CN116748935A - 一种车削自动化加工产线的布局方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车削自动化加工产线的布局方法，包括车削自动化加工产线，所述车削自动化加工产线包括上料流程和下料流程。本发明在产线布局上进行创新，提供了问题解决方案，通过科学规划、合理布局，解决了车削自动化加工生产线不能同时兼顾安全和效率的问题。

Description

一种车削自动化加工产线的布局方法
技术领域
本发明属于机械加工领域，具体涉及一种车削自动化加工产线的布局方法。
背景技术
常见车削自动化加工生产线为了生产安全，用围栏将机床、机械手等设备围起来，这种布局方式虽然考虑了人员操作安全，但在实际使用过程中各种存在不便，因为产线在运行过程中需要人员开展各种生产维护活动，比如进行刀具更换、加工首件调试、机床故障处理、倾倒铁屑、机床维护保养、机器人维护保养、清扫清洁等。将设备用围栏围起来以后，人员进行各种生产维护活动时，若不全线停机则人员活动区域和机器人运动区域重叠，可能发生机器人伤人事故，存在较大安全隐患。若为了保证人员安全整线停机，则正常生产维护会造成产线停机时间较多，影响总体生产效率。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种车削自动化加工产线的布局方法。
一种车削自动化加工产线的布局方法，包括车削自动化加工产线，所述车削自动化加工产线包括上料流程和下料流程；所述上料流程包括如下步骤：
S1:工人在控制台用管控软件为每台数控机床设定好加工任务；
S2:工人打开数控机床门，并在数控机床上装夹好零件加工所需的刀具；
S3:工人在上下料台的右侧将零件装夹到通用夹具上，机器人与通用夹具间通过一种接口(如接口类型C)连接，可实现机器人与通用夹具之间的夹紧和松开，通用夹具通过导轨滑动至上下料台的左侧；
S4:机器人运动至上下料台的左侧，夹紧装载有零件的通用夹具，并将夹具及零件放置到线边仓的库位；
S5:机器人从线边仓抓取夹具并运动至数控机床前，等待围栏对开门打开；
S6:围栏对开门打开，此时数控机床过道被围栏对开门遮挡，工人无法进入到数控机床门；
S7:数控机床门打开，机器人将零件送至数控机床内部，由数控机床夹紧夹具；数控机床主轴与通用夹具间通过一种接口(如接口类型D)连接，可实现机床主轴与通用夹具之间的夹紧和松开，数控机器人与机床主轴之间的距离小于机器人的运动范围，机器人可将通用夹具从机床主轴上安装或取下。；
S8:机器人退出数控机床，数控机床门关闭，围栏对开门关闭；
S9:上料流程完毕，数控机床开始加工；
所述下料流程包括如下步骤：
S1:数控机床加工完成，机器人运动至数控机床前等待；
S2:围栏对开门打开，数控机床门打开；
S3:机器人进入数控机床内取出夹具；
S4:数控机床门关闭，围栏对开门关闭；
S5:机器人将夹具送至线边仓；
S6:机器人将零件从线边仓运送至上下料台的左侧；
S7:夹具通过导轨滑动至上下料台的右侧；
S8:工人拆下零件，下料流程完毕。
上料时，在管控软件的控制下，对开门先打开，然后机床门再打开；下料时，在管控软件的控制下，机床门先关闭，然后对开门先关闭。
作为优选方式，所述车削自动化加工产线包括数控机床、安全围栏、机器人、导轨、线边仓、上下料台；所述数控机床设有数控机床门，数控机床门可左右滑动实现开闭功能，机床门可在管控软件的控制下执行开闭动作。所述导轨两侧分别设有数控机床和线边仓，所述机器人在导轨上移动，所述导轨与数控机床之间设有安全围栏，所述控制台和上下料台在导轨最右侧。数控机床位于安全围栏外部，当需要对某台数控机床进行操作时在安全围栏外部即可操作，不影响产线其他设备运行。机器人运动方向和数控车床Z轴方向平行，机器人通过数控机床正门上下料，工人在机床正门位置进行加工调试、机床维护、刀具更换等操作。
