柔性制造单元智能控制系统及其工作方法与流程

本发明涉及机器人技术、数控技术及自动控制技术。

背景技术：

柔性制造单元是一个由计算机集成管理和控制、高效率地制造某一类中小批量多品种零部件的自动化制造系统，它常由机械手、数控机床、供料机构及控制系统构成。它能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，以适宜于多品种、中小批量生产。当制造对象发生变化时，它能够方便的通过改变编程软件、工装、刀具就可以制造出所需的零件。柔性制造技术是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势，决定制造企业未来发展前途的具有战略意义的举措。

目前国内柔性制造单元普及程度还不高，主要基于以下两点：第一、高昂的价格。国外进口的柔性制造单元价格昂贵，许多中小企业不能接受，是柔性制造单元不能普及的一个主要原因。本项目通过自主研发控制系统、控制方法及编制程序，在保证功能和精度的前提下大大降低了成本，使其普及化成为可能。第二、关键控制技术没有很好的解决。国产柔性制造单元的结构设计、定位机构精度及安全防护等都存在一定问题，如：(1)机械手运动速度快，运动区域与设备有重叠，存在干涉区域。(2)在生产现场有干扰、振动、谐振的情况下，数据通信不够通畅。(3)数据处理能力和方法有待提高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种柔性制造单元智能控制系统及其工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性制造单元智能控制系统，包括：控制器，与该控制器相连的数控机床和机械手；其中所述机械手适于将工件抓取后放入数控机床中加工，并待加工完毕后，将工件取出。

进一步，所述数控机床设有安全门，该安全门通过电机牵引控制；当机械手将工件送至数控机床时，所述控制器控制电机牵引安全门打开；以及在机械手离开后，控制器控制电机牵引安全门关闭。

进一步，所述控制器内设有设备监控模块，与该设备监控模块相连的机械手通讯模块和设备通讯模块；其中所述设备通讯模块适于连接数控机床和送料机，该送料机适于输送机械手待取工件；所述控制器内还设有工件加工数据库和任务调度模块，且通过任务调度模块将加工任务发送至数控机床，并从工件加工数据库调用待加工工件的加工参数。

进一步，所述数控机床内还设有由控制器控制的夹具，即工件进入数控机床后，所述控制器控制夹具夹紧工件。

又一方面，本发明还提供了一种柔性制造单元智能控制系统的工作方法，其中所述柔性制造单元智能控制系统包括：控制器，与该控制器相连的数控机床和机械手；所述工作方法包括：通过所述机械手将工件抓取后放入数控机床中加工，并待加工完毕后，将工件取出。

进一步，所述数控机床设有安全门，该安全门通过电机牵引控制；当机械手将工件送至数控机床时，所述控制器控制电机牵引安全门打开；以及在机械手离开后，控制器控制电机牵引安全门关闭。

进一步，所述控制器内设有设备监控模块，与该设备监控模块相连的机械手通讯模块和设备通讯模块；其中所述设备通讯模块适于连接数控机床和送料机，该送料机适于输送机械手待取工件；所述控制器内还设有工件加工数据库和任务调度模块，且通过任务调度模块将加工任务发送至数控机床，并从工件加工数据库调用待加工工件的加工参数。

进一步，所述数控机床内还设有由控制器控制的夹具，即工件进入数控机床后，所述控制器控制夹具夹紧工件。

进一步，送料时，机械手运动使机械手指到工件位置，机械手指动作，抓住工件；随后机械手运动使手指到夹具位置；夹具夹紧工件，并进行定位，机械手指松开，完成放料，机械手复位；工件加工时，数控机床的安全门关闭，调用该工件相应加工参数加工工件，待加工完毕后，安全门打开；取料时，机械手指运动到工件位置，抓住工件，夹具松开，机械手指将工件取出后，机械手将工件放置在指定位置。

本发明的有益效果是，本发明的柔性制造单元智能控制系统及其工作方法以实现多设备协同配合，提高加工效率。

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是本发明的柔性制造单元智能控制系统的布局示意图；

图2是本发明的柔性制造单元智能控制系统的原理框图。

图中：机械手1、取料处101、放料处102、数控机床2、安全门201、电机202、夹具204。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种柔性制造单元智能控制系统，包括：控制器，与该控制器相连的数控机床2和机械手1；其中所述机械手1适于将工件抓取后放入数控机床2中加工，并待加工完毕后，将工件取出。

其中，所述控制器例如但不限于采用西门子plcs7-300。

为了使数控机床2和机械手1能够协同配合工作，并且提高加工时的安全性，所述数控机床2设有安全门201，该安全门201通过电机202牵引控制；当机械手1将工件送至数控机床2时，所述控制器控制电机202牵引安全门201打开；以及在机械手1离开后，控制器控制电机202牵引安全门201关闭。

如图2所示，在具体设计中考虑了各个功能的模块化和通讯接口的标准化。在程序设计中考虑了各个设备的各自状态和时序，保证不能发生干涉。在数据处理中考虑设计一个小型的数据库(即工件加工数据库)，存储各个设备的运行参数和相关数据。具体的，所述控制器内设有设备监控模块，与该设备监控模块相连的机械手1通讯模块和设备通讯模块；其中所述设备通讯模块适于连接数控机床2和送料机，该送料机适于输送机械手1待取工件；所述控制器内还设有工件加工数据库和任务调度模块，且通过任务调度模块将加工任务发送至数控机床2，并从工件加工数据库调用待加工工件的加工参数。

所述数控机床2内还设有由控制器控制的夹具204，即工件进入数控机床2后，所述控制器控制夹具204夹紧工件。

实施例2

在实施例1基础上，本实施例2提供了一种柔性制造单元智能控制系统的工作方法。

所述工作方法包括：通过所述机械手将工件抓取后放入数控机床中加工，并待加工完毕后，将工件取出。

所述数控机床设有安全门，该安全门通过电机牵引控制；当机械手将工件送至数控机床时，所述控制器控制电机牵引安全门打开；以及在机械手离开后，控制器控制电机牵引安全门关闭。

所述控制器内设有设备监控模块，与该设备监控模块相连的机械手通讯模块和设备通讯模块；其中所述设备通讯模块适于连接数控机床和送料机，该送料机适于输送机械手待取工件；所述控制器内还设有工件加工数据库和任务调度模块，且通过任务调度模块将加工任务发送至数控机床，并从工件加工数据库调用待加工工件的加工参数。

所述数控机床内还设有由控制器控制的夹具，即工件进入数控机床后，所述控制器控制夹具夹紧工件。

本柔性制造单元智能控制系统的具体工作如下：送料时，机械手运动使机械手指到工件位置，机械手指动作，抓住工件；随后机械手运动使手指到夹具位置；夹具夹紧工件，并进行定位，机械手指松开，完成放料，机械手复位；工件加工时，数控机床的安全门关闭，调用该工件相应加工参数加工工件，待加工完毕后，安全门打开；取料时，机械手指运动到工件位置，抓住工件，夹具松开，机械手指将工件取出后，机械手将工件放置在指定位置。

通过本柔性制造单元智能控制系统将机械手1、数控机床2和控制器内各功能模块以及工件加工数据库相结合，实现了设计柔性制造单元总体布局，合理分解相对独立的组成部件和系统，便于项目实施和产业化。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。