电控柜柔性装配线系统论文和设计

全文摘要

本实用新型属于输送设备技术领域，涉及一种电控柜柔性装配线系统，包括下层返回输送线及平行设置于下层返回输送线上方的上层主装配线；所述下层返回输送线的一端设置第一升降机，第一升降机用于将下层返回输送线上的随行工装提升至上层主装配线，下层返回输送线的另一端设置第二升降机，第二升降机用于将上层主装配线上的随行工装送往下层返回输送线；所述第一升降机与第二升降机两者结构相同，其中第一升降机包括固定于机架上的液压缸、导向杆，机架顶面转动设置第一定滑轮、第二定滑轮，钢索绕设于第一定滑轮、第二定滑轮上。该装配线系统适用于中小型壁柜、配电柜、PLC程序柜、弱电机箱、标准柜等小型电气控制柜的柔性化装配。

主设计要求

1.一种电控柜柔性装配线系统，其特征在于：包括下层返回输送线（9）及平行设置于下层返回输送线（9）上方的上层主装配线（2）；所述下层返回输送线（9）的一端设置第一升降机（1），第一升降机（1）用于将下层返回输送线（9）上的随行工装（5）提升至上层主装配线（2），下层返回输送线（9）的另一端设置第二升降机（7），第二升降机（7）用于将上层主装配线（2）上的随行工装送往下层返回输送线（9）；所述第一升降机（1）与第二升降机（7）两者结构相同，其中第一升降机（1）包括固定于机架上的液压缸（1-5）、导向杆（1-3），机架顶面转动设置第一定滑轮（1-1）、第二定滑轮（1-2），钢索（1-6）绕设于第一定滑轮（1-1）、第二定滑轮（1-2）上，所述钢索（1-6）一端连接配重（1-4），另一端连接直线轴承（1-7），所述直线轴承（1-7）可升降配合连接于导向杆（1-3）上，直线轴承（1-7）固定连接托架（1-8），液压缸（1-5）的活塞杆端部固定升降套板（1-9），钢索（1-6）还与升降套板（1-9）固定连接。

设计方案

2.如权利要求1所述的电控柜柔性装配线系统，其特征在于：所述上层主装配线（2）上沿随行工装（5）的行进方向依次设置第一RFID读写头（21）、第二RFID读写头（22）、第三RFID读写头（23）、第四RFID读写头（24）、第五RFID读写头（25）、第六RFID读写头（26）、第七RFID读写头（27），所述上层主装配线（2）上对应于第一RFID读写头（21）、第二RFID读写头（22）、第三RFID读写头（23）、第四RFID读写头（24）、第五RFID读写头（25）、第六RFID读写头（26）、第七RFID读写头（27）处分别设置一个阻挡器（4）。

3.如权利要求1所述的电控柜柔性装配线系统，其特征在于：所述上层主装配线（2）还设置有高压隔离测试区（6）。

4.如权利要求1所述的电控柜柔性装配线系统，其特征在于：所述第一升降机（1）设置有第一感应器（10）、第二感应器（11），所述第一感应器（10）、第二感应器（11）分别对托架（1-8）的上行位置、下行位置进行限位；所述第二升降机（7）设置第三感应器（12）、第四感应器（13），所述第三感应器（12）、第四感应器（13）分别对相应托架的上行位置、下行位置进行限位。

5.如权利要求1所述的电控柜柔性装配线系统，其特征在于：所述下层返回输送线（9）从第二升降机（7）一端往第一升降机（1）一端依次设置第五传感器（14）、第六传感器（15）、第七传感器（16）、第八传感器（17）、第九传感器（18）。

6.如权利要求1所述的电控柜柔性装配线系统，其特征在于：所述第一升降机（1）上靠近上层主装配线（2）及下层返回输送线（9）分别设置一个第十传感器（19），第一升降机（1）上对应于两个第十传感器（19）分别设置一个第十一传感器（20）。

7.如权利要求1所述的电控柜柔性装配线系统，其特征在于：所述第二升降机（7）上靠近上层主装配线（2）及下层返回输送线（9）分别设置一个第十二感应器（28），第二升降机（7）上对应于两个第十二感应器（28）分别设置一个第十三感应器（29）。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于输送设备技术领域，涉及一种电控柜柔性装配线系统。

