CN103878414B - 一种柔性制造生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性制造生产线,其包括供料单元、检测单元、加工单元、搬运单元和立体存储单元。本发明可实现工件的全自动化供料、多方位识别检测、工件的高效率钻孔加工及精准地将工件放进相应的存储位,而且占用空间小,提高了柔性制造生产线的自动化和柔性化,符合现代制造企业的高效率、低成本、质量可靠稳定的追求目标,具有实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种柔性制造生产线,属于工业自动化生产技术领域。
背景技术
柔性制造是一个自动化的生产制造,可在最少人的干预下,生产任何范围的产品族,***的柔性通常受到***设计时所考虑的产品族的限制。它包括多个柔性制造单元,能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整,适用于多品种、中小批量生产。
采用柔性制造生产线具有如下诸多优点:1、设备利用率高;2、可减少设备投资;3、可减少直接工时费用;4、可缩短生产准备时间;5、对生产要求有快速应变能力;6、产品质量高;7、运行灵活等。
随着国际竞争的日益激烈,产品生产周期不断缩短、种类日益增加、质量要求更高、相应的产品交货时间要求缩短、劳动力成本增加。这就对制造企业提出了高要求:生产过程高柔性,产品质量稳定及生产率高,生产成本不断降低。因此,研究一种高度自动化和柔性化的柔性制造生产线将对提高制造企业的竞争力具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高度自动化和柔性化的柔性制造生产线,以满足制造企业提高竞争力的需求。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种柔性制造生产线,包括供料单元、检测单元、加工单元、搬运单元和立体存储单元;所述的供料单元包括输送轨道、料仓、推料杆和旋转气缸,所述料仓设在输送轨道的正上方,所述推料杆位于料仓底部的输送轨道的末端,且所述推料杆与一伸缩气缸的输出轴连接;在输送轨道的前端设有取货台;所述旋转气缸固定在支架上,旋转气缸的输出轴从固定齿轮的轴孔中穿出与摆臂连接,在所述摆臂的另一端安装有一个垂直向下、能自由转动的带有齿轮的真空吸嘴;所述的检测单元包括基座、升降平台和推进气缸,在所述基座上设有一支架,所述升降平台安装在所述支架上,所述推进气缸的输出轴与升降平台的一端连接,在升降平台的四周设有对升降平台上的工件进行识别检测的传感器,所述传感器至少包括识别工件有无的电容式传感器、识别工件材质的电感式传感器和识别工件颜色的漫射式光电传感器;所述的加工单元包括固定底座,在固定底座上设有旋转工作台,所述旋转工作台与交流伺服电机连接,旋转工作台的顶面为一圆盘,所述圆盘自圆心沿圆周设有多条支臂,在每条支臂的前端设有放置工件的固定位,在旋转工作台的圆周上依次设有输入工位、钻孔工位、检测工位和输出工位,所述输出工位连接一下行滑槽;所述的搬运单元为气动机械手,包括一个提取气缸、一个摆臂气缸、一个转动气缸和设有气动夹爪的摆臂,提取气缸安装在摆臂气缸的气缸杆前端;所述的立体存储单元包括立体存储仓库,在所述立体存储仓库前设有X轴步进电机和Y轴步进电机,所述X轴步进电机与X轴丝杆驱动组件连接,所述Y轴步进电机与Y轴丝杆驱动组件连接;在Y轴丝杆驱动组件上装有一双作用气缸,所述双作用气缸的输出轴与用于将工件推入预定位置的推块相连接。
作为优选方案,所述推料杆与位于料仓最下层的工件处于同一水平位置。
作为优选方案,在推料杆的两个极限位置分别装有一个用于识别推料杆运动位置的磁感应式接近开关。
作为优选方案,在料仓的底层安装有用于检测料仓中有无工件的对射式光电传感器。
