CN216802447U - 一种基于盘类产品的自动化生产线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自动化设备领域，尤其涉及一种基于盘类产品的自动化生产线。所述自动化生产线，包括：机床分为两排相对布置在车间两侧，每一排机床后面配一条集中排屑机；两排机床之间，通过护栏围成中间区域；进出料平台，设置于中间区域的一侧；所述中间区域内，与机床平行设置两条地轨，与两排机床对应；地轨机器人在所述地轨上运动；两条地轨之间设置托盘库、清洗烘干机、恒温机房内的三坐标仪；所述护栏的面对机床的两侧设置有自动门，另外两侧设置有手动门；中控台，设置在护栏外部。本实用新型具备安全防护能力，可扩展性强，且能够充分利用场内空间，通过上位机软件总体控制，实现产各个方面的协调生产。

Description

一种基于盘类产品的自动化生产线

技术领域

本实用新型涉及自动化设备领域，尤其涉及一种基于盘类产品的自动化生产线。

背景技术

现代化生产中对于柔性化制造的要求越来越高，对于批量较小但种类很多的相近类零件如果可以通过较少的制造单元完成生产，这样可以节约制造企业的设备、人力、物料和场地。甚至，有些企业希望可以将多品种小批量的产品集中到一个加工中心或者厂房内实现，这就要求制造型企业不断加快和完善自己智能制造平台的建设。

对于机加工的智能制造，目前绝大多数企业采用的都是机器人上下料的方式实现的，其实现方式可以是一个机器人对应一台机床，也可以是一个机器人对应多个机床。对于一个机器人对应多个机床的方式，除了机器人固定，合理分布机床布局的形式外，还可以采用地轨或桁架机器人的方式，即增加一个第七轴，使机器人可以沿第七轴移动，并在对应的机床位置进行上下料。

对于一个机器人对应一个或多个机床的形式，通常适用于企业内部简单的自动化改造，生产的也多是成熟的、批量化的产品；目前对于多品种小批量生产，企业应用更多的是桁架式机械手进行多个机床的上下料。这种方式不占用机床前面人工操作的场地，能够有效地实现人工和自动切换，但实施起来通常都是根据机床的特点和布局进行非标定制，通用性较差。桁架形式的机械手通常不适用于机床相互位置较为拥挤或者厂房内部高度空间较小的场合。这种形式的机械手往往装配困难，现场施工的工作量很大，常常需要企业内部生产设备的相互配合(比如天车、升降车、吊车等)，生产过程中需要流转设备的配合(如AGV车等)，能够兼顾的执行单元(如清洗、测量装置等)较少，可扩展性差，后期维修维护也有很多的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于盘类产品的自动化生产线，具备安全防护能力，可扩展性强，且能够充分利用场内空间，通过上位机软件总体控制，实现产品生产的进出料、流转、上下料、机加工、清洗、测量等各个方面的协调生产。