进一步优选，所述安全围栏上设有安全门，安全门可方便人员进入围栏内部对机器人进行维修等操作。所述安全门上设有安全锁，当人员需要进入围栏内部区域时，需要打开安全锁，安全锁与机器人进行了电气互锁设计，当检测到安全锁打开后，机器人自动停止动作。
进一步优选，所述数控机床与安全围栏之间设有围栏对开门，围栏对开门可在管控软件的控制下执行开闭动作。单个围栏对开门的宽度等于数控机床与安全围栏之间的距离，围栏对开门打开后刚好挡住过道，从而保证对开门打开后人员无法进入数控机床操作区。
进一步优选，所述数控机床有多组。
进一步优选，所述围栏对开门与数控机床之间的操作区底部设有两条第一安全光栅。一条第一安全光栅用于发出光线，另一条第一安全光栅用于接收光线。当有物体在两个第一安全光栅之间阻挡光线传播时，系统即判断有物体在机床前；当第一安全光栅检测到有物体在机床前时，系统控制机器人不在此机床上执行上下料动作，当第一安全光栅检测到没有物体在机床前时，机器人可在此数控机床上执行上下料动作。
进一步优选，所述上下料的平台安装设有两条第二安全光栅。一条第二安全光栅用于发出光线，另一条第二安全光栅用于接收光线。当有物体在两个第二安全光栅之间阻挡光线传播时，系统即判断有物体越过上下料台；当系统判断有物体越过上下料台时，控制机器人停止运动，当系统判断有物体越过上下料台后，需解除安全风险后机器人才可以开始动作。
所述车削自动化加工产线内各设备可独立运行，如机床A由于故障需要维修时，机器人和机床B可正常运行。产线配置了专用的管理控制软件，该软件可控制产线内所有设备的运行。
本发明具有以下优点：
本发明在产线布局上进行创新，提供了问题解决方案，通过科学规划、合理布局，解决了车削自动化加工生产线不能同时兼顾安全和效率的问题。
附图说明
图1车削自动化加工产线单元布局俯视图；
图2车削自动化加工产线单元布局侧视图；
图3为安全围栏及围栏对开门结构图；
图4数控机床门结构图；
图5上下料台结构图；
图6安全锁结构图。
图中，1为数控机床，2为控制台，3为安全围栏，4为机器人，5为导轨，6为线边仓，7为上下料台，8为安全门，9为围栏对开门，10为数控机床门，11为第一安全光栅，12为第二安全光栅，13为安全锁。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面给出本发明的实施例，通过实施例对本发明进行具体描述。有必要指出的是，实施例只用于对本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可根据本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。
如图1-图6所示，一种车削自动化加工产线的布局方法，包括车削自动化加工产线，所述车削自动化加工产线包括上料流程和下料流程；所述上料流程包括如下步骤：
S1:工人在控制台2用管控软件为每台数控机床1设定好加工任务；
S2:工人打开数控机床门10，并在数控机床1上装夹好零件加工所需的刀具；
S3:工人在上下料台7的右侧将零件装夹到通用夹具上，机器人4与通用夹具间通过一种接口(如接口类型C)连接，可实现机器人4与通用夹具之间的夹紧和松开，通用夹具通过导轨5滑动至上下料台7的左侧；
S4:机器人4运动至上下料台7的左侧，夹紧装载有零件的通用夹具，并将夹具及零件放置到线边仓6的库位；
S5:机器人4从线边仓6抓取夹具并运动至数控机床1前，等待围栏对开门9打开；
S6:围栏对开门9打开，此时数控机床1过道被围栏对开门9遮挡，工人无法进入到数控机床门10；
S7:数控机床门10打开，机器人4将零件送至数控机床1内部，由数控机床1夹紧夹具；数控机床1主轴与通用夹具间通过一种接口(如接口类型D)连接，可实现机床主轴与通用夹具之间的夹紧和松开，数控机器人4与机床主轴之间的距离小于机器人4的运动范围，机器人4可将通用夹具从数控机床1主轴上安装或取下。；
S8:机器人4退出数控机床1，数控机床门10关闭，围栏对开门9关闭；
S9:上料流程完毕，数控机床1开始加工；
所述下料流程包括如下步骤：
