CN116652697A - 智能柔性加工系统及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动机加系统技术领域，尤其是一种智能柔性加工系统及其加工方法。该系统中机械手是串联所有工位的物流设备，能够将产品在上下料工位、调转机构，机床、检测台与打标机间来回流转。智能柔性加工系统包括机械手，机床，检测台与打标机，配置了位姿补偿算法的机械手可实现产品的高精度上下料与姿态调整；机床按实际工艺需求完成产品机加；检测台对产品进行闭环检测；打标机实现产品打标。产品自料台通过机械手取料，能够全自动完成所有与工艺机加相关的任务，包括机床上下料、机床机加、产品检测、产品打标。针对产品自身高精度，高质量的设计要求，系统在加工刀具材料，机加工艺方法，机加状态监控，机械手调度算法，机械手轨迹规划，产品检测缺陷补偿等关键产线因素上采取了因地制宜的设计方法，大幅度提高系统产能的同时提升了产品质量。

Description

智能柔性加工系统及其加工方法

技术领域：

本发明涉及自动机加系统技术领域，尤其是一种智能柔性加工系统，特别是指基于机械手调度的集上料、机加、检测、打标于一体的智能柔性加工系统及其运行方法。

背景技术：

随着智能制造技术的发展，21世纪以来，自动化生产线开始向智能化，数字化方向发展。各种传感器、网络、云计算等技术的应用，使得自动化生产线的监控、管理和优化更加方便快捷。目前，自动化生产线已广泛应用于汽车、机械、化工等行业，是实现工业智能制造的重要手段之一。但是现阶段自动机加产线多数应用于大型设备的装配工作，针对多品种、大批量、高节拍，尤其是机加精度要求较高的小型不锈钢产品，需多次检测确认产品工序尺寸，需在数控车床，立式加工中心，检测台，打标机等设备间来回转运，缺少适应性强、柔性化程度好、效率高的解决方案。

发明内容：

本发明针对以上问题，提出了一种基于机械手调度的集上下料、机加、检测、打标于一体的智能柔性加工系统，能够实现产品在各工位之间高效、方便的来回转运，效率高、柔性化程度好。

本发明一种智能柔性加工系统，所述系统包括用于自动完成不同工序的数控车床，用于完成不同人工作业的立式加工中心，所述数控车床与立式加工中心通过机器人与其运行导轨实现产品在其中的流转；在所述立式加工中心工艺后端依次为打标机6、成品检测台7、工序检测台8；在所述导轨的起始位置设有料台9；所述机器人10用于串联所有工位的物流设备，所述机器人10具有三方向自由度，包括沿机器人轨道方向的运动，往轨道两侧的伸缩运动。

进一步的，产品从所述料台9上线时由机器人10确认产品类型，上线后自动完成与数控车床和立式加工中心相关的任务，包括：

1)在上线前由系统SCADA模块对产品信息进行录入；

2)产品上线前需人工给料台9上料；

3)针对不同产品，更换机器人10对应卡爪，数控车床与立式加工中心设有对应夹具实现多种产品的自动机加工作；

4)机器人卡爪设计为双爪工装结构，以保证同工序在不同数控车床上料。

进一步的，所述系统包含总控系统和设备控制系统，数控车床、立式加工中心以及机器人的控制由各设备控制系统自身完成，产品在不同工序中的流转过程控制由总控系统完成，各设备之间无直接的通信。

进一步的，所述系统的加工方法包括以下步骤：

S1，录入待生产产品批次号、产品号、数量的生产信息，绑定PLC控制程序，查看该产品加工工艺、刀具信息、数控车床程序号；

S2，准备数控车床程序，准备刀具和工装；

S3，将产品毛坯摆放按序在料台上，上层料盘自动进入生产线，到位信息传递至PLC控制系统；机器人10系统电控柜设定为自动模式，机器人信息自动传递至PLC控制系统；

S4，机器人10在料台9上抓取产品毛坯依次给不同的数控车床上料，得到产品；

S5，待第一数控车床作业完成后，所述机器人10将产品送入到工序检测台进行检测；

S6，如果当前产品合格，则经调头机构到达后续数控车床进行加工；

S7，后续数控车床加工完成后依次进入不同的立式加工中心进行加工；

S8，立式加工中心加工完成后，机器人10夹持产品在打标机6进行打标；

S9，机器人10将产品放置在成品检测台7进行产品尺寸检测，将检测结果传送至SCADA系统中；

S10，SCADA系统对采集的信息进行可视化展示，生产合格率、设备利用率、开完工时间的生产信息。

有益效果：

本申请依据产品工序时间、工序优先级，工序复杂程度设计了一套机械手转运调度方法，实现产品在各机加，检测设备间的转运流通，避免上下料逻辑冲突，实现产线的最优生产节拍，大幅提高产线的生产效率。与此同时产线在关键机加工序处配有检测台尺寸检测闭环，检测数据作为机加工艺优化参考，及时适配实时工况，提升产线生产质量。产线于最后一道工序配置打标机，帮助产品自主打标，实现产线毛坯入线，成品出线的最终目标，期间无需任何人工参与，产线产出可作为产品直接上线。