作为优选方案,在旋转气缸的两个极限位置分别装有一个用于识别转轴位置的磁感应式接近开关。
作为优选方案,真空吸嘴的齿轮与旋转气缸输出轴***的固定齿轮通过一个同步带相连。
作为优选方案,在每条支臂的底部端面设有用于检测工件有无的光电传感器,在每条支臂的侧面设有用于识别旋转工作台旋转位置的电感式传感器。
作为优选方案,放置工件的固定位端面低于对应支臂的端面。
作为优选方案,两两支臂之间的夹角为60度。
作为优选方案,在丝杆驱动组件的极限位置设有碰撞保护开关,以防止丝杆驱动组件运动过快而造成机械物理损伤。
作为优选方案,在丝杆驱动组件上还设有零点校正位置。
作为优选方案,在双作用气缸的两个极限位置设有磁感应式接近开关。
上述的磁感应式接近开关和传感器均通过I/O接线端与PLC控制器连接。
与现有技术相比,本发明提供的柔性制造生产线,可实现工件的全自动化供料、多方位识别检测、工件的高效率钻孔加工及精准地将工件放进相应的存储位,而且占用空间小,提高了柔性制造生产线的自动化和柔性化,符合现代制造企业的高效率、低成本、质量可靠稳定的追求目标,具有实用价值。
附图说明
图1为本发明所述柔性制造生产线的结构框图;
图2为本发明所述柔性制造生产线中的供料单元的结构示意图;
图3为图2的俯视图;
图4为本发明所述柔性制造生产线中的检测单元的结构示意图;
图5为本发明所述柔性制造生产线中的加工单元的结构示意图;
图6为图5的俯视图;
图7为本发明所述柔性制造生产线中的搬运单元的结构示意图;
图8为图7的俯视图;
图9为本发明所述柔性制造生产线中的立体存储单元的结构示意图;
图10为图9的俯视图。
图中:1、供料单元;11、推料杆;12、料仓;13、输送轨道;14、取货台;15、真空吸嘴;16、摆臂;17、旋转气缸;18、磁感应式接近开关;2、检测单元;21、支架;22、推进气缸;23、基座;24、工件;25、升降平台;26、电容式传感器;27、电感式传感器;28、漫式式光电传感器;3、加工单元;30、固定位;31、光电传感器;32、旋转工作台;33、交流伺服电机;34、输入工位;35、电感式传感器;36、钻孔工位;37、检测工位;38、输出工位;39、支臂;4、搬运单元;41、提取气缸;42、摆臂气缸;43、转动气缸;44、气动夹爪;45、摆臂;46、磁感应式接近开关;5、立体存储单元;51、X轴步进电机;52、Y轴步进电机;53、X轴丝杆驱动组件;54、Y轴丝杆驱动组件;55、双作用气缸;56、推块;57、立体存储仓库。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细描述,但下述内容不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员根据本发明的下述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
如图1所示:本发明提供的一种柔性制造生产线,包括供料单元1、检测单元2、加工单元3、搬运单元4和立体存储单元5。
如图2和图3所示:所述的供料单元1包括推料杆11、料仓12、输送轨道13和旋转气缸17,所述推料杆11位于料仓12底部的输送轨道13的末端,且所述推料杆11与一伸缩气缸的输出轴(图中未示出)连接,所述料仓12设在输送轨道13的正上方;在输送轨道13的前端设有取货台14;所述旋转气缸17固定在支架(图中未示出)上,旋转气缸的输出轴从固定齿轮的轴孔中穿出与摆臂16连接,在所述摆臂16的另一端安装有一个垂直向下、能自由转动的带有齿轮的真空吸嘴15。所述推料杆11与位于料仓12最下层的工件处于同一水平位置,在推料杆11的两个极限位置分别装有一个用于识别推料杆运动位置的磁感应式接近开关18;在料仓12的底层安装有用于检测料仓中有无工件的对射式光电传感器(图中未示出);在旋转气缸17的两个极限位置分别装有一个用于识别转轴位置的磁感应式接近开关;真空吸嘴的齿轮与旋转气缸输出轴***的固定齿轮通过一个同步带相连。