背景技术

电气控制柜的柔性化装配系统适用于各类小型电气控制柜、配电柜、弱电机箱、标准柜等电气控制系统的自动化装配场合。

传统的电气控制柜装配一般采用台位式组装，即在同一个台位上完成所有电气零部件的组装、检验、以及性能测试。这样必须把所有相关的零部件全部送到组装区域附近造成装配区域的拥挤杂乱；或者由装配员不断地到各处去领取需要的物料，造成大量人力物力的浪费。另外在一次性终检时不能完全检查出所有装配工序的每一个缺陷。同时物料的领取发放变得无序，零部件的废品与合格品因现场杂乱而不能有效区分。

发明内容

本实用新型针对上述问题，提供一种电控柜柔性装配线系统，该装配线系统适用于中小型壁柜、配电柜、PLC程序柜、弱电机箱、标准柜等小型电气控制柜的柔性化装配。

按照本实用新型的技术方案：一种电控柜柔性装配线系统，其特征在于：包括下层返回输送线及平行设置于下层返回输送线上方的上层主装配线；所述下层返回输送线的一端设置第一升降机，第一升降机用于将下层返回输送线上的随行工装提升至上层主装配线，下层返回输送线的另一端设置第二升降机，第二升降机用于将上层主装配线上的随行工装送往下层返回输送线；所述第一升降机与第二升降机两者结构相同，其中第一升降机包括固定于机架上的液压缸、导向杆，机架顶面转动设置第一定滑轮、第二定滑轮，钢索绕设于第一定滑轮、第二定滑轮上，所述钢索一端连接配重，另一端连接直线轴承，所述直线轴承可升降配合连接于导向杆上，直线轴承固定连接托架，液压缸的活塞杆端部固定升降套板，钢索还与升降套板固定连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述上层主装配线上沿随行工装的行进方向依次设置第一RFID读写头、第二RFID读写头、第三RFID读写头、第四RFID读写头、第五RFID读写头、第六RFID读写头、第七RFID读写头，所述上层主装配线上对应于第一RFID读写头、第二RFID读写头、第三RFID读写头、第四RFID读写头、第五RFID读写头、第六RFID读写头、第七RFID读写头处分别设置一个阻挡器。

作为本实用新型的进一步改进，所述上层主装配线还设置有高压隔离测试区。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一升降机设置有第一感应器、第二感应器，所述第一感应器、第二感应器分别对托架的上行位置、下行位置进行限位；所述第二升降机设置第三感应器、第四感应器，所述第三感应器、第四感应器分别对相应托架的上行位置、下行位置进行限位。

作为本实用新型的进一步改进，所述下层返回输送线从第二升降机一端往第一升降机一端依次设置第五传感器、第六传感器、第七传感器、第八传感器、第九传感器。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一升降机上靠近上层主装配线及下层返回输送线分别设置一个第十传感器，第一升降机上对应于两个第十传感器分别设置一个第十一传感器。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二升降机上靠近上层主装配线及下层返回输送线分别设置一个第十二感应器，第二升降机上对应于两个第十二感应器分别设置一个第十三感应器。

本实用新型的技术效果在于：本实用新型产品在使用时，控制柜通过随行工装托盘从第一到最后一个工位之间，按照程序进行逐个工位的流转运行；根据控制柜的工艺流程，将每工位的装配工艺集中处理。如断路器安装工位、接触器安装工位、继电器安装工位、PLC安装工位等等；以此达到物料配送的指向性；操作工具的归类集中性；人员或者机器人操作的专注性；前后工位间的相互监督性；大大减少了人员的流动性。在最后工位将电气控制柜从随行工装上取走后，空的随行工装托盘通过下层返回线自动返回到起始端，形成循环运行，极大减轻了人员的体力操作。控制柜高压测试工艺的隔离区的设立，使测试工艺集中一处，便于隔离处理，极大提高了设备通电检测的安全性、专业性。RFID的应用，使该装配线具备了同时生产多种型号电控柜的可能，且所有装配过程中的相关数据可以全部录入数据库，为车间智能化管理提供数据依据。控制柜装配线系统能同时生产不同型号的控制柜、也能在每一个工位之间积放缓存、又能将每一道工序的装配情况全部反应到对应的管理系统中去；如此真正实现柔性化生产的目的，为生产企业实现控制柜的订单化生产提供了保障。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的运行动作原理图。

