CN209149670U - 一种制造单元智能化改造与集成实训系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种制造单元智能化改造与集成实训系统，包含有仓储、加工、打磨单、检测、分拣、总控等单元，每个单元采用独立化结构设计，可以组成一套完整集成实训系统，完成从物料到成品加工的全部过程。本系统中的各个单元都配有I/O模块和工业以太网模块，这样极大的方便各个单元之间的联系，在使用本系统时，可以实际使用需求，灵活组合各个单元，发挥本实用新型更大优势。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动化技术领域，特别是涉及一种制造单元智能化改造与集成实训系统。
背景技术
在“中国制造2025”背景下，企业的发展趋势、岗位及人才需求的变化对中高职教育正在发生冲击，人才培养的标准与市场岗位对接正悄然发生变化。由于中高职学校需要根据智能生产企业和智能装备制造企业提供岗位的职业能力发展趋势调整人才培养方向，对于基于智能制造实训设备的开展的工业机器人实训教学更为重视。但是，目前相关实训设备十分匮乏，这些以工业机器人为平台的教学设备局限性大、灵活性差，无法通过模拟异型工件的打磨抛光、立体仓储、视觉检测等多工艺，使教学内容与就业内容接轨，无法充分满足学校对学生开展智能制造相关实训教学，阻碍了复合型技术技能人才的培养。
实用新型内容
为解决学校对学生开展智能制造相关实训教学的需求，提高以工业机器人为平台的教学设备的灵活性，本实用新型提供了一种制造单元智能化改造与集成实训系统。
为实现本实用新型的目的，本实用新型提供了一种制造单元智能化改造与集成实训系统，包括仓储单元、打磨单元、分拣单元、工具单元、加工单元、检测单元、执行单元、总控单元，上述每个单元安装在可自由移动的独立台架上，台架间设置有拼接端口，每个单元的四边均可以与其他单元进行拼接，所述仓储单元采用多层立体结构；所述打磨单元设置有用于稳定夹紧零件的气动夹具；所述分拣单元包括传送带和分拣结构；所述工具单元包括工具支架和工业机器人示教器摆放支架；所述加工单元包括数控铣床结构；所述检测单元包括工业智能相机及其配套光源；所述执行单元安装有串联关节型六轴工业机器人；所述总控单元用于对仓储单元、打磨单元、分拣单元、工具单元、加工单元、检测单元、执行单元进行集中控制。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为，本实用新型的有益效果是，利用模块化设计思路使平台小型化，更加适应竞赛和教学应用。智能化仓储管理、个性化铣削加工，工业机器人打磨抛光、智能化检测，通过“端—网—云”集成实现制造数据的实时采集与共享，完成升级改造的集成应用，实现加工过程透明化、质量管控精细化，满足汽车轮毂的定制式生产，提升制造产品质量和效率，实现绿色制造，服务《中国制造2025》。
附图说明
图1是本实用新型的仓储单元的结构示意图；
图2是本实用新型的打磨单元的结构示意图；
图3是本实用新型的分拣单元的结构示意图；
图4是本实用新型的分拣单元的结构示意图；
图5是本实用新型的加工单元的结构示意图；
图6是本实用新型的检测单元的结构示意图；
图7是本实用新型的执行单元的结构示意图；
图8是本实用新型的总控单元的结构示意图；
图9是本实用新型的打磨单元俯视结构示意图；
图10是本实用新型以汽车行业的轮毂为产品为对象，设计的从原料到加工成成品的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