S1:数控机床1加工完成，机器人4运动至数控机床1前等待；
S2:围栏对开门9打开，数控机床门10打开；
S3:机器人4进入数控机床1内取出夹具；
S4:数控机床门10关闭，围栏对开门9关闭；
S5:机器人4将夹具送至线边仓6；
S6:机器人4将零件从线边仓6运送至上下料台7的左侧；
S7:夹具通过导轨5滑动至上下料台7的右侧；
S8:工人拆下零件，下料流程完毕。
上料时，在管控软件的控制下，围栏对开门9先打开，然后数控机床门10再打开；下料时，在管控软件的控制下，数控机床门10先关闭，然后围栏对开门9先关闭。
车削自动化加工产线包括数控机床1、安全围栏3、机器人4、导轨5、线边仓6、上下料台7；车削自动化加工产线总体呈一字布局，数控机床1有多组，数控机床1设有数控机床门10，数控机床门10可左右滑动实现开闭功能，机床门可在管控软件的控制下执行开闭动作。导轨5两侧分别设有数控机床1和线边仓6，机器人4在导轨5上左右移动给数控机床1上料，导轨5与数控机床1之间设有安全围栏3，机器人4通过安全围栏3与外部区域进行隔离，数控机床1与安全围栏3之间留够足够的宽度方便方便工人在数控机床1前进行操作。数控机床1右侧为铁屑车放置区，两个数控机床1之间保持一定的距离，方便工人移动铁屑车。所述控制台2和上下料台7在导轨5最右侧。数控机床1位于安全围栏3外部，当需要对某台数控机床1进行操作时在安全围栏3外部即可操作，不影响产线其他设备运行。机器人4运动方向和数控机床1Z轴方向平行，机器人4通过数控机床门10上下料，工人在数控机床门10位置进行加工调试、机床维护、刀具更换等操作。
安全围栏3上设有安全门8，安全门8可方便人员进入安全围栏3内部对机器人4进行维修等操作。安全门8上设有安全锁13，当人员需要进入安全围栏3内部区域时，需要打开安全锁13，安全锁13与机器人4进行了电气互锁设计，当检测到安全锁13打开后，机器人4自动停止动作。
数控机床1与安全围栏3之间设有围栏对开门9，围栏对开门9可在管控软件的控制下执行开闭动作。单个围栏对开门9的宽度等于数控机床1与安全围栏3之间的距离，围栏对开门9打开后刚好挡住过道，从而保证对开门打开后人员无法进入数控机床1操作区。
围栏对开门9与数控机床1之间的操作区底部设有两条第一安全光栅11。一条第一安全光栅11用于发出光线，另一条第一安全光栅11用于接收光线。当有物体在两个第一安全光栅11之间阻挡光线传播时，系统即判断有物体在机床前；当第一安全光栅11检测到有物体在机床前时，系统控制机器人4不在此机床上执行上下料动作，当第一安全光栅11检测到没有物体在机床前时，机器人4可在此机床上执行上下料动作。
上下料的平台安装设有两条第二安全光栅12。一条第二安全光栅12用于发出光线，另一条第二安全光栅12用于接收光线。当有物体在两个第二安全光栅12之间阻挡光线传播时，系统即判断有物体越过上下料台7；当系统判断有物体越过上下料台7时，控制机器人4停止运动，当系统判断有物体越过上下料台7后，需解除安全风险后机器人4才可以开始动作。
车削自动化加工产线内各设备可独立运行，如数控机床A由于故障需要维修时，机器人4和数控机床B可正常运行。产线配置了专用的管理控制软件，该软件可控制产线内所有设备的运行。
车削自动化加工产线可分为四个区域：区域14、区域15、区域16、区域17。区域14表示安全围栏3内的区域，此区域内属于机器人4运动区域，正常工作状态人员不能进入，此区域危险系数较高。区域15表示安全围栏3外的区域，此区域比较安全，人员可在此区域内自由活动，此区域危险系数较低。区域16表示数控机床门10与安全围栏3之间的区域，此区域属于机器人4和人员轨迹重叠区，危险系数最高。区域17表示上下料台7区域，此区域属于人员和机器人4交互区，此区域危险系数较高。
