CN107758262B - 一种可实现载具循环的自动化生产产线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能制造领域，公开了一种可实现载具循环的自动化生产产线，包括胚料区域、加工区域、成品区域、中转区域、成品输送***、载具输送***与控制***，其中，在控制***的控制下，载具输送***将胚料从胚料区域运送至加工区域进行加工，加工完成的成品放入载具中并经由成品输送***输送至成品区域后，载具与产品分离并由载具输送***运送至中转区域，中转区域内的载具再由载具输送***运送至加工区域循环使用。本发明将承载产品的载具也纳入自动化生产体系，从而可以实现载具的循环使用，提高生产体系的自动化程度，进而降低企业的人工成本，提高企业的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及智能制造领域，尤其是涉及一种可以实现自动化生产的产线。
背景技术
传统的制造行业需要数量庞大的工人，比如加工设备需要工人操作与照看，加工的成品需要工人转运至存储区域，未加工的原料/半成品也需要由工人搬运至加工区域，然而人工生产的效率受制于工人的素质与经验，难以出现飞跃式的提升。基于此，自动化生产技术在近年来得到了快速的发展，所谓自动化生产即通过自动化设备替代传统的工人进行生产，然而目前人们多数关注于产品的自动化上下料、自动加工等，对于承载产品的载具尚未纳入自动化生产体系，制约着整体自动化的进一步提高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可实现载具循环的自动化生产产线，其可以将承载产品的载具也纳入自动化生产体系，从而可以实现载具的循环使用，提高生产体系的自动化程度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种可实现载具循环的自动化生产产线，包括胚料区域、加工区域、成品区域、中转区域、成品输送***、载具输送***与控制***，其中，在控制***的控制下，载具输送***将胚料从胚料区域运送至加工区域进行加工，加工完成的成品放入载具中并经由成品输送***输送至成品区域后，载具与产品分离并由载具输送***运送至中转区域，中转区域内的载具再由载具输送***运送至加工区域循环使用。
作为上述方案的进一步改进方式，载具输送***包括可在胚料区域与加工区域之间，以及加工区域与中转区域之间往复运动的移料小车。
作为上述方案的进一步改进方式，载具输送***还包括对移料小车进行导向的轨道。
作为上述方案的进一步改进方式，成品输送***包括传送流水线。
作为上述方案的进一步改进方式，加工区域放置有若干的加工设备，传送流水线对应于加工设备设有若干的分支流水线。
作为上述方案的进一步改进方式，还包括移料装置，移料装置用于实现胚料的上料与成品的下料，其包括吸盘、竖直升降装置、第一平移装置、第二平移装置与旋转装置，其中，第一竖直升降装置可驱动吸盘沿竖直方向往复运动，第一平移装置可驱动吸盘沿水平的第一方向运动，第二平移装置可驱动吸盘沿水平的第二方向运动，旋转装置可驱动吸盘绕一水平轴心旋转。
作为上述方案的进一步改进方式，旋转装置包括动力装置、齿条与转轴，其中，转轴的轴心为水平轴心，转轴与吸盘固定连接，转轴还上设有齿轮，齿条与齿轮啮合，动力装置驱动齿条移动，从而带动转轴转动。
作为上述方案的进一步改进方式，的两端各设有定位装置，定位装置可在驱动装置的驱动下沿载物平台的对角线运动，其中，定位装置包括分别沿载物平台相邻两侧边分布的第一定位件与第二定位件。
作为上述方案的进一步改进方式，还包括沿产品输送方向设置的辅助加工区域。
作为上述方案的进一步改进方式，辅助加工区域包括设于加工区域与成品区域之间的清洗烘干区域，和/或设于成品区域的检测区域。
本发明的有益效果是：
本发明通过控制***与各区域、各输送***的配合自动完成产品的加工、转运与载具的循环使用，将承载产品的载具也纳入自动化生产体系，从而可以实现载具的循环使用，提高生产体系的自动化程度，进而降低企业的人工成本，提高企业的生产效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例的正视图；
图2是本发明移料装置一个实施例的立体示意图；