当旋转气缸17驱动摆臂16转动时,摆臂16与固定齿轮之间形成相对运动,导致同步带的运动,通过同步带带动了真空吸嘴15的转动;固定齿轮与活动齿轮的传动比为1:1,则摆臂16转动的角度等于真空吸嘴15转动的角度,从而可保证真空吸嘴15在摆臂16转动过程中始终保持方向不变。所述真空吸嘴15内腔的负压由真空发生器提供。所述的伸缩气缸、旋转气缸、及真空发生器的电磁阀均通过I/O连接端与PLC控制器连接。
供料单元的工作原理如下:将工件垂直叠放在料仓中,由于推料杆位于料仓的底层并与最下层的工件处于同一水平位置,因此,当伸缩气缸驱动推料杆前进时,推料杆便将最下层的工件水平推到预定位置,从而将工件移出料仓;而当推料杆返回时,料仓中的工件在重力的作用下,就自动下落,向下移动下一个工件;当推料杆将料仓中的工件逐一移出至取货台时,真空吸嘴吸附住工件在旋转气缸的驱动下将工件移转到检测单元2。
如图4所示:所述的检测单元2包括基座23、升降平台25和推进气缸22,在所述基座23上设有一支架21,所述升降平台25安装在所述支架21上,所述推进气缸22的输出轴与升降平台25的一端连接,在升降平台25的四周设有对升降平台25上的工件24进行识别检测的传感器,所述传感器至少包括识别工件有无的电容式传感器26、识别工件材质的电感式传感器27和识别工件颜色的漫射式光电传感器28;所述传感器26、27和28均通过I/O接线端与PLC控制器相连接,使传感器识别检测到的信号能反馈给PLC控制器。
检测单元的工作原理如下:
PLC控制器根据上述传感器反馈的识别信号,即可得知工件的检测结果。
如图5和图6所示:所述的加工单元3包括固定底座,在固定底座上设有旋转工作台32,所述旋转工作台32与交流伺服电机33连接,旋转工作台32的顶面为一圆盘,所述圆盘自圆心沿圆周设有多条支臂39,在每条支臂39的前端设有放置工件的固定位30,在旋转工作台32的圆周上依次设有输入工位34、钻孔工位36、检测工位37和输出工位38,所述输出工位38连接一下行滑槽,直接进入下搬运单元4。在每条支臂39的底部端面设有用于检测工件有无的光电传感器31,在每条支臂39的侧面设有用于识别旋转工作台旋转位置的电感式传感器35。光电传感器31和电感式传感器35通过I/O接线端与PLC控制器连接。放置工件的固定位30的端面低于对应支臂39的端面。两两支臂39之间的夹角为60度,以利于转动自由和对支臂位置的精确定位。
如图7和图8所示:所述的搬运单元4包括一个提取气缸41、一个摆臂气缸42、一个转动气缸43和设有气动夹爪44的摆臂45,提取气缸41安装在摆臂气缸42的气缸杆前端,用于实现垂直方向的运动,以便于提取工件;摆臂气缸42构成了气动机械手的“手臂”,可以实现水平方向上的伸出、缩回动作;转动气缸43用于实现摆臂气缸42的转动,其转动角度为180°;气动夹爪44则用于抓取工件;在摆臂气缸42的两个极限位置上分别安装有磁感应式接近开关46,用于判断气缸的动作是否到位;在转动气缸43的两个极限位置上分别安装有一个阻尼缸(用于缓冲旋转过来的冲击)和一个电感式接近开关(用于判断气缸旋转是否到位)。
如图9和图10所示:所述的立体存储单元5包括立体存储仓库57,在所述立体存储仓库57前设有X轴步进电机51和Y轴步进电机52,所述X轴步进电机51与X轴丝杆驱动组件53连接,所述Y轴步进电机52与Y轴丝杆驱动组件54连接;在Y轴丝杆驱动组件54上装有一双作用气缸55,所述双作用气缸55的输出轴与用于将工件推入预定位置的推块56相连接。在丝杆驱动组件的极限位置设有碰撞保护开关(图中未示出),以防止丝杆驱动组件运动过快而造成机械物理损伤;且在丝杆驱动组件上还设有零点校正位置;在双作用气缸的两个极限位置设有磁感应式接近开关,所述的磁感应式接近开关通过I/O接线端与PLC控制器连接。