本实用新型提供一种基于盘类产品的自动化生产线，包括：

机床分为两排相对布置在车间两侧，每一排机床后面配一条集中排屑机；

两排机床之间，通过护栏围成中间区域；

进出料平台，设置于中间区域的一侧，将装夹好工件的托盘或生产完成产品的托盘进行线内外的传送；

所述中间区域内，与机床平行设置两条地轨，与两排机床对应；地轨机器人在所述地轨上运动；

两条地轨之间设置托盘库、清洗烘干机、恒温机房内的三坐标仪；

所述护栏的面对机床的两侧设置有自动门，另外两侧设置有手动门；

中控台，设置在护栏外部。

优选地，所述地轨机器人包括：待料平台，行走小车，探测雷达，机器人，末端夹持器，接油盘，控制柜；

行走小车架设于地轨上；

拖链***配置导向拖链槽，布置于地轨床身的中央，拖链***一侧用于桥架走线，另一侧空间为齿轮齿条传动；

待料平台、机器人以及控制柜分别布置在行走小车的前、中、后三个位置，行走小车的三段通过专用的连接机构进行联接；

待料平台是地轨机器人存储吹屑***和临时存储托盘的平台，上面配置通用托盘接口，保证各种托盘都能放置到上面；

待料平台和机器人周围布置接油盘，用于承接机器人取放托盘时滴下的油污；机器人的活动端设置末端夹持器；

行走小车相对机床的一侧配置探测雷达，用于护栏开门后对机床前面是否有人的探测。

优选地，所述拖链***选择适用于长距离行走的自摩擦型拖链。

优选地，所述末端夹持器上面增加工业相机或者智能识别模块分别对产品和托盘进行识别。

优选地，所述托盘库包括不同规格的车床托盘库和铣床托盘库，托盘库由型材和钢板焊接而成，通过膨胀螺栓固定在地面上。

优选地，所述托盘库有多种规格，根据存放的托盘型式选择不同规格的托盘库，通过销钉或者定位块实现托盘在托盘库上的定位。

优选地，所述进出料平台包括平台机架，进出平台，无杆气缸，电动转台，打表架，

进出平台通过无杆气缸的带动，沿着平台机架上的导轨往复直线运动；

进出平台上面安装电动转台，

平台机架一端安装打表架，打表架上固定千分表，用于人工装夹托盘时工件的找正；

电动转台上面安装内撑零点，用于托盘的自动定位和夹紧。

优选地，所述平台机架由型材和钢板焊接而成，通过膨胀螺栓固定在地面上。

本实用新型提供了一种利用上述技术方案所述基于盘类产品的自动化生产线的生产方法，包括以下步骤：

选择要生成的产品和工序，由地轨机器人取托盘后，将托盘放到进出料口，出托盘，人工将待加工的产品放到托盘上，在进出料口电动转台上找正后装夹，然后进料，机器人取托盘，将托盘存储到托盘库中；

在控制台上发布工作，根据发布工作和当前情况逻辑判断的排序，机器人处理不同的工作；

其中，机床上料包括：

机器人将对应产品的托盘运送至机床处，先把托盘放在待料平台上，自动门打开，机器人取***对机床内部装夹面进行吹除清理，然后放下***，从待料平台取托盘，送托盘进入机床；确认夹紧后，地轨机器人脱开托盘并退出；

机床生成结束后，地轨机器人进入，吹起清理后取出托盘，将托盘运送至清洗烘干机或三坐标仪的进出料口；

清洗或测量产品；

地轨自机器人将托盘取出转移至成品托盘库；

机器人取***对机床内部装夹面进行吹除清理，然后放下***，从待料平台取托盘。

优选地，手动门平时不开启，当生产线内遇到特殊情况或者需要维修时，打开手动门进入线内进行工作，此时整个生产线处于停止状态，各环节均暂停工作；

当处于手动状态时，自动门全部关闭，生产线内设备不工作，此时人工操作机床；

当处于半自动状态时，机器人和人可以共线工作，自动门为常闭状态，机器人不会到人工操作机床的位置进行上下料，且机器人到位后，自动门才会开启，此时地轨机器人首先通过检测雷达对机床前面区域进行探测，如发现有多余物体则停止上下料并报警；

当处于全自动状态时，自动门全部打开，人员不得进入操作机床。

优选地，所述机器人处理不同的工作还包括：机床下料，清洗机上料，清洗机下料，三坐标上料，三坐标下料，进出料口上料，进出料口出料。

与现有技术相比，本实用新型的基于盘类产品的自动化生产线，以较为经济的成本和布局方式实现了车铣混合、灵活可控的多品种小批量泵壳产品的智能制造。本实用新型使用地轨机器人完成对托盘的进出料、库管理、机床上下料、自动清洗和测量，结构简单，可实施性高，兼容性强，可以通过机器人的不同动作合成形成不同的功能单元，便于后期上位机智能排产的设计。本实用新型通过自动门护栏实现线外防护，可以实现手动、半自动和全自动的快速切换，整个***通用性和可扩展性强。***可以配置清洗、烘干、测量等多种设备，可以实现产品从毛坯到成品的全生命周期制造。

附图说明

图1表示基于盘类产品的自动化生产线的结构示意图；

图2表示地轨机器人结构示意图；

图3表示进出料平台结构示意图；

图中，

1-机床，2-集中排屑机，3-护栏，4-进出料平台，5-地轨，6-地轨机器人，7-托盘库，8-清洗烘干机，9-恒温机房的内三坐标仪，10-中控台，11-待料平台，12-行走小车，13-探测雷达，14-机器人，15-末端夹持器，16-接油盘，17- 控制柜，18-拖链***，19-地轨床身，20-吹屑***，21-平台机架，22-进出平台，23-无杆气缸，24-电动转台，25-打表架，26-内撑零点。

具体实施方式

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型的实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型的限制。