应当说明的是，本申请中所述的“连接”和用于表达“连接”的词语，如“相连接”、“相连”等，既包括某一部件与另一部件直接连接，也包括某一部件通过其他部件与另一部件相连接。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个部件或者模块或特征与其他部件或者模块或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了部件或者模块在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件或者模块被倒置，则描述为“在其他部件或者模块或构造上方”或“在其他部件或者模块或构造之上”的部件或者模块之后将被定位为“在其他部件或者模块或构造下方”或“在其他部件或者模块或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该部件或者模块也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
主要思想：本申请通过应用工业机器人、数控机床等执行终端实现柔性加工、引入工业以太网实现复杂控制网络的构建与优化、利用云端数据服务实现网络终端对MES系统中制造数据监控和生产流程控制，搭建具备智能制造技术特征的“端—网—云”集成的智能制造单元。
本申请一种制造单元智能化改造与集成实训系统，模块化设计，包含有仓储、加工、打磨单、检测、分拣、总控等单元，每个单元采用独立化结构设计，可以组成一套完整集成实训系统，完成从物料到成品加工的全部过程。本系统中的仓储配有各类检测传感器能够实时的检测物料状况，加工模块配有基于SINUMERIK 828D Basic系统三轴立铣结构的数控机床，可以实现对物料精确加工。利用打磨单元完成物料抛光的精确加工，通过检测和分拣单元对成品进行检测和分类。在整个实训系统物料和成品的转移和运输可以利用执行单元完成，执行单元配备了基于含有串联关节型六轴的工业机器人，使得整个系统中物料的传输更加智能和方便。
本系统中的各个单元都配有I/O模块和工业以太网模块，这样极大的方便各个单元之间的联系，在使用本系统时，可以实际使用需求，灵活组合各个单元，发挥本实用新型更大优势。
如图1-10所示，本申请实施例包括仓储单元1、打磨单元2、分拣单元3、工具单元4、加工单元5、检测单元6、执行单元7、总控单元8，以模块化设计为原则，每个单元安装在可自由移动的独立台架上，台架间设置有拼接端口，可实现不同布局模式的自由组合，布置远程IO单元，通过工业以太网实现信号监控和控制协调，用以满足不同的工艺流程要求和功能实现，每个单元的四边均可以与其他单元进行拼接，根据工序顺序，可以自由组合。
其中，仓储单元1采用多层立体结构9；打磨单元2具备气动夹具，可稳定夹紧零件，满足打磨加工过程；分拣单元3包括传送带11和分拣结构10；工具单元4包括工具支架12工业机器人示教器摆放支架13；加工单元5包括数控铣床结构14；检测单元6包括工业智能相机16及其配套光源15；执行单元7高度柔性且配套工具快换系统的串联关节型六轴工业机器人17；总控单元8用于对仓储单元1、打磨单元2、分拣单元3、工具单元4、加工单元5、检测单元6、执行单元7进行集中控制。
在优选的实施例中，仓储单元1的仓储料位共计6个，每个料位可通过气动将固定托盘推出，并配有传感器检测当前料位是否存放零件，并通过指示灯反馈状态。所述零件可以为汽车的轮毂。
在优选的实施例中，打磨单元2包括具备气动夹具的旋转工位和翻转工位，所述旋转工位18可提供气动旋转能力，实现对零件轴线的旋转；翻转工位(19)可提供气动翻转能力，实现将零件在打磨工位和旋转工位的自动翻转。
在优选的实施例中，分拣单元3的传送带11为皮带式传送带，用于带动零件稳定传动。所述分拣机构10由气动控制，然后的分拣机构、10实现将零件由传送带推送到分拣道口并定位，在每一个动作位置安装传感器，传感器信号全部反馈给总控单元8。
在优选的实施例中，所述工具单元4的工具支架12可以提供7个标准化工具安装位置，可以安装轮辋外圈夹爪、轮辐夹爪、轮毂夹爪、轮辋内圈夹爪、吸盘工具、端面打磨工具、侧面打磨工具等，根据需求随意摆放所需要的工具以供工业机器人取放使用。所述工业机器人示教器摆放支架(13)，用于稳妥摆放工业机器人示教器，防止意外滑落或损坏。