上述单元的气动执行机构和电机执行机构上安装有多个传感器,所述传感器将执行机构的运动位置信号通过I/O接线端与每一个单元的总线端子连接,每一个单元的总线端子的输出信号控制执行机构的动作,各个单元既可单独控制也可通过EtherCAT总线互联,通过I/O直接传输各个单元设备的状态及各个工件的信息。所述各个单元设备的状态是双向信息交换,各个工件的信息是单向交换。
Claims (10)
1.一种柔性制造生产线,其特征在于:包括供料单元、检测单元、加工单元、搬运单元和立体存储单元;所述的供料单元包括输送轨道、料仓、推料杆和旋转气缸,所述料仓设在输送轨道的正上方,所述推料杆位于料仓底部的输送轨道的末端,且所述推料杆与一伸缩气缸的输出轴连接;在输送轨道的前端设有取货台;所述旋转气缸固定在支架上,旋转气缸的输出轴从固定齿轮的轴孔中穿出与摆臂连接,在所述摆臂的另一端安装有一个垂直向下、能自由转动的带有齿轮的真空吸嘴;所述的检测单元包括基座、升降平台和推进气缸,在所述基座上设有一支架,所述升降平台安装在所述支架上,所述推进气缸的输出轴与升降平台的一端连接,在升降平台的四周设有对升降平台上的工件进行识别检测的传感器,所述传感器至少包括识别工件有无的电容式传感器、识别工件材质的电感式传感器和识别工件颜色的漫射式光电传感器;所述的加工单元包括固定底座,在固定底座上设有旋转工作台,所述旋转工作台与交流伺服电机连接,旋转工作台的顶面为一圆盘,所述圆盘自圆心沿圆周设有多条支臂,在每条支臂的前端设有放置工件的固定位,在旋转工作台的圆周上依次设有输入工位、钻孔工位、检测工位和输出工位,所述输出工位连接一下行滑槽;所述的搬运单元为气动机械手,包括一个提取气缸、一个摆臂气缸、一个转动气缸和设有气动夹爪的摆臂,提取气缸安装在摆臂气缸的气缸杆前端;所述的立体存储单元包括立体存储仓库,在所述立体存储仓库前设有X轴步进电机和Y轴步进电机,所述X轴步进电机与X轴丝杆驱动组件连接,所述Y轴步进电机与Y轴丝杆驱动组件连接;在Y轴丝杆驱动组件上装有一双作用气缸,所述双作用气缸的输出轴与用于将工件推入预定位置的推块相连接。
2.如权利要求1所述的柔性制造生产线,其特征在于:所述推料杆与位于料仓最下层的工件处于同一水平位置。
3.如权利要求1所述的柔性制造生产线,其特征在于:在推料杆的两个极限位置分别装有一个用于识别推料杆运动位置的磁感应式接近开关;在料仓的底层安装有用于检测料仓中有无工件的对射式光电传感器;在旋转气缸的两个极限位置分别装有一个用于识别转轴位置的磁感应式接近开关。
4.如权利要求1所述的柔性制造生产线,其特征在于:真空吸嘴的齿轮与旋转气缸输出轴***的固定齿轮通过一个同步带相连。
5.如权利要求1所述的柔性制造生产线,其特征在于:在每条支臂的底部端面设有用于检测工件有无的光电传感器,在每条支臂的侧面设有用于识别旋转工作台旋转位置的电感式传感器。
6.如权利要求1所述的柔性制造生产线,其特征在于:放置工件的固定位端面低于对应支臂的端面。
7.如权利要求1所述的柔性制造生产线,其特征在于:两两支臂之间的夹角为60度。
8.如权利要求1所述的柔性制造生产线,其特征在于:在丝杆驱动组件上设有零点校正位置。
9.如权利要求8所述的柔性制造生产线,其特征在于:在丝杆驱动组件的极限位置设有碰撞保护开关。
10.如权利要求1所述的柔性制造生产线,其特征在于:在双作用气缸的两个极限位置设有磁感应式接近开关。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20160330 |