图3是本发明移料装置一个实施例的正视图；
图4是本发明旋转装置与吸盘连接的立体示意图；
图5是本发明定位模组一个实施例的立体示意图；
图6是本发明定位模组一个实施例的分解示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。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。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
参照图1，示出了本发明一个实施例的正视图。如图所示，
可实现载具循环的自动化生产产线包括加工区域100、成品区域200、中转区域300、成品输送***400、载具输送***500、胚料区域600与控制***（未示出）。
本发明的工作流程为：载具输送***500将胚料从胚料区域600运送至加工区域100进行加工，加工完成的成品放入载具中并经由成品输送***400输送至成品区域200后，载具与产品分离，并由载具输送***500运送至中转区域300，中转区域300内的载具再由载具输送***500运送至加工区域100循环使用，在这一过程中，控制***作对各区域与各输送***进行统一控制，以实现生产产线的自动化处理。
本发明的产线可以适用于各个行业，本发明对此不做限定。现以动力电池外壳的加工为例进行说明，电池外壳的加工步骤包括对外壳的冲压、对外壳的清洗与烘干、对外壳的检测以及对外壳的包装。
本实施例中的产线依托于厂房，将厂房划分为上述的加工区域100、成品区域200、中转区域300与胚料区域600，其中加工区域100放置有若干的加工设备110，如冲床等，加工设备的种类、数量根据实际的需求可以自行调整。
成品输送***400在本实施例中优选采用传送流水线，所称的流水线包括但不限于传送带、传送滚筒等常规的传送装置。成品输送***400包括贯穿加工区域100的主流水线410，加工设备110分布在主流水线410的两侧，同时，从主流水线410上还分出了若干的分支流水线420，分支流水线与加工设备一一对应，分支流水线上的物料沿远离主流水线至靠近主流水线的方向流动。
物料在加工设备和分支流水线之间的转移优选通过移料装置完成。
具体地，参照图2、图3，分别示出了本发明移料装置一个实施例的立体示意图与正视图，图3中隐藏第二平移装置的盖板。如图所示，移料装置包括吸盘710、竖直升降装置720、第一平移装置730、第二平移装置740与旋转装置750。
第一竖直升降装置720可驱动吸盘710沿竖直方向往复运动，第一平移装置730可驱动吸盘710沿水平的第一方向运动，第二平移装置740可驱动吸盘710沿水平的第二方向运动，第一方向与第二方向优选相互垂直，即吸盘可实现沿X、Y、Z轴三个方向上的自由移动。
本发明并不限定竖直升降装置720、第一平移装置730与第二平移装置740的连接组合方式，作为三者连接的优选实施方式，竖直升降装置720与第一平移装置730连接，并可相对第一平移装置730沿第一方向运动；第二平移装置740与竖直升降装置720连接，并可相对竖直升降装置720沿竖直方向运动，吸盘710与第二平移装置740连接，并可相对第二平移装置740沿第二方向运动。
本实施例中竖直升降装置720与第一平移装置730均采用电机-丝杆传动***，第二平移装置740优选采用同步带传动***，具体包括旋转电机（未示出）、同步轮（未示出）、同步带741、滑块742、导向杆743与连接杆744，滑块742分别与同步带741、连接杆744固定连接，连接杆744的终端则设置有上述的吸盘710与旋转装置750，随着同步带741的转动，滑块742通过连接杆744带动吸盘710与旋转装置750沿第二方向移动。导向杆743插接在滑块742上的导向孔内，对滑块742的移动进行导向。
通常情况下产品在加工时处于水平状态，加工完成后需要在竖直状态下存放，因此本发明还设置有旋转装置750，其可以驱动吸盘710绕一水平轴心旋转。
具体地，参照图4，示出了本发明旋转装置与吸盘连接的立体示意图。如图所示，旋转装置750包括动力装置751、齿条（未示出）与转轴752，吸盘710固定在吸盘座711上，转轴752的一端与吸盘座711固定连接，另一端设置有齿轮753。动力装置751优选采用伸缩气缸，本实施例中的齿条即伸缩气缸的驱动轴。当旋转装置与吸盘装配完成后，齿条与齿轮753啮合，随着伸缩气缸的启动，其驱动轴（齿条）往复移动，从而通过齿轮753带动转轴752转动。