在优选的实施例中，数控铣床结构使用SINUMERIK 828D Basic系统，采用三轴立铣结构，桌面安装，配套气动控制双侧安全门和夹具。
在优选的实施例中，所述工业智能相机16型号为FH L550，用于真实产品进行拍照后与目标产品进行比对。
在优选的实施例中，执行单元7包括工业机器人，工业机器人通过在工具单元4更换工具对轮毂进行抓取、打磨，与总控单元8电连接。另外，所述工业机器人由直线导轨拖动运行。
在优选的实施例中，所述总控单元8包括PLC控制器、自动化编程软件、MES编程平台、离线编程软件、移动终端、显示屏。
其中，所述PLC控制器包括两台SIMATIC S7-1212，提供工业以太网PROFINET通信支持，与仓储单元1、打磨单元2、分拣单元3、工具单元4、加工单元5、检测单元6、执行单元7均电连接。
其中，所述自动化编程软件包括PLC配套组态及编程、仿真测试平台。
其中，所述离线编程软件用于三维建模，实现布局设计，验证工业机器人动作范围可达性。
其中，所述离线编程软件提供后置程序编辑器，可实现程序手动修改。
其中，所述离线编程软件可将仿真结果生成三维动画并发布网络后通过二维码扫描。
上述的一种制造单元智能化改造与集成实训系统，可以根据具体工艺要求组合各个单元，其整体结构不固定，以其中一种结构为实施例，整体结构包括所有组成单元，即包括仓储单元、打磨单元、分拣单元、工具单元、加工单元、检测单元、执行单元、总控单元，各个单元结构图如图1至图9，图中包含有各个单元的组成模块。
以汽车轮毂零部件生产系统为实施例，具体的实施例如下：
将所需要加工的物料放在仓储单元，如图1所示；第二单元为加工单元，如图2所示，该单元主要完成对物料加工，加工单元采用数控铣床结构，使用SINUMERIK 828D Basic系统，其结构为三轴立铣结构，可以实现对物料精确加工；第三个单元为打磨单元，如图3所示，主要除去加工后的工件表面的毛刺、使之光滑，易于继续加工或达到成品。第四个单元为检测单元，如图6所示，配套光源和工业智能相机，利用工业相机拍照完成对成品检测；第五个单元为分拣单元，如图8所示，主要完成对不同成品的进行分类或者对合格和不和成品的分拣。除之外，还有执行单元、工具单元和总控单元，执行单元单元包含有串联关节型六轴工业机器人，如图7所示，用于完成物料与成品在各个工作平台运输与移动；工具单元包含工具支架，如图4所示，提供7个标准化工具安装位置，可以安装轮辋外圈夹爪、轮辐夹爪、轮毂夹爪、轮辋内圈夹爪、吸盘工具、端面打磨工具以及侧面打磨工具等工具，主要配合工业机器人快速匹配、安装与释放。整个系统控制中心为总控单元，如图8所示，包含有PLC以及各类I/O模块，完成各个单元的协调与控制。
上述实施例为本实用新型为一种制造单元智能化改造与集成实训系统是多种应用一种工艺控制结构，系统中每个单元都可以独立或者与其单元协调运行，因此，该制造单元智能化改造与集成实训系统根据要求自由进行组配，完成不同场合与工况需求，整个系统的升级或改造方便灵活。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种制造单元智能化改造与集成实训系统，其特征在于：包括仓储单元(1)、打磨单元(2)、分拣单元(3)、工具单元(4)、加工单元(5)、检测单元(6)、执行单元(7)、总控单元(8)，上述每个单元安装在可自由移动的独立台架上，台架间设置有拼接端口，每个单元的四边均可以与其他单元进行拼接，所述仓储单元(1)采用多层立体结构(9)；所述打磨单元(2)设置有用于稳定夹紧零件的气动夹具；所述分拣单元(3)包括传送带(11)和分拣机构(10)；所述工具单元(4)包括工具支架(12)和工业机器人示教器摆放支架(13)；所述加工单元(5)包括数控铣床结构(14)；所述检测单元(6)包括工业智能相机(16)及其配套光源(15)；所述执行单元(7)安装有串联关节型六轴工业机器人(17)；所述总控单元(8)用于对仓储单元(1)、打磨单元(2)、分拣单元(3)、工具单元(4)、加工单元(5)、检测单元(6)、执行单元(7)进行集中控制。