附图：

图1为本申请智能柔性加工系统的俯视图；

图中，1-第一数控车床、2-第二数控车床、3-第三数控车床、4-第一立式加工中心、5-第二立式加工中心、6-打标机、7成品检测台、8-工序检测台、9-料台、10-机械手。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种智能柔性加工系统，如图1所示，基于机械手调度的集上下料、机加、检测、打标于一体的智能柔性加工系统，系统包括用于自动完成不同工序的数控车床，用于完成不同人工作业的立式加工中心，所述数控车床与立式加工中心通过机器人与其运行导轨实现产品在其中的流转；在所述立式加工中心工艺后端依次为打标机6、成品检测台7、工序检测台8；在所述导轨的起始位置设有料台9；所述机器人10用于串联所有工位的物流设备，所述机器人10具有三方向自由度，包括沿机器人轨道方向的运动，往轨道两侧的伸缩运动。数控车床的数量、立式加工中心的数量、打标机6、成品检测台7、工序检测台8、料台9，机械手10的数量和布局方式可根据各工序的生产节拍和场地大小设定，以满足年产能需求为主要目标。

所述成品检测台7能够检测产品整序加工是否合格，所述工序检测台8能够检测产品工序1加工是否合格；

所述机械手10是串联所有工位的物流设备，能够实现产品在所有工位之间的流转，该机器人10具有三方向自由度，包括沿机器人轨道方向的运动，往轨道两侧的伸缩运动；

所述智能柔性加工系统在上线前由系统SCADA软件对产品信息进行录入；

所述该智能柔性加工系统的毛坯料已提前切割加工，不占用加工时间；所述产品上线前需人工给料台9上料；

所述产品针对不同工艺需求，更换机器人10对应卡爪，机床对应夹具即可实现多种产品的自动机加工作；

所述该智能柔性加工系统的机器人卡爪需设计为双爪工装结构，以保证同工序数控车床的上料。

所述该智能柔性加工系统由总控系统和设备控制系统组成，数控车床、第一立式加工中心、机器人10等实时性要求高的控制由各设备控制系统自身完成，总体控制由总控系统完成，各设备之间无直接的通信.

实施例2

基于上述智能柔性加工系统，能够实现依据产品工序时间、工序优先级，工序复杂程度设计了一套机械手转运调度方法，实现产品在各机加，检测设备间的转运流通，避免上下料逻辑冲突，实现产线的最优生产节拍，大幅提高产线的生产效率。与此同时产线在关键机加工序处配有检测台尺寸检测闭环，检测数据作为机加工艺优化参考，及时适配实时工况，提升产线生产质量。产线于最后一道工序配置打标机，帮助产品自主打标，实现产线毛坯入线，成品出线的最终目标，期间无需任何人工参与，产线产出可作为产品直接上线。

该系统通过以下步骤实施加工作业：

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，对于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，还可以做出若干改动和调整。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种智能柔性加工系统，其特征在于：所述系统包括用于自动完成不同工序的数控车床，用于完成不同人工作业的立式加工中心，所述数控车床与立式加工中心通过机器人与其运行导轨实现产品在其中的流转；在所述立式加工中心工艺后端依次为打标机(6)、成品检测台(7)、工序检测台(8)；在所述导轨的起始位置设有料台(9)；所述机器人(10)用于串联所有工位的物流设备，所述机器人(10)具有三方向自由度，包括沿机器人轨道方向的运动，往轨道两侧的伸缩运动。

2.根据权利要求1所述的智能柔性加工系统，其特征在于：产品从所述料台(9)上线时由机器人(10)确认产品类型，上线后自动完成与数控车床和立式加工中心相关的任务，包括：

1)在上线前由系统SCADA模块对产品信息进行录入；

2)产品上线前需人工给料台(9)上料；

3)针对不同产品，更换机器人(10)对应卡爪，数控车床与立式加工中心设有对应夹具实现多种产品的自动机加工作；

4)机器人卡爪设计为双爪工装结构，以保证同工序在不同数控车床上料。

3.根据权利要求1所述的智能柔性加工系统，其特征在于：所述系统包含总控系统和设备控制系统，数控车床、立式加工中心以及机器人的控制由各设备控制系统自身完成，产品在不同工序中的流转过程控制由总控系统完成，各设备之间无直接的通信。

4.根据权利要求1所述的智能柔性加工系统，其特征在于，所述系统的加工方法包括以下步骤：

S1，录入待生产产品批次号、产品号、数量的生产信息，绑定PLC控制程序，查看该产品加工工艺、刀具信息、数控车床程序号；

S2，准备数控车床程序，准备刀具和工装；

S3，将产品毛坯摆放按序在料台上，上层料盘自动进入生产线，到位信息传递至PLC控制系统；机器人(10)系统电控柜设定为自动模式，机器人信息自动传递至PLC控制系统；

S4，机器人(10)在料台(9)上抓取产品毛坯依次给不同的数控车床上料，得到产品；

S5，待第一数控车床作业完成后，所述机器人10将产品送入到工序检测台进行检测；

S6，如果当前产品合格，则经调头机构到达后续数控车床进行加工；

S7，后续数控车床加工完成后依次进入不同的立式加工中心进行加工；

S8，立式加工中心加工完成后，机器人(10)夹持产品在打标机(6)进行打标；

S9，机器人(10)将产品放置在成品检测台(7)进行产品尺寸检测，将检测结果传送至SCADA系统中；

S10，SCADA系统对采集的信息进行可视化展示，生产合格率、设备利用率、开完工时间的生产信息。