本發(fā)明涉及一種教學(xué)加工型智能制造集成系統(tǒng)，屬于智能制造集成技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在德國工業(yè)提出“工業(yè)4.0計劃”，美國提出“先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”，日本提出“制造業(yè)白皮書”，制造業(yè)正成為國家競爭力的表現(xiàn)，我國提出“中國制造2025”和明確提出把工業(yè)化和信息化作為兩化深度融合，國內(nèi)一些高校早期也根據(jù)自身經(jīng)費情況，建設(shè)了柔性制造系統(tǒng)，也有的由于經(jīng)費有限，采用柔性制造及虛擬相結(jié)合的實驗系統(tǒng)，也有自行設(shè)計的柔性制造系統(tǒng)實驗平臺。

柔性制造系統(tǒng)是2011年生產(chǎn)，主要由韓國起亞五軸加工中心、全功能數(shù)控車、六自由度搬運機器人、林肯焊接機器人、氣動機械手、激光內(nèi)雕機和外雕機、三坐標影像測量儀等先進設(shè)備組成，生產(chǎn)線從功能上分：數(shù)控加工系統(tǒng)、倉儲運輸系統(tǒng)、機器人搬運系統(tǒng)、激光加工系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)組成，各部分通過工業(yè)以太網(wǎng)與上位機相連。具有工業(yè)加工型。

現(xiàn)有技術(shù)一種面向教學(xué)與科研的小型柔性制造系統(tǒng)平臺，它由小型數(shù)控銑床和小型數(shù)控車床、關(guān)節(jié)型機械手、直角坐標機械手和傳輸裝置組成。用plc控制機械手等動作，用c語言編制開發(fā)了基于自動化接口訪問opc服務(wù)器的客戶端程序,從而使系統(tǒng)可以通過internet實現(xiàn)訂單遠程提交和設(shè)備狀況監(jiān)控。

柔性制造系統(tǒng)都是以plc+profibus-dp總線為控制核心；監(jiān)控都是用wincc或組態(tài)王軟件實現(xiàn)監(jiān)控，用c語言編制opc服務(wù)器的訪問。普通以太網(wǎng)實現(xiàn)程序傳輸通訊。柔性線的組成主要有上料、加工、裝配、焊接、傳輸，有用機器人上下料，有裝配和焊接等都用機器人等。

工業(yè)以太網(wǎng)profinet代替profibus總線，還是選用plc作為控制核心。整個柔性制造線由出庫單元、變頻主軸成型加工單元、工件尺寸檢測單元、裝配搬運單元、成品庫單元等

柔性制造實訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)的研制，設(shè)計了基于rv－3sd機械手的柔性加工制造實訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，由多臺數(shù)控機床、plc控制系統(tǒng)、傳感器檢測單元、上料機構(gòu)、立體倉庫等組合成自動化生產(chǎn)線。上料機構(gòu)機器人與各個部件連接控制通過開關(guān)量交換信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出了一種教學(xué)加工型智能制造集成系統(tǒng)，將現(xiàn)有的一些的系統(tǒng)進行創(chuàng)造性的設(shè)計和集成，從而實現(xiàn)了新的使用功能，該集成系統(tǒng)設(shè)計合理，能夠滿足現(xiàn)有的需求。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種教學(xué)加工型智能制造集成系統(tǒng)，包括毛坯傳送單元、fanuc系統(tǒng)數(shù)控車床和fanuc系統(tǒng)加工中心組成加工單元，通過上下料單元從毛坯傳送單元對fanuc系統(tǒng)數(shù)控車床和fanuc系統(tǒng)加工中心上下料，并把成品送至分揀單元，分揀單元通過并聯(lián)機器人對加工產(chǎn)品進行合格性和產(chǎn)品種類進行分揀，再通過裝配單元進行裝配或搬運，最后由三維搬運機構(gòu)搬運至立體倉庫。