常见产线为了生产安全用安全围栏3将数控机床1、机器人4全部围起来。当人员进行生产维护时，若不整线停机则存在较多安全隐患，若为保证人员安全整线停机，则产线停机时间较多，影响总体生产效率。此布局能够很好的兼顾车削自动化加工产线的效率和生产安全，当人员在数控机床1前操作时，其他数控机床1和机器人4可正常生产，对生产的影响减少到最低。车削自动化加工产线的布局在安全方面做了以下防护性设计。
区域14危险系数较高，采取的布局设计有：区域14在正常工作时由安全围栏3起物理隔离作用，人员无法进入；在安全围栏3处设置了安全门8，安全门8上安装了安全锁13，当人员需要进入区域14时，需要打开安全锁13，安全锁13与机器人4进行了电气互锁，当系统检测到安全锁13打开后，机器人4自动停止动作，保护区域14内的人员安全。
区域15危险系数较低，不需采取安全措施。
区域16危险系数最高，采取的布局设计有：每处数控机床门10对面都安装了围栏对开门9，单个围栏对开门9的宽度与过道宽度一致，围栏对开门9打开后完全挡住过道，此时人员无法到达数控机床1前；上料时围栏对开门9先打开，数控机床门10再打开，下料时数控机床门10先关闭围栏对开门9再关闭；当第一安全光栅11检测到有物体在数控机床1前时，系统控制机器人4不在此机床上执行上下料动作。当第一安全光栅11检测到没有物体在数控机床1前时，机器人4才可在此数控机床1上执行上下料动作。
区域17危险系数较高，采取的布局设计有：上下料工位左侧为机器人4运动区域，右侧为人员活动区域，两个区域中间安装了两个第二安全光栅12，当有人员越过第二安全光栅12时机器人4停止动作，保护人员安全。

Claims (7)

1.一种车削自动化加工产线的布局方法，其特征在于：包括车削自动化加工产线，所述车削自动化加工产线包括上料流程和下料流程；所述上料流程包括如下步骤：
S1:工人在控制台用管控软件为每台数控机床设定好加工任务；
S2:工人打开数控机床门，并在数控机床上装夹好零件加工所需的刀具；
S3:工人在上下料台的右侧将零件装夹到通用夹具上，通用夹具通过导轨滑动至上下料台的左侧；
S4:机器人运动至上下料台的左侧，夹紧装载有零件的通用夹具，并将夹具及零件放置到线边仓的库位；
S5:机器人从线边仓抓取夹具并运动至数控机床前，等待围栏对开门打开；
S6:围栏对开门打开，此时数控机床过道被围栏对开门遮挡，工人无法进入到数控机床门；
S7:数控机床门打开，机器人将零件送至数控机床内部，并由数控机床夹紧夹具；
S8:机器人退出数控机床，数控机床门关闭，围栏对开门关闭；
S9:上料流程完毕，数控机床开始加工；
所述下料流程包括如下步骤：
S1:数控机床加工完成，机器人运动至数控机床前等待；
S2:围栏对开门打开，数控机床门打开；
S3:机器人进入数控机床内取出夹具；
S4:数控机床门关闭，围栏对开门关闭；
S5:机器人将夹具送至线边仓；
S6:机器人将零件从线边仓运送至上下料台的左侧；
S7:夹具通过导轨滑动至上下料台的右侧；
S8:工人拆下零件，下料流程完毕。
2.根据权利要求1所述的一种车削自动化加工产线的布局方法，其特征在于：所述车削自动化加工产线包括数控机床、安全围栏、机器人、导轨、线边仓、上下料台；所述数控机床设有数控机床门，所述导轨两侧分别设有数控机床和线边仓，所述机器人在导轨上移动，所述导轨与数控机床之间设有安全围栏，所述控制台和上下料台在导轨最右侧。
3.根据权利要求2所述的一种车削自动化加工产线的布局方法，其特征在于：所述安全围栏上设有安全门，所述安全门上设有安全锁。
4.根据权利要求3所述的一种车削自动化加工产线的布局方法，其特征在于：所述数控机床与安全围栏之间设有围栏对开门。
5.根据权利要求2所述的一种车削自动化加工产线的布局方法，其特征在于:所述数控机床有多组。
6.根据权利要求2所述的一种车削自动化加工产线的布局方法，其特征在于：所述围栏对开门与数控机床之间的操作区底部设有两条第一安全光栅。
7.根据权利要求2所述的一种车削自动化加工产线的布局方法，其特征在于：所述上下料的平台安装设有两条第二安全光栅。
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