本实用新型的实施例公开了一种基于盘类产品的自动化生产线，如图1 所示，包括：

机床1分为两排相对布置在车间两侧，每一排机床后面配一条集中排屑机 2；

两排机床之间，通过护栏3围成中间区域；

进出料平台4，设置于中间区域的一侧，将装夹好工件的托盘或生产完成产品的托盘进行线内外的传送；

所述中间区域内，与机床平行设置两条地轨5，与两排机床1对应；地轨机器人6在所述地轨上运动；

两条地轨5之间设置托盘库7、清洗烘干机8、恒温机房内的三坐标仪9；

所述护栏3的面对机床1的量侧设置有自动门，另外两侧设置有手动门；

中控台10，设置在护栏3外部。

本实用新型具备安全防护能力，可扩展性强，且能够充分利用场内空间的基于地轨机器人上下料的盘类零件智能制造***，通过上位机软件总体控制，实现产品生产的进出料、流转、上下料、机加工、清洗、测量等各个方面的协调生产。

按照本实用新型，机床1分为两排相对布置在车间两侧，每一排机床后面配一条集中排屑机2，将机床的废屑通过集中排屑机的支线集中收集到其主线中，再通过集中排屑机的主线分别排到出口废屑收集车里。

两排机床之间，通过护栏3围成中间区域；所述中间区域为一个长方形区域。

所述中间区域内，与机床平行设置两条地轨5，与两排机床1对应；地轨机器人6在所述地轨上运动。

所述地轨机器人6包括：待料平台11，行走小车12，探测雷达13，机器人14，末端夹持器15，接油盘16，控制柜17，拖链***18；

行走小车12架设于地轨5上；

所述拖链***18选择适用于长距离行走的自摩擦型拖链，拖链***18 配置导向拖链槽，布置于地轨床身19的中央，拖链***18一侧用于桥架走线，另一侧空间为齿轮齿条传动；

待料平台11、机器人14以及控制柜14分别布置在行走小车12的前、中、后三个位置，行走小车12的三段通过专用的连接机构进行联接；控制柜14 随动可以减少配电柜到机器人的电缆长度，实现机器人在长距离地轨上的行走。

待料平台11是地轨机器人存储吹屑***20和临时存储托盘的平台，上面配置通用托盘接口，保证各种托盘都能放置到上面；

待料平台11和机器人14周围布置接油盘16，用于承接机器人取放托盘时滴下的油污；接油盘16保证从机床里取出工件后切削液和碎屑不会掉到地轨或地面上破坏环境；

机器人14的活动端设置末端夹持器15；行走小车12相对机床的一侧配置探测雷达13，用于护栏开门后对机床前面是否有人的探测。

所述末端夹持器15上面增加工业相机或者智能识别模块分别对产品和托盘进行识别。

两条地轨5之间设置托盘库7、清洗烘干机8、恒温机房内的三坐标仪9；

三坐标仪放在恒温机房内，目的是保证测量时的温度恒定。

托盘库7、清洗烘干机8、恒温机房内的三坐标仪9的设置没有顺序，目的就是柔性化和可扩展性，可以根据厂房水电气的情况布置。整个生产线的设计采用的是面向对象的编程思想，将机器人的工作设计为不同的功能模块，通过功能模块的不同顺序实现不同的工艺流程。

比如以下为某个产品编辑好的工艺流程：

PLC按优先级调度机器人执行以下动作：

入库：操作员在屏幕上选择产品和工序，按住入料确认按钮5秒以上，机器人取料放入料库固定位置。

出库：选择已加工完毕的托盘或空托盘，按住出料确认5秒以上，机器人取(步序未到和空托盘放出入口，最后一步序托盘放出口)。

机床上料：将未加工的托盘放入对应空闲机床。

机床下料：将加工完成的托盘从机床取出，放入料库对应号。

清洗上料：将加工完成的托盘从机床取出，放入清洗机。

清洗下料：将托盘放入料库对应号

设计前提条件：

托盘号和料库位置一一对应。

产品工序和机床一一对应。

任务序列以产品为基本单元下发,由上位机PC负责任务拆解,PLC负责具体执行。

如存在一次取出多个托盘可能，则在托盘入料时需要手动确认托盘号或增加智能识别模块(RFID)。

所述托盘库7放到了生产线里面，作为生产线上位机(生产线的终端控制和操作***)管理的一部分，实现产线对应实际工件和托盘的调度管理和工单管理，有利于与车间的MES***对接。