本发明优选还设有定位模组，实现产品在上料、下料时的定位。参照图5、图6，分别示出了本发明定位模组一个实施例的立体示意图与分解示意图。如图所示，定位模组包括载物平台810、驱动装置820与定位装置830，其中载物平台810用于承载待定位的物料，定位装置830在驱动装置820的驱动下对物料进行定位。
载物平台810优选为矩形的台板，其用于承载物料的表面上设置有真空吸附孔，以在物料定位后对物料进行固定。
具体地，驱动装置820在本实施例中优选采用伸缩气缸，伸缩气缸的缸体821安装在载物平台810的下方，其上沿载物平台810对角线的两端各伸出一驱动轴822，驱动轴822与载物平台810的对角线平行，并可以沿对角线的方向往复伸缩。
缸体821上还设有导向孔823，导向孔823与驱动轴822平行，本实施例中驱动轴822的两侧各设有一导向孔823。
定位装置830包括第一定位件831、第二定位件832与安装座833。安装座833与伸缩气缸的驱动轴822固定连接，其上沿载物平台810的相邻两侧边分别伸出有第一伸出臂与第二伸出臂，其中第一定位件831与第一伸出臂固定连接，第二定位件832与第二伸出臂固定连接，即第一定位件831与第二定位件832也分别沿载物平台810的相邻两侧边分布。
本实施例中的定位件优选采用定位块，各定位块朝向载物平台810一侧的竖直平面作为定位面。
此外，由于产品等物料通常为矩形，故第一定位件831与第二定位件832优选相互垂直。
安装座833上还设置有导向杆834，导向杆834与驱动轴822平行，其插接在导向孔823内并可沿孔滑动，从而对定位装置830进行导向。
导向杆834的导向表面优选设有镀铬层，以增强导向杆834的耐磨性能。为进一步避免导向杆834与驱动轴822受到外界的损坏，本实施例还设置有包覆在驱动轴822与导向柱340外侧的可伸缩的保护罩840。
本发明在载物平台810对角线的两端各设有一定位装置830，两端定位装置830的第一定位件831与第二定位件832分别与物料的各侧边对应，如此，当定位装置830在驱动装置820的驱动下沿载物平台810的对角线运动时，可以对物料的各侧边实现定位，即实现物料的多向定位。
在本实施例中，驱动装置820通过带有两根驱动轴的伸缩气缸实现两端定位装置830的同步运动，进而实现定位装置830对物料各侧边的同步定位。当然，驱动装置820也可以是数量与定位装置830对应的单驱动轴气缸，单驱动轴气缸独立驱动对应的定位装置830运动。
回到图1，主流水线从加工区域100延伸至清洗烘干区域910，再从清洗烘干区域910延伸至成品区域200，在靠近主流水线终端的位置设置有中转平台，该中转平台即作为上述的中转区域300。
清洗烘干区域910内优选设置有清洗烘干设备，该清洗烘干设备的两端分别与主流水线连接，且两端均设置有机械手，即清洗烘干设备入口处的机械手将物料从主流水线上移送至清洗烘干设备中，清洗烘干设备出口处的机械手将物料从清洗烘干设备中取出并移送至主流水线。
载具输送***500包括可在胚料区域600与加工区域100之间，以及加工区域100与中转区域300之间往复运动的移料小车（未示出）。图示中主流水线与中转平台之间的间距较近，故无需通过移料小车进行载具的输送，如果主流水线与中转平台之间相隔较远，则还需要在中转平台与主流水线之间设置可往复运动的移料小车。
移料小车优选采用AGV小车，为配合AGV小车的使用，本发明优选还设有对AGV小车进行导向的轨道，所称的轨道包括但不限于实体的轨道，或者是画在地面上的起导引作用的路标。轨道的一端起于中转平台，另一端延伸至加工区域100，并经过每一条分支流水线。AGV小车受到控制***的整体调配，当某一加工设备的胚料不足时，加工设备向控制***发出信号，控制***接受到信号后选择空闲的AGV小车进行物料的定点投送。
成品区域200内还设有检测区域920与打包区域930，其中，检测区域920根据需要可以放置人工检测台921或者机器视觉检测设备922，本发明对此不作限定。
基于上述，本实施例的具体工作流程为：首先，AGV小车根据控制***的指令，从胚料区域600将胚料运送至某一加工设备的移料装置处，以及将相应的载具运送至该加工设备的分支流水线处，载具从分支流水线的上料端（也即远离主流水线的一端）向分支流水线的下料端（也即靠近主流水线的一端）运动。
