性。同时在原本工位设备上不额外添加其他设备，便于操作控制的情况下节省生产成本，同时操作柔性度更高，加工更灵活，减少出错频次。

具体的，如附图2所示，所述选择单元221用于设置选择是否启用当前工序模块202，当需要当前工序时通过添加键进行添加，并将添加信息通过反馈单元223传送至控制模块201。在当前工序模块202被选择后将启动设置单元222，所述设置单元222包括序号设置组件251和参数设置组件252；所述序号设置组件251用于对当前工序模块202的加工顺序按照加工需求进行设置；所述参数设置组件252用于对当前工序模块202的加工参数进行设置，设置后的工序模块202信息将通过反馈单元223传送至控制模块201，并通过信息备份单元214进行存储备份，便于后续直接调用。所述反馈单元223包括信息反馈组件261和状态反馈组件262；所述信息反馈组件261用于将当前工序模块202的设定信息反馈至控制模块201；所述状态反馈组件262用于将当前工序模块202的加工状态反馈至所述控制模块201。所述显示单元224用于将工序模块202的运行状态以及设定参数可视化显示，便于设置和操作。同时显示单元224还可显示当前工序操作位4的加工数量和返工次数。

具体的，所述信息接收单元211用于接收所述工序模块202发送的信息，包括用于接收各个工序模块202设置的信息参数的设置接收组件231，以及用于接收工序模块202的作业状态信息的状态接收组件232。所述关联单元212用于根据接收的信息参数信息，将工序模块202按照设定的关联模式进行关联。所述关联模式为首先判定设置加工顺序的序号大小，并将序号按照从小到大的顺序进行排列，以此将选定的各个工序模块202进行排序；然后将前后相邻的两个工序模块202依次建立启动关联关系，使前一工序模块202成为后一工序模块202的起始模块，使前后工序模块202之间形成制约关系，以此构成循环加工闭环。

所述信息发送单元213用于根据获取的当前工序模块202的状态信息生成判定信息；若判定信息为当前工序模块已完成作业，则生成启动信息，并通过信息发送单元213发送至下一工序模块的启动单元225；下一工序模块在收到启动信息后开始作业，只有当前一工序模块202启动并完成作业后，后一工序模块202才能够启动。若判定信息为当前工序模块未完成，则生成报警信息，并由报警单元215发出信息提示，并通过红灯闪烁进行提示，以此防止出现漏序或错误操作的情况。所述信息备份单元214用于将设置的数据参数进行存储备份，便于提取调用。

具体的，所述控制模块201还包括数据查询单元和工序调用单元。所述数据查询单元用于查询生产线中各工序模块202的加工数量和返工次数；所述工序调用单元用于从已存储的工序生产模式中直接调用生产参数，使操作更简单方便，设置过程更快捷。

具体实施过程如下：

在需要连续生产多个品种的凸轮轴时，首先根据当前凸轮轴的型号生产需求，通过操作端1选定需要的工序模块202，确定当前生产线中的工序操作位4。然后通过设置单元222对当前工序操作位4的工序顺序以及生产参数进行设置。设置完成后将工件放置于首道工序的操作台上，并启动首道工序模块开始作业，当首道工序操作完成后，首道工序模块将完成信息反馈至控制模块201，并通过绿灯显示完成，同时再将工件放置于第二工序的操作台上。

此时，控制模块201根据接收的首道完成信息启动第二工序模块，第二工序模块在得到发送的启动信息后开始启动作业，当第二工序完成后，第二工序模块将第二完成信息发送至控制模块201，并通过绿灯显示完成，然后将工件放置于第三工序的操作台上。控制模块201根据接收的第二完成信息发送启动信息至第三工序模块，第三工序模块在得到启动信息后开始作业，以此类推形成循环。

当设置的最后一道工序完成后，将发送末道完成信息至控制模块201，并显示黄灯进行提示，控制模块201在接收到末道完成信息后启动首道工序模块，开始新一轮的工序加工循环监测，以便于工件计数，并防止工序出错、遗漏等情况。

当在连续生产过程中出现漏序，或者工件放置后未启动就传至下一工序时，在未得到控制模块201发送的启动信息时，当前工序模块将不会启动，同时将通过红灯闪烁的方式发出错误提示，告知操作人员漏序或放置错误。以此防止在更换工件时由于重复作业造成的漏序或错误。

同时，当需要更换生产型号时，重新选择生产工序和流程顺序，并按照生产型号设定生产参数，然后将工件从新设定的首道工序开始加工操作即可，在更换工件过程中，将按照新设定的工序启动监测作业。

本实施例中，通过对工序顺序的选择，以及每道工序参数的灵活设置，从而使工序之间可以灵活配置组合，以满足多品种的生产需求，同时在达到需要的生产批量后可随时停止切换型号生产，以保证小批量的生产需求。在生产过程中，为防止连续生产情况下频繁切换工序易出错，易遗漏的情况，本申请中通过对上一工序的完成情况来控制下一工序的启动，从而达到对生产线连续生产监测的效果，同时保证生产线切换工序的柔性度，使工件切换更灵活，操作更简便。

