[发明专利]一种小尺寸零件自动化生产线及生产方法

权利要求书

1.一种小尺寸零件自动化生产线，其特征在于：包括总控系统（1）、托盘（4）、装夹工位（6）、机器人（14）、数控机床（9）、清洗 机（13）、物料库（17）和测量机（19）；

所述总控系统（1）包括PLC子系统、总控软件、计算机、计算机显示器（2）和视频监控显示器（3），所述总控系统（1）用于管控整个生产线，所述总控系统（1）与装夹工位（6）、机器人（14）、数控机床（9）、清洗 机（13）、物料库（17）和测量相连，所述总控系统（1）对各设备下发控制命令并接受反馈信息，所述PLC子系统由可编程逻辑控制器（PLC）、通讯模块和电气模块组成，所述PLC子系统用于接收计算机的指令，并结合设备状态和检测信号等控制设备完成具体的动作并把执行结果反馈给计算机，所述总控软件是操控整个生产线的人机界面，所述总控软件用于处理生产任务，所述生产任务包括任务的建立、管理和执行，所述总控软件在计算机上运行，所述计算机与工厂的制造执行系统（MES）相连，所述总控软件通过MES开发的通讯接口获取与该生产线相关的生产信息，所述生产信息包括产品信息、数量和排产计划；

所述托盘（4）用于装夹与转运毛坯零件（5）；所述装夹工位（6）包括装夹工作台、托盘放置位（7）和装夹引导显示器（8），所述托盘放置位（7）设置在装夹工作台上，所述托盘放置位（7）与托盘（4）底部相配合，所述装夹引导显示器（8）用于显示当前需要装夹的零件信息与托盘（4）信息；

所述数控机床（9）包括零点定位系统（11）、自动门（12）和视频监控摄像头（10），所述零点定位系统（11）用于装夹托盘（4），所述自动门（12）为机器人（14）自动上下料提供窗口，所述视频监控摄像头（10）的图像由视频监控显示器（3）显示；

所述清洗机包括清洗槽和烘干槽，所述清洗机用于清除托盘（4）与零件上的切屑，清洗完后快速烘干以保证现场的清洁；所述机器人（14）安装在线性导轨（15）的移动平台上，所述机器人（14）的末端执行器（16）用于抓取和放置托盘（4），并与托盘（4）的外形结构相配合；所述物料库（17）包括若干个物料库单元（18），所述物料库单元（18）设有多个存放位；

所述一种小尺寸零件自动化生产线的生产方法，包括以下步骤：

步骤1 创建生产任务，工人可通过在总控软件中根据从MES获取的生产数据，自动生成生产线的生产任务，或根据实际需求，通过人工输入的方式创建生产任务；

步骤2 物料入库，工人在装夹工位（6）将毛坯零件（5）装夹至托盘（4）上，全部装夹完成后，首先，工人在总控软件中启动某个生产任务的物料入库环节，总控软件将生成装夹引导画面，并显示在装夹工位（6）的装夹引导显示器（8）上，装夹引导画面通过文字和图片的方式提示工人每次装夹应选用的托盘（4）、物料信息和装夹方式，工人每完成一件毛坯零件（5）与托盘（4）的装夹，则将装好的的托盘（4）放置于装夹工位（6）的托盘放置位（7），总控系统（1）检测到托盘（4）后将控制机器人（14）将托盘（4）取走并放置于物料库（17）中，重复此过程直至生产任务中的所有物料完成入库；

步骤3 自动上料，在总控系统（1）完成物料入库后，总控系统（1）控制机器人（14）从物料库（17）向数控机床（9）上料，在机器人（14）到达数控机床（9）前，总控系统（1）控制机床自动门（12）开启，控制零点定位系统（11）解锁之后，机器人（14）伸入机床内部，将装有物料的托盘（4）放置于机床的零点定位系统（11）上，机器人（14）完全退出机床后，总控系统（1）将锁紧零点定位系统（11），关闭机床自动门（12）；

步骤4 自动加工，随即启动数控机床（9），开始加工，加工过程中，机床内部的视频监控摄像头（10）将实时采集加工画面，并在视频监控显示器（3）上显示，便于工人监控；

步骤5 自动下料，数控机床（9）加工完成后将信息传输至总控系统（1），总控系统（1）立即控制机器人（14）对机床下料，总控系统（1）开启自动门（12），解锁零点定位系统（11），机器人（14）将带有零件的托盘（4）从机床内部取出，随后自动门（12）关闭，机器人（14）将托盘（4）送至清洗机中清洗，若零件不需要测量，机器人（14）将托盘（4）送至清洗机清洗后送回物料库（17）中，对下一个物料，重复步骤3至步骤5，若零件需要测量，机器人（14）将托盘（4）送至清洗机清洗后转至步骤6；

步骤6 自动测量，若下料时，测量机（19）处于空闲状态，机器人（14）将托盘（4）送至测量机（19）处，总控系统（1）解锁测量机（19）的零点定位系统（11），待机器人（14）放置托盘（4）后，锁紧零点定位系统（11）进行测量，测量完成后，零点定位系统（11）再次解锁，机器人（14）取走托盘（4）放回至物料库（17），若下料时，测量机（19）处于忙碌状态，机器人（14）将托盘（4）送至物料库（17）暂存，加入待测量等待队列，当测量机（19）空闲时，再由机器人（14）依次送至测量机（19）测量，重复步骤3至步骤6，直至所有零件完成加工和测量；

步骤7 生产信息上报，当所有物料加工及测量完成后，工人在总控软件中向MES上报完工信息和测量结果；

步骤8 物料出库，生产信息上报完成后，工人根据需要在总控软件中启动物料出库功能，机器人（14）将物料库（17）中的零件全部取出至装夹工位（6），工人拆卸托盘（4）并分拣零件，至此一个典型的生产任务全部完成，在整个生产过程中，机器人（14）通过在线性导轨（15）上来回移动，以到达合适的工作位置，并利用末端执行器（16）用于抓取和放置托盘（4）。