图3为图1中M的放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

图1、2中，包括第一升降机1、第一定滑轮1-1、第二定滑轮1-2、导向杆1-3、配重1-4、液压缸1-5、钢索1-6、直线轴承1-7、托架1-8、升降套板1-9、上层主装配线2、感应器3、阻挡器4、随行工装5、高压隔离测试区6、第二升降机7、传感器8、下层返回输送线9、第一感应器10、第二感应器11、第三感应器12、第四感应器13、第五传感器14、第六传感器15、第七传感器16、第八传感器17、第九传感器18、第十传感器19、第十一传感器20、第一RFID读写头21、第二RFID读写头22、第三RFID读写头23、第四RFID读写头24、第五RFID读写头25、第六RFID读写头26、第七RFID读写头27、第十二感应器28、第十三感应器29等。

如图1、2所示，本实用新型是一种电控柜柔性装配线系统，包括下层返回输送线9及平行设置于下层返回输送线9上方的上层主装配线2；所述下层返回输送线9的一端设置第一升降机1，第一升降机1用于将下层返回输送线9上的随行工装5提升至上层主装配线2，下层返回输送线9的另一端设置第二升降机7，第二升降机7用于将上层主装配线2上的随行工装送往下层返回输送线9；所述第一升降机1与第二升降机7两者结构相同，其中第一升降机1包括固定于机架上的液压缸1-5、导向杆1-3，机架顶面转动设置第一定滑轮1-1、第二定滑轮1-2，钢索1-6绕设于第一定滑轮1-1、第二定滑轮1-2上，所述钢索1-6一端连接配重1-4，另一端连接直线轴承1-7，所述直线轴承1-7可升降配合连接于导向杆1-3上，直线轴承1-7固定连接托架1-8，液压缸1-5的活塞杆端部固定升降套板1-9，钢索1-6还与升降套板1-9固定连接。

上层主装配线2上沿随行工装5的行进方向依次设置第一RFID读写头21、第二RFID读写头22、第三RFID读写头23、第四RFID读写头24、第五RFID读写头25、第六RFID读写头26、第七RFID读写头27，所述上层主装配线2上对应于第一RFID读写头21、第二RFID读写头22、第三RFID读写头23、第四RFID读写头24、第五RFID读写头25、第六RFID读写头26、第七RFID读写头27处分别设置一个阻挡器4。

上层主装配线2还设置有高压隔离测试区6。

第一升降机1设置有第一感应器10、第二感应器11，所述第一感应器10、第二感应器11分别对托架1-8的上行位置、下行位置进行限位；所述第二升降机7设置第三感应器12、第四感应器13，所述第三感应器12、第四感应器13分别对相应托架的上行位置、下行位置进行限位。

下层返回输送线9从第二升降机7一端往第一升降机1一端依次设置第五传感器14、第六传感器15、第七传感器16、第八传感器17、第九传感器18。

第一升降机1上靠近上层主装配线2及下层返回输送线9分别设置一个第十传感器19，第一升降机1上对应于两个第十传感器19分别设置一个第十一传感器20。

第二升降机7上靠近上层主装配线2及下层返回输送线9分别设置一个第十二感应器28，第二升降机7上对应于两个第十二感应器28分别设置一个第十三感应器29。

如图1、2所示，本实用新型产品的工作过程原理如下：上层主装配线2的作用是将载着产品的随行工装5在各装配工序间流转运行，以达到完成产品所有装配工艺的目的。在具体应用时，上层主装配线2分为三段，三段间设有2套过渡接引机构以确保所有随行工装平稳过渡运行。

RFID读写头为现有技术中的成熟产品，由与PLC和外挂工控机链接的控制网关、用于输入和读出编码的现场RFID读写器、链接网关与读写器的控制模块、用于流转的可反复擦写的载码体组成。RFID系统的设立使装配线具备了识别产品型号的能力；也让生产管理系统具备了根据不同状况随时调整生产元器件与工艺措施的能力；更让二维码数据输入延伸到了过程生产中的每一个工作站工艺和工序。

