[实用新型]一种小型柔性制造系统实验平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及柔性制造系统实验平台，尤其是用于教学与科研的小型柔性制造系统实验平台。

背景技术

柔性制造系统(Flexible Manufacturing System，FMS)，是在计算机控制系统作用下，由自动装卸与输送系统将若干台数控机床或加工中心连接起来而构成的一种适合于多品种、中小批量生产的先进的制造系统。

FMS至少是由两台机床，一套物料运输系统和一套计算机控制系统所组成的制造系统，涉及的领域包括机床、电子技术、机器人技术、控制技术、计算机技术及系统工程等，它是一种集多种高新技术于一体的现代化制造系统，是现代计算机集成制造系统(Computer Manufacturing Integrated System，CMIS)不可缺少的重要的制造单元。

FMS作为一种高效率、高精度的制造系统，已成为机械自动化发展的重要方向之一。但是，面向工厂的现有生产型FMS，占地面积大、造价昂贵、使用成本高，难以适用于FMS教学与科研；而现有的教学型或科研型的FMS，往往沿用生产型的FMS设计理念，存在系统体积大、价格高等缺点，因使用率低，没能充分发挥FMS潜能，同时常常只能起到演示作用，缺少实际金属切削加工能力。

发明内容

本实用新型专利的目的在于提供一种小型柔性制造系统实验平台，适宜于FMS科研实验、教学实训，不仅造价低、占地面积小、使用成本低，而且具有金属切削加工功能，克服了现有FMS技术存在的系统体积大、造价高，或缺乏实际加工能力的缺点。

为实现上述目的，本实用新型专利所采用的技术方案是：

通过计算机、物流系统和小型机器人上下料装置，将若干台小型数控机床或加工中心连接而成一个集成化制造系统实验平台。整个实验平台系统组成可分为三部分：数控加工系统、物流系统和计算机控制系统。

1)数控加工系统包括若干台小型数控机床，通过接口和主控计算机相连接。能按照主控计算机的指令自动加工各种零件，既可单独加工运行又可以联机远程控制，具有实际加工能力。

2)物流系统包括物料的输送搬运和存储两个方面。物料输送搬运包括工件输送系统、上下料小型机器人装置，物料存储包括料库、成品库和缓冲区(缓冲站)。所述的工件输送系统包括滚珠丝杠副、导轨、滑块、电机和编码器，与PLC相连接，能按照PLC的指令传输工件。所述的上下料小型机器人装置包括直角坐标机器人和5自由度关节机器人，与PLC连接分别完成对铣床和车床加工工件的装夹和卸载。所述的缓冲区通过小型机器人装置实现，保证系统的柔性，调节各工位上加工时间的差异和缓解物料运输能力紧张。

3)FMS计算机控制系统实现整个系统的控制，硬件包括上位机(系统机)、PLC、控制器、控制计算机等。上位机通过专用PLC数据线与PLC连接，通过计算机接口(如并口或串口或USB)与关节机器人控制器连接，通过网络接口与控制计算机连接，它能根据生产计划控制和执行制造任务，监控系统的运行。系统采用递阶分布式控制结构，上层为系统控制器(上位机)，主要实现计划与任务优化调度、派送、多媒体系统监控；底层为设备控制器，包括加工设备控制、物流设备控制。底层的各控制装置具有局部自治能力，互相合作，共同完成该层的各种活动，具有分布控制的特点。

本实用新型的有益效果主要表现在：

(1)提供一个开放性高、参与性强的教学与科研型FMS实验平台，涉及物流仓储自动控制、机器人、系统监控、PLC控制、计算机网络通信、数据库、电机及驱动、气动技术等方面的知识；(2)递阶分布式控制体系结构结合了递阶式控制的合理层次性、数据一致性和分布式控制的自治性，使FMS的总体结构具有模块性、开放性和可扩展性；(3)可通过Internet/Intranet与外部计算机连接，进行参数远程设定、监控，实现设备管理与企业管理的集成；(4)具有丰富、生动的多媒体画面，可以图像、图符、报表、曲线等多种形式，为操作员及时提供系统运行中的状态、品质及异常报警等有关信息，以及集图像、声音、动画于一体的工程画面；(5)底层设备采用分布式控制，某一设备发生故障也不影响整个系统的运行，数控设备既可单独运行又可以联机远程控制。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的一种小型柔性制造系统实验平台构成示意图。

图2是实施例中计算机控制系统结构示意图。

图中201-上位机，202-PLC，203-关节型机器人控制器，204-铣床控制计算机，205-车床控制计算机，206-直角坐标机器人，207-关节型机器人，208-工件输送装置，209-铣床，210-车床。