在本發(fā)明中：所述的毛坯傳送單元包括包括毛坯傳送帶；所述的fanuc系統(tǒng)數(shù)控車床包括配備四工位電動換刀機構(gòu)的數(shù)控車床加工設(shè)備，該數(shù)控車床加工設(shè)備采用fanuc0itf系統(tǒng)，其規(guī)格為ck0620；所述的fanuc系統(tǒng)加工中心包括配備八把刀具的斗笠式刀庫的加工中心加工設(shè)備，該加工中心加工設(shè)備采用fanuc0imf系統(tǒng)，其規(guī)格為xk0816。

在本發(fā)明中：所述的上下料單元包括配置了fanuc控制器機器人的上下料機構(gòu)和桌面型軌道，所述的上下料機構(gòu)安裝在桌面型軌道上。

在本發(fā)明中：所述的桌面型軌道通過fanuc伺服電機或羅克韋爾伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿移動。

在本發(fā)明中：還包括上下料機構(gòu)的夾具自動快換單元，上下料機構(gòu)的夾具自動快換單元配置了三種規(guī)格快換夾具，能在不改變機械和電氣硬件結(jié)構(gòu)的情況下，適合三種不同類型的產(chǎn)品加工。

在本發(fā)明中：所述的分揀單元包括分揀傳送帶、并聯(lián)機器人和不合格產(chǎn)品筐，所述并聯(lián)機器人的控制由1套羅克韋爾的伺服驅(qū)動器和伺服電機以及pac控制器完成，同時配置了視覺系統(tǒng)或選配fanuc控制器并聯(lián)機器人，便于區(qū)分產(chǎn)品是否合格和分揀的產(chǎn)品規(guī)格。

在本發(fā)明中：所述的裝配單元包括一套以上的配有fanuc控制器的裝配機器人，所述的裝配機器人的數(shù)量與分揀單元分揀后的合格產(chǎn)品的規(guī)格相對應(yīng)；所述的裝配機器人將裝配后的成品通過成品輸送帶輸送到三維搬運機構(gòu)。

在本發(fā)明中：還包括裝配機器人的夾具更換單元，所述的夾具更換單元與裝配機器人的產(chǎn)品規(guī)格數(shù)量保持一致。

在本發(fā)明中：所述的成品輸送帶設(shè)有汽缸和傳感器，通過傳感器檢測單個成品通過，由汽缸伸出和縮回進行控制攔住成品。

在本發(fā)明中：所述的三維搬運機構(gòu)包括xyz三維結(jié)構(gòu)組成，所述x軸和z軸由伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿移動；所述y軸由汽缸伸出和收回，在端部設(shè)計成品夾緊和松開機構(gòu)；在x和z組成的滑臺上設(shè)有旋轉(zhuǎn)汽缸，保證當成品取到或放置在立體倉庫中后旋轉(zhuǎn)180度。

在本發(fā)明中：所述的立體倉庫的規(guī)格為1200(mm)*800（mm）*300（mm），有12個倉儲位置，3行4列，通過鋁合金型材搭建而成，可放置12個成品，在每個存儲位置內(nèi)設(shè)有光電傳感器，通過光電傳感器檢測把檢測信號傳送到存儲控制器分站，為倉庫成品搬運位置判斷提供條件。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明系統(tǒng)組成構(gòu)建清晰，組成部件通用化，連接簡單，設(shè)計合理，可以進行豐富的工程化項目教學(xué)，也可以滿足實際加工多種產(chǎn)品。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中的集成裝置的示意圖。

圖中：1.毛坯傳送帶；2.桌面型軌道；3.數(shù)控車床加工設(shè)備；4.加工中心加工設(shè)備；5.上下料機構(gòu)；6.夾具自動快換單元；7.分揀傳送帶；8.并聯(lián)機器人；9.臨時存貯區(qū)一；10.臨時存貯區(qū)二；11.裝配機器人一；12.成品輸送帶；13.裝配機器人二；14.夾具更換單元一；15.夾具更換單元二；16.三維搬運機構(gòu)；17.立體倉庫；18.安全柵欄；19.出口；20.中控系統(tǒng)；21.大屏幕。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。