所述托盘库7包括不同规格的车床托盘库和铣床托盘库，托盘库由型材和钢板焊接而成，通过膨胀螺栓固定在地面上。

所述托盘库7有多种规格，根据存放的托盘型式选择不同规格的托盘库7，通过销钉或者定位块实现托盘在托盘库7上的定位。

进出料平台4，设置于中间区域的一侧，将装夹好工件的托盘或生产完成产品的托盘进行线内外的传送；

所述进出料平台4包括平台机架21，进出平台22，无杆气缸23，电动转台24，打表架25，

进出平台22通过无杆气缸23的带动，沿着平台机架21上的导轨往复直线运动；

进出平台22上面安装电动转台24，

平台机架21一端安装打表架25，打表架25上固定千分表，用于人工装夹托盘时工件的找正；

电动转台24上面安装内撑零点26，用于托盘的自动定位和夹紧。

所述平台机架21由型材和钢板焊接而成，通过膨胀螺栓固定在地面上。

装夹工件时，可通过旋转电动转台，对工件进行同轴度打表，无需将托盘取下。

手动门平时不开启，当线内遇到特殊情况或者需要维修时，可以打开手动门进入线内进行工作，此时整个生产线处于停止状态，各环节均暂停工作。护栏的自动门位置与机器人在对应机床上下料的位置相协调，当***处于手动状态时，自动门全部关闭，线内设备不工作，此时可以人工操作机床；当***处于半自动状态时，机器人和人可以共线工作，自动门为常闭状态，机器人不会到人工操作机床的位置进行上下料，且机器人到位后，自动门才会开启，此时地轨机器人首先通过检测雷达对机床前面区域进行探测，如发现有多余物体则停止上下料并报警；当***处于全自动状态时，自动门全部打开，人员不得进入操作机床。护栏一方面起到安全防护的作用，另一方面将线内线外区分开来，实现了***手自切换的功能，可以增加车间内机床的利用率。地轨机器人根据上位机的指示，除了机床上下料外，还可以将托盘从进出料平台取出、取回，在托盘库里存储托盘，将装夹工件的托盘放到清洗烘干机内清洗，或者放到三坐标测量仪中进行加工后的尺寸检测。托盘和托盘库根据机床的特点和型号可以设计多种型式，只要保证接口统一即可。托盘接口应保证托盘可以在进出料平台上自动定位和夹紧，并且能在机床上自动上料。在托盘流转的过程中，可以在哪增加机器人末端夹持器上面增加工业相机或者RFID射频模块分别对产品和托盘进行识别。清洗烘干机具备与标准托盘相配合的放置接口，由机器人将托盘放到设备的进出料口，进料清洗后可以选择是否烘干，并在清洗完成后将产品和托盘送出，再由机器人取走。三坐标仪和恒温机房是整个***的自动化测量检验部分，其中恒温机房对应地轨机器人方向设计自动开闭的窗户，机器人从该窗口取放料。

中控台10设置在护栏3外部，是整个***的总体管理、控制和监视的平台，控制整个生产线，通过网线和通讯电缆与***的控制柜、服务器等连接，进而连通***自动化工作需要的各种控制传感器、阀、指示灯、网关等。

利用上述技术方案所述基于盘类产品的自动化生产线的生产方法，包括以下步骤：

选择要生成的产品和工序，由地轨机器人取托盘后，将托盘放到进出料口，出托盘，人工将待加工的产品放到托盘上，在进出料口电动转台上找正后装夹，然后进料，机器人取托盘，将托盘存储到托盘库中；

在控制台上发布工作，根据发布工作和当前情况逻辑判断的排序，机器人处理不同的工作；所述机器人处理不同的工作包括：机床上料，机床下料，清洗机上料，清洗机下料，三坐标上料，三坐标下料，进出料口上料，进出料口出料；

其中，机床上料包括：

机器人将对应产品的托盘运送至机床处，先把托盘放在待料平台上，自动门打开，机器人取***对机床内部装夹面进行吹除清理，然后放下***，从待料平台取托盘，送托盘进入机床；