实施例二

与实施例不同的是，本实施例中还包括自动监测模块，所述自动监测模块用于根据工序模块之间建立的关联关系，监测当前工序运行次数和运行状态。所述自动监测模块包括生产逻辑组件和次数判定组件；所述生产逻辑组件用于根据凸轮轴的实际生产流程，对设定的工序顺序进行判定，并在作业过程中对当前的工序进行作业判定，当生产工序出现错误或混乱时，及时发出错误提示。如在凸轮轴的生产过程中需要先切割然后打磨清洗，若工序中切割工序未启动而清洗工序启动作业时，生产逻辑组件将发出工序错误提示。所述次数判定组件为根据工序模块之间建立的关联关系，根据工序模块记录的加工次数对当前工序运作逻辑进行判定，当后一加工次数大于前一加工次数超过2时，则判定当前加工出现错误，并及时发出错误提示。

本实施例中，通过自动监测模块结合凸轮轴的实际生产流程，对工序进行自动监测，进一步提高生产系统的自动化监测，同时减少生产过程中工序出错的情况。并且通过对工序模块加工次数的判定，能够精准控制工序操作位的工作频次，保证小批量生产需求，对生产数量做到精准管控；并且结合前后工序加工次数的判定，保证只有在前一工序完成后才能启动下一工序，减少漏序的情况，提高生产准确率，提升作业效率，降低次品率，有效节省生产成本。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.凸轮轴生产线防错监测系统，其特征在于：包括设于生产线上的操作端，与操作端连接的主控端；所述主控端包括控制模块和多个工序模块；所述工序模块与生产线上的工序操作位对应连接；所述控制模块与所述工序模块连接；所述控制模块用于将所述工序模块按照加工需求建立循环递进的关联关系；所述工序模块包括反馈单元和启动单元；所述反馈单元用于将当前工序模块的加工状态信息反馈至所述控制模块；所述启动单元用于接收控制模块发送的启动信息，并控制工序模块启动；所述工序操作位上设有工件识别装置和加工状态识别装置；所述加工状态识别装置用于识别当前工序操作位的加工状态信息；所述加工状态识别装置在工件识别装置停止后2-5秒内启动。

2.根据权利要求1所述的凸轮轴生产线防错监测系统，其特征在于：所述工序模块为9-12个，并根据加工顺序和加工性质分为第一加工组和第二加工组，并在每组工序模块内形成一级工序循环关联关系，每组工序模块之间形成二级工序循环关联关系。

3.根据权利要求2所述的凸轮轴生产线防错监测系统，其特征在于：所述第一加工组工序模块包括依次设置的磨削工序模块、铣钻工序模块、热处理工序模块、抛光工序模块、探伤工序模块以及清洗工序模块。

4.根据权利要求3所述的凸轮轴生产线防错监测系统，其特征在于：所述第二加工组工序模块包括依次设置的孔加工工序模块、点磨工序模块、砂轮工序模块、凸轮工序模块以及凸轮轴工序模块。

5.根据权利要求1所述的凸轮轴生产线防错监测系统，其特征在于：所述工序模块还包括选择单元和设置单元；所述选择单元用于选择工序模块的启用；所述设置单元用于按照加工需求设置工序模块的工序顺序和加工参数信息，形成设置信息。

6.根据权利要求5所述的凸轮轴生产线防错监测系统，其特征在于：所述控制模块包括信息接收单元、关联单元、信息发送单元和报警单元；所述信息接收单元用于接收所述工序模块发送的设置信息和状态信息；所述关联单元用于根据设置信息将各个工序模块按照关联模式建立关联关系；所述信息发送单元用于根据状态信息生成当前工序模块的判定信息，并根据判定信息生成启动信息。

7.根据权利要求6所述的凸轮轴生产线防错监测系统，其特征在于：所述判定信息包括两种，当判定信息为加工状态已完成时，所述判定信息为工序模块启动信息，并通过所述信息发送单元将启动信息发送至下一工序模块；当判定信息为加工状态为未完成时，所述判定信息为报警单元启动信息，并通过所述信息发送单元将启动信息发送至报警单元。

8.根据权利要求7所述的凸轮轴生产线防错监测系统，其特征在于：所述设置单元包括序号设置组件和参数设置组件，所述序号设置组件用于对工序模块的加工顺序按照加工需求进行设置；所述参数设置组件用于对工序模块的加工参数信息进行设置。

9.根据权利要求8所述的凸轮轴生产线防错监测系统，其特征在于：所述信息接收单元包括设置接收组件和状态接收组件；所述设置接收组件用于接收所述工序模块发送的设置信息；所述状态接收组件用于接收所述工序模块发送的状态信息。

10.根据权利要求9所述的凸轮轴生产线防错监测系统，其特征在于：所述控制模块还包括数据查询单元和工序调用单元；所述数据查询单元用于查询生产线中各个工序模块的加工数据；所述工序调用单元用于调用已存储的备用加工模式。

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