2.根据权利要求1所述的一种制造单元智能化改造与集成实训系统，其特征在于：仓储单元(1)的仓储料位共计6个，每个料位可通过气动将固定托盘推出，并配有传感器检测当前料位是否存放零件，并通过指示灯反馈状态。
3.根据权利要求1所述的一种制造单元智能化改造与集成实训系统，其特征在于：所述打磨单元(2)包括旋转工位(18)和翻转工位(19)，且旋转工位(18)和翻转工位(19)上均安装有气动夹具，所述旋转工位(18)用于提供气动旋转能力，实现对零件轴线的旋转；所述翻转工位(19)用于提供气动翻转能力，实现将零件在打磨工位和旋转工位的自动翻转。
4.根据权利要求1所述的一种制造单元智能化改造与集成实训系统，其特征在于：所述的分拣单元(3)包括传送带(11)和分拣机构(10)，所述传送带(11)为皮带式传送带，用于带动零件稳定传动；所述分拣机构(10)由气动控制，其用于将零件由传送带推送到分拣道口并定位，在每一个动作位置安装传感器，传感器信号全部反馈给总控单元(8)。
5.根据权利要求1所述的一种制造单元智能化改造与集成实训系统，其特征在于：所述的工具单元(4)包括工具支架(12)和工业机器人示教器摆放支架(13)，所述工具支架(12)提供7个标准化工具安装位置，可安装轮辋外圈夹爪、轮辐夹爪和/或轮毂夹爪、轮辋内圈夹爪、吸盘工具、端面打磨工具、侧面打磨工具，根据需求随意摆放所需要的工具以供工业机器人取放使用；所述工业机器人示教器摆放支架(13)，用于稳妥摆放工业机器人示教器，防止意外滑落或损坏。
6.根据权利要求1所述的一种制造单元智能化改造与集成实训系统，其特征在于：所述数控铣床结构(14)使用SINUMERIK828D Basic系统，采用三轴立铣结构且桌面安装，配套气动控制双侧安全门和夹具。
7.根据权利要求1所述的一种制造单元智能化改造与集成实训系统，其特征在于：所述检测单元(6)包括工业智能相机(16)，其型号为FH L550，用于真实产品进行拍照后与目标产品进行比对。
8.根据权利要求1所述的一种制造单元智能化改造与集成实训系统，其特征在于：所述执行单元(7)串联关节型六轴工业机器人(17)通过在工具单元(4)更换工具对轮毂进行抓取、打磨，且与总控单元(8)电连接，其由直线导轨拖动运行。
9.根据权利要求1所述的一种制造单元智能化改造与集成实训系统，其特征在于：所述总控单元(8)包括PLC控制器、自动化编程软件、MES编程平台、离线编程软件、移动终端、显示屏。
10.根据权利要求9所述的一种制造单元智能化改造与集成实训系统，其特征在于：所述PLC控制器包括两台SIMATIC S7-1212，提供工业以太网PROFINET通信支持，与仓储单元(1)、打磨单元(2)、分拣单元(3)、工具单元(4)、加工单元(5)、检测单元(6)、执行单元(7)均电连接。
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Cited By (1)
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| CN114639298A (zh) * | 2020-12-15 | 2022-06-17 | 苏州市伯太数字科技有限公司 | 一种可进行模块化组合的制造业小型教育设备 |
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2018
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| CN114639298B (zh) * | 2020-12-15 | 2024-01-16 | 苏州市伯太数字科技有限公司 | 一种可进行模块化组合的制造业小型教育设备 |
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