由圖1可見，一種教學(xué)加工型智能制造集成系統(tǒng)，包括毛坯傳送單元、fanuc系統(tǒng)數(shù)控車床和fanuc系統(tǒng)加工中心組成加工單元，通過上下料單元從毛坯傳送單元對fanuc系統(tǒng)數(shù)控車床和fanuc系統(tǒng)加工中心上下料，并把成品送至分揀單元，分揀單元通過并聯(lián)機器人對加工產(chǎn)品進行合格性和產(chǎn)品種類進行分揀，再通過裝配單元進行裝配或搬運，最后由三維搬運機構(gòu)16搬運至立體倉庫17。所述的毛坯傳送單元包括毛坯傳送帶1；所述的fanuc系統(tǒng)數(shù)控車床包括配備四工位電動換刀機構(gòu)的數(shù)控車床加工設(shè)備3，該數(shù)控車床加工設(shè)備3采用fanuc0itf系統(tǒng)，其規(guī)格為ck0620；所述的fanuc系統(tǒng)加工中心包括配備八把刀具的斗笠式刀庫的加工中心加工設(shè)備4，該加工中心加工設(shè)備4采用fanuc0imf系統(tǒng)，其規(guī)格為xk0816。所述的上下料單元包括配置了fanuc控制器機器人的上下料機構(gòu)5和桌面型軌道2，所述的上下料機構(gòu)5安裝在桌面型軌道2上，所述的桌面型軌道2通過fanuc伺服電機或羅克韋爾伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿移動。該系統(tǒng)同時還配置了上下料機構(gòu)的夾具自動快換單元6，上下料機構(gòu)的夾具自動快換單元6配置了三種規(guī)格快換夾具，能在不改變機械和電氣硬件結(jié)構(gòu)的情況下，適合三種不同類型的產(chǎn)品加工（根據(jù)實際需要時，可以實時的進行調(diào)整快換夾具的規(guī)格）。

所述的分揀單元包括分揀傳送帶7、并聯(lián)機器人8和不合格產(chǎn)品筐（圖中沒有顯示），所述并聯(lián)機器人8的控制由1套羅克韋爾的伺服驅(qū)動器和伺服電機以及pac控制器完成，同時配置了視覺系統(tǒng)，或選配fanuc控制器并聯(lián)機器人，便于區(qū)分產(chǎn)品是否合格和分揀的產(chǎn)品規(guī)格。

所述的裝配單元包括一套以上的配有fanuc控制器的裝配機器人，本實施例中為2個配有fanuc控制器的裝配機器人即裝配機器人一11和裝配機器人二13，所述的裝配機器人的數(shù)量與分揀單元分揀后的合格產(chǎn)品的規(guī)格相對應(yīng)（如果有一個規(guī)格的合格產(chǎn)品就配備一個裝配機器人，以此類推）；所述的裝配機器人將裝配后的成品通過成品輸送帶12輸送到三維搬運機構(gòu)16。

其中與裝配機器人相鄰的區(qū)域還設(shè)有裝配機器人的夾具更換單元，所述的夾具更換單元與裝配機器人裝配的產(chǎn)品規(guī)格保持一致，在本發(fā)明中包括夾具更換單元一14和夾具更換單元15二。

所述的成品輸送帶12設(shè)有汽缸和傳感器，通過傳感器檢測單個的成品通過，由汽缸伸出和縮回進行控制攔住成品。所述的三維搬運機構(gòu)16包括xyz軸的三維結(jié)構(gòu)組成，所述x軸和z軸由伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿移動；所述y軸由汽缸伸出和收回，在端部設(shè)計成品夾緊和松開機構(gòu)；在x和z組成的滑臺上設(shè)有旋轉(zhuǎn)汽缸，保證當成品取到或放置在立體倉庫17中后旋轉(zhuǎn)180度；所述的立體倉庫17的規(guī)格為1200(mm)*800（mm）*300（mm），有12個倉儲位置，3行4列，通過鋁合金型材搭建而成，可放置12個成品，在每個存儲位置內(nèi)設(shè)有光電傳感器，通過光電傳感器檢測把檢測信號傳送到存儲控制器分站，為倉庫成品搬運位置判斷提供條件。