确认夹紧后，地轨机器人脱开托盘并退出；

机床生成结束后，地轨机器人进入，吹起清理后取出托盘，将托盘运送至清洗烘干机或三坐标仪的进出料口；

清洗或测量产品；

地轨自机器人将托盘取出转移至成品托盘库；

机器人取***对机床内部装夹面进行吹除清理，然后放下***，从待料平台取托盘。

手动门平时不开启，当生产线内遇到特殊情况或者需要维修时，打开手动门进入线内进行工作，此时整个生产线处于停止状态，各环节均暂停工作；

当处于手动状态时，自动门全部关闭，生产线内设备不工作，此时人工操作机床；

当处于半自动状态时，机器人和人可以共线工作，自动门为常闭状态，机器人不会到人工操作机床的位置进行上下料，且机器人到位后，自动门才会开启，此时地轨机器人首先通过检测雷达对机床前面区域进行探测，如发现有多余物体则停止上下料并报警；

当处于全自动状态时，自动门全部打开，人员不得进入操作机床。

本实用新型第一是考虑到了人的安全因素，具备自动化护栏防护，根据手动和自动模式实现安全模式的切换；二是具备了手、自切换的能力，为人工操作机床提供了空间和安全保障；三是提供了线内存储工件的功能；四是具备良好的扩展性，可以在线内增加清洗***、检验***等；四是充分利用了机器人，把多项任务柔性整合起来，通过少量机器人实现更多的功能。本实用新型真正实现了机加工的自动化生产，在现实中实际建设并应用。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，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，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于盘类产品的自动化生产线，其特征在于，包括：

机床分为两排相对布置在车间两侧，每一排机床后面配一条集中排屑机；

两排机床之间，通过护栏围成中间区域；

进出料平台，设置于中间区域的一侧，将装夹好工件的托盘或生产完成产品的托盘进行线内外的传送；

所述中间区域内，与机床平行设置两条地轨，与两排机床对应；地轨机器人在所述地轨上运动；

两条地轨之间设置托盘库、清洗烘干机、恒温机房内的三坐标仪；

所述护栏的面对机床的两侧设置有自动门，另外两侧设置有手动门；

中控台，设置在护栏外部。

2.根据权利要求1所述的基于盘类产品的自动化生产线，其特征在于，所述地轨机器人包括：待料平台，行走小车，探测雷达，机器人，末端夹持器，接油盘，控制柜；

行走小车架设于地轨上；

拖链***配置导向拖链槽，布置于地轨床身的中央，拖链***一侧用于桥架走线，另一侧空间为齿轮齿条传动；

待料平台、机器人以及控制柜分别布置在行走小车的前、中、后三个位置，行走小车的三段通过专用的连接机构进行联接；

待料平台是地轨机器人存储吹屑***和临时存储托盘的平台，上面配置通用托盘接口，保证各种托盘都能放置到上面；

待料平台和机器人周围布置接油盘，用于承接机器人取放托盘时滴下的油污；机器人的活动端设置末端夹持器；

行走小车相对机床的一侧配置探测雷达，用于护栏开门后对机床前面是否有人的探测。

3.根据权利要求2所述的基于盘类产品的自动化生产线，其特征在于，所述拖链***选择适用于长距离行走的自摩擦型拖链。

4.根据权利要求2所述的基于盘类产品的自动化生产线，其特征在于，所述末端夹持器上面增加工业相机或者智能识别模块分别对产品和托盘进行识别。

5.根据权利要求1所述的基于盘类产品的自动化生产线，其特征在于，所述托盘库包括不同规格的车床托盘库和铣床托盘库，托盘库由型材和钢板焊接而成，通过膨胀螺栓固定在地面上。

6.根据权利要求5所述的基于盘类产品的自动化生产线，其特征在于，所述托盘库有多种规格，根据存放的托盘型式选择不同规格的托盘库，通过销钉或者定位块实现托盘在托盘库上的定位。

7.根据权利要求1所述的基于盘类产品的自动化生产线，其特征在于，所述进出料平台包括平台机架，进出平台，无杆气缸，电动转台，打表架，

进出平台通过无杆气缸的带动，沿着平台机架上的导轨往复直线运动；

进出平台上面安装电动转台，

平台机架一端安装打表架，打表架上固定千分表，用于人工装夹托盘时工件的找正；

电动转台上面安装内撑零点，用于托盘的自动定位和夹紧。

8.根据权利要求7所述的基于盘类产品的自动化生产线，其特征在于，所述平台机架由型材和钢板焊接而成，通过膨胀螺栓固定在地面上。

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