阻挡器4为气动结构，在具体应用时，可以任意布置在装配线（上层、下层）上，使随行工装5能停止限位在准确的位置上。气动执行机构受电磁阀控制，即实现了程序运行。当程序受控于RFID、外挂工控机（控制机器人工作站、数据检测系统、二维码数据控制系统等等）、车间生产管理系统后，即实现了自动化生产运行。当自动化生产运行与互联网运行相关联时即又实现了产品制造的智能化，即互联网+。

带载码体的随行工装托盘有2个主要作用：即负载产品后在各装配工位（工序）间流转；当随行工装5上装有RFID载码体后，即实现不用接触就让各工位RFID读写头读取该随行工装5上产品的数据信息，并且可以不断将各工序生产过程中产生的新数据录入和读取。另外随行工装5的托盘本身具有绝缘与防静电两大基本功能。

高压隔离测试区6的设立，使电控柜的性能参数测试有了固定的区域，便于生产过程的数据管理、便于设备的集中管理、便于生产过程的安全管理。该区域除经过专业培训，其他人员一律不准进入。考虑到安全性，该区域的输送线独立设立，并于前后段落的输送线之间作绝缘处理。隔离区设置为全透明区域，便于内外间观察；同时设有两级安全报警装置。

第二升降机7结构原理与第一升降机1一致，只是运行方向相反，将空置的随行工装5的托盘送往下层返回输送线上。

为了实现有效的信号控制，本实用新型产品在具体应用时，还设置了信号感应器：如行程感应器、接近开关、光嗲感应器等等，用于装配控制的内系统（不予RFID系统、外挂工控机系统、车间生产管理系统接触的那部分），是控制柜装配线控制系统的程序信号采集依据。

下层返回输送线9用于将空置的随行工装托盘送到装配线的起始端，并在装配线起始端的下层积聚一定的数量缓存，确保起始端上层的第一工位能在第一时间获取需要的，空的随行工装5的托盘。下层返回输送线9与两端头输送升降机一起联动，使随行工装5托盘在整个电控柜装配线系统中形成自动化循环流转。

2、控制柜柔性装配线系统的运行原理：

如上图所示：当随行工装5运行到第一RIFD读写头21后，装配线控制系统得到信号指令，第一升降机1自动下降，去接引下一块随行工装。

操作员工或机器人工作站根据生产指令将需要生产的控制柜相关对应零部件放在该随行工装上，同时通过扫码或其他方式的数据录入，将对应的零部件相关信息输进MES或其他生产管理系统。

RFID读写头收到数据确认信号后，自动生成一组编码并通过读写头无线输入该随行工装的载码体内，至此该载码体运行到任何本装配线上装有读写感应器的区域时，本载码体内所对应的产品信息均能被读取识别。如此生产线上生产的电控柜产品，只要在数据库内有型号的，都能准确地识别，达到了多品种、多型号混线柔性生产的目的。

当随行工装5载着产品在第一RFID读写头21完成所有操作工序后，通过扫码或者其他方式的数据录入，比对该区域外挂工控机内预设对应型号产品的装配数据，如吻合则系统自动记录，同时发出指令，让随行工装往下一道工序运行。

此时装配线控制系统接手控制，如第二RFID读写头22上尚有产品在进行作业，则本随行工装5自动等待；如第二RFID读写头22上的随行工装已经位移到第三RFID读写头23了，则本随行工装5自动流转到第二RFID读写头22，同时发出信号（低往高输送升降机上的随行工装可以往第一RFID读写头21运行了。

当随行工装运行到2#RFID读写感应区域后，该第二RFID读写头22马上读取随行工装上载码体内的相关数据，即告知生产管理系统，该随行工装上的产品是什么型号，前面装配过程中的合格与否等信息。然后生产管理系统立刻调出对应该型号在本工位需要操作的内容，提示并指令操作员或机器人工作站作相关的操作。

如该型号电控柜在本工位无需作业，则生产管理系统发出指令后，装配线控制系统自动将该随行工装往下道工序放行；如该型号电控柜在本工位有作业指令，则操作员或机器人在操作完成后，通过扫码等手段将相关参数进行数据录入，比对该区域外挂工控机内预设对应型号产品的装配数据，如吻合则系统自动记录，同时发出指令，让随行工装往下一道工序运行。