具體實施時，在上下料動作過程中，可根據(jù)產(chǎn)品需求，選擇動作工藝。以一個產(chǎn)品需先數(shù)控車床加工設(shè)備3加工再加工中心加工設(shè)備4加工動作流程如下：上下料機構(gòu)5上的fanuc機器人從毛坯傳送帶1取料，首先送至數(shù)控車床加工設(shè)備3加工，在數(shù)控車床加工設(shè)備3加工過程中，再到毛坯傳送帶1取料；當數(shù)控車床加工設(shè)備3加工后，上下料機構(gòu)5上的fanuc機器人把新毛坯和半成品交換，再把半成品搬運至加工中心加工設(shè)備4加工；再到毛坯傳送帶1取料，為下次上下料做準備；當加工中心加工設(shè)備4加工完成，上下料機構(gòu)5上的fanuc機器人把加工的成品搬運至分揀傳送帶7，由并聯(lián)機器人8根據(jù)定義工藝分揀。

以兩個產(chǎn)品分別由數(shù)控車床加工設(shè)備3和加工中心加工設(shè)備4加工為例。上下料機構(gòu)5上的fanuc機器人從毛坯傳送帶1取料，送至數(shù)控車床加工設(shè)備3加工；再到毛坯傳送帶1取料，送至加工中心加工設(shè)備4加工；再到毛坯傳送帶1取料，等待數(shù)控車床加工設(shè)備3加工完成，交換數(shù)控車床加工設(shè)備3加工成品和毛坯；再把數(shù)控車床加工設(shè)備3加工成品送至分揀傳送帶7進行分揀；再到毛坯傳送帶1取料，到加工中心加工設(shè)備4交換加工成品和毛坯，交換后，把加工中心加工設(shè)備4完成的成品送至分揀傳送帶7進行分揀。

在本實施例中，所述的裝配單元設(shè)計了2個配有fanuc控制器的裝配機器人即裝配機器人一11和裝配機器人二13。

以加工一個產(chǎn)品為例：當產(chǎn)品由分揀單元進行合格和不合格分揀后，若把合格產(chǎn)品分揀至臨時存貯區(qū)一9的產(chǎn)品傳送帶，在傳送帶端部設(shè)計有產(chǎn)品單個通過裝置，由傳感器檢測工件有無取走，若未取走，汽缸伸出攔住后續(xù)工件進入搬運區(qū)，若工件已取走，可允許1個工件進入待裝配單元。由于只有一個工件，因此在裝配單元只需1個機器人起著工件搬運作用，把分揀完的工件搬運至成品傳送帶12。

若以加工二個產(chǎn)品為例：在分揀單元分揀后，產(chǎn)品分別進入臨時存貯區(qū)一9和臨時存貯區(qū)二10的傳送帶。裝配機器人一11和裝配機器人二13根據(jù)裝配工藝分別到臨時存貯區(qū)一9和臨時存貯區(qū)二10的傳送帶取工件進行裝配，裝配機器人一11和裝配機器人二13都安裝了視覺功能，安裝前再鑒別工件是否合格和抓取的位置，為合格裝配做準備。裝配完的產(chǎn)品放置在成品傳送帶12，由成品傳送帶12傳送至三維搬運機構(gòu)16。

在上述操作中可以通過相應(yīng)的控制箱對相應(yīng)的系統(tǒng)進行控制，并由相應(yīng)的服務(wù)器提供數(shù)據(jù)服務(wù)；如果該系統(tǒng)在相應(yīng)的廠房里或?qū)W校教學(xué)區(qū)，為了避免系統(tǒng)集成設(shè)備安全和特別機器人動作范圍對使用者的安全考慮，必須在集成系統(tǒng)周圍安裝安全柵欄18，并在安全柵欄18的相應(yīng)處開有出口19，便于受過培訓(xùn)的操作人員或技術(shù)人員進出。該系統(tǒng)可以通過中控系統(tǒng)20進行監(jiān)控，并可以實時的將集成系統(tǒng)的運行狀況在大屏幕21上顯示出來。

以上對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但本發(fā)明并不限于以上描述。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，任何對本技術(shù)方案的同等修改和替代都是在本發(fā)明的范圍之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。