移料装置上的吸盘吸附竖直放置的胚料，虽然吸盘绕水平轴心旋转90°，使胚料水平放置，然而吸盘将胚料运送至定位模组处进行定位，定位完成后再将胚料运送至加工设备处进行冲压加工。
另一方面，吸盘将冲压完成的成品从加工设备中取出，并放入分支流水线的载具内，放置有成品的载具汇总至主流水线，然后由主流水线运送至清洗烘干设备进行清洗与清洗后的烘干。经过清洗烘干后的产品再由主流水线运送至中转平台，在此成品与载具分离，产品通过主流水线进一步运送至成品区域200进行后续的检测与打包，中转平台上的载具则通过AGV小车运送至各分支流水线的上料端，再次参与循环。
除上述的清洗烘干区域、检测区域与打包区域之外，本发明根据需要还可以设置其他的辅助加工区域，本发明对辅助加工区域的种类、数量不做限定。
在上述的加工过程中，控制***对各设备、装置进行整体的控制，如不同的加工设备可能加工不同的产品，相应的载具也会有所区别，控制***可以控制AGV小车将所需的载具准确的运送至相应的加工设备处，有助于提高效率，实现物料的精准投放；又比如，控制***可以对上述加工设备、机器人、AGV小车等的实时动作进行监控，根据加工产品的不同，对各设备的加工工序进行配置调度，从而满足不同产品不同工序的加工需求，实现产线柔性化；此外，控制***还可以监控各设备的健康情况，在设备故障时及时报修。
以上是对本发明的较佳实施进行的具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (6)
1.一种可实现载具循环的自动化生产产线，其特征在于，包括胚料区域、加工区域、成品区域、中转区域、成品输送***、载具输送***与控制***；
还包括沿产品输送方向设置的辅助加工区域；
所述辅助加工区域包括设于所述加工区域与成品区域之间的清洗烘干区域，以及设于所述成品区域的检测区域和打包区域；
所述成品输送***包括传送流水线，所述成品输送***包括贯穿所述加工区域的主流水线；
所述加工区域放置有若干的加工设备，所述传送流水线对应于所述加工设备设有若干的分支流水线；
其中，在所述控制***的控制下，所述载具输送***将胚料从所述胚料区域运送至所述加工区域进行加工，加工完成的成品放入载具中；
所述主流水线将放置有所述成品的所述载具运送至所述清洗烘干区域中的清洗烘干设备进行清洗与清洗后的烘干，经过清洗烘干后的所述产品再由所述主流水线运送至所述中转区域中的中转平台，在此所述成品与所述载具分离，所述产品通过所述主流水线进一步运送至所述成品区域进行后续的检测与打包，所述载具则运送至所述分支流水线的上料端，再次参与循环。
2.根据权利要求1所述的可实现载具循环的自动化生产产线，其特征在于，所述载具输送***包括可在所述胚料区域与加工区域之间，以及所述加工区域与中转区域之间往复运动的移料小车。
3.根据权利要求2所述的可实现载具循环的自动化生产产线，其特征在于，所述载具输送***还包括对所述移料小车进行导向的轨道。
4.根据权利要求1所述的可实现载具循环的自动化生产产线，其特征在于，还包括移料装置，所述移料装置用于实现胚料的上料与成品的下料，其包括吸盘、竖直升降装置、第一平移装置、第二平移装置与旋转装置，其中，第一竖直升降装置可驱动所述吸盘沿竖直方向往复运动，所述第一平移装置可驱动所述吸盘沿水平的第一方向运动，所述第二平移装置可驱动所述吸盘沿水平的第二方向运动，所述旋转装置可驱动所述吸盘绕一水平轴心旋转。
5.根据权利要求4所述的可实现载具循环的自动化生产产线，其特征在于，所述旋转装置包括动力装置、齿条与转轴，其中，所述转轴的轴心为所述水平轴心，所述转轴与所述吸盘固定连接，所述转轴还上设有齿轮，所述齿条与所述齿轮啮合，所述动力装置驱动所述齿条移动，从而带动所述转轴转动。
6.根据权利要求1中任一项所述的可实现载具循环的自动化生产产线，其特征在于，还包括定位模组，所述定位模组包括载物平台、驱动装置与定位装置，所述载物平台的对角线的两端各设有所述定位装置，所述定位装置可在所述驱动装置的驱动下沿所述载物平台的对角线运动，其中，所述定位装置包括分别沿所述载物平台相邻两侧边分布的第一定位件与第二定位件。
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