在比对该区域外挂工控机内预设对应型号产品的装配数据时，如发生数据不吻合的状况，则生产管理系统自动报警处理；或者发出信号，让RFID系统将该随行工装识别为在哪一道工序开始为不合格品的信号，让其流转到对应的返修工位上去。

如此图示第一RFID读写头21、第二RFID读写头22、第三RFID读写头23、第四RFID读写头24、第五RFID读写头25、第六RFID读写头26的功能与运行方式一致。

当随行工装运行到图示第七RFID读写头27，并与第一RFID读写头21、第二RFID读写头22、第三RFID读写头23、第四RFID读写头24、第五RFID读写头25、第六RFID读写头26一样完成相对应的操作工序后，RFID系统读取所有载码体内的数据，录入管理系统。以后只要通过扫描产品上的二维码即可随时调取该产品在生产过程中的所有数据。当所有数据全部录入系统后，系统即刻将载码体内的所有字节数据清空，该随行工装托盘在下一个装配循环中又可以写入新的数据。

当随行工装在第七RFID读写头27完成上述操作内容后，装配线控制系统自动识别：当高往低升降机处于高位（10#感应器位置接通），同时8#、9#感应器为空位，则随行工装自动运行到高往低输送升降机上。在这过程中，当感应器8与感应器9按次序并全部触碰到随行工装托盘时，程序发出信号（允许随行工装托盘从6#读写感应区往7#读写感应区流转。同时按照程序，高往低输送升降机运行下降，一直下降到触碰11#感应器后停止下降（此时，升降机处于低位，即与下层返回输送线高度一致）。

当第十传感器19、第十一传感器20均感应到为空位时，升降机上的输送线运行，随行工装被送入下层返回输送线。在这个过程中，随行工装会依次脱开第十二感应器28、第十三感应器29，并依次接触第五传感器14、第六传感器15。当随行工装继续运行而与第五传感器14脱开时，高往低输送升降机上的输送机停止运行，同时上升，直到与第三感应器12接触后再停止运行，等待下一次重复动作。

下层返回输送线9上的第七传感器16、第八传感器17、第九传感器18为关联互锁信号。即所有进入下层返回输送线的随行工装托盘都会被第八传感器17对应的气动阻挡机构阻挡并缓存堆积。

此时如果第九感应器18感应为空，则第八感应器17对应的气动阻挡机构自动放行一次，让一块随行工装托盘运行到第九感应器18；如第九感应器18域感应为满，则第八感应器17始终不放行。如此确保第九感应器18在一个生产节拍时间内始终保持有一块处于准备状态的随行工装托盘。

当第八感应器17对应的气动阻挡器一直不放行，一段时间后，上层装配线上下来的空置随性工装托盘越来越多，多到14#感应器感应为满时，程序发出空随行托盘满仓警报，同时限制程序继续往下层放行空置随行工装盘。14#感应器的位置可以调整，也可以设置成多段落方式。

当第八感应器17一直不断放行，一段时间后第八感应器17也感应为空置时，程序发出空随行托盘空仓的警报，让相关人员及时处理发生的问题。

低往高输送升降机的运行原理与高往低输送升降机一致，但动作相反。当该升降机处于低位（即第二感应器11接通），第十感应器19、第十一感应器20为空置，则随行工装托盘从第七感应器16区域被放行送入本低往高输送升降机的输送线上。在这个过程中随行工装托盘依次脱开第七感应器16、接触到第八感应器17，接触到第九感应器18，此时当第十感应器19、第十一感应器20都接触到随行工装托盘时，程序发出指令升降机上升，同时允许第八感应器17往第九感应器18放行一块随行工装托盘。

当低往高输送升降机上升到高位（即第一感应器10接通），升降机停止上升并保持不动，此时升降机上输送线高度与装配线的上层一致。

当上层主装配线上第一RFID读写头21的随行工装托盘运行到第二RFID读写头22时，升降机上的输送线自动将空置随行托盘送入上层主装配线。

当空置的随行托盘运行到第一RFID读写头21时，升降机下降，自动去接引下一块随行工装托盘。

设计图

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