显示产品状态的料架装置论文和设计-韩伟华

全文摘要

本实用新型涉及产品生产设备领域。本实用新型显示产品状态的料架装置包括框架，框架上设有料架托板，料架托板上均设置有用于放置工件的开槽。料架托板在每个开槽的位置均设有LED灯和传感器。LED灯包括两个以上用于控制显示不同灯光颜色的引脚。框架上设有一块LED主板、两块以上LED子板、一块传感器主板和两块以上传感器子板。多个传感器分别电连接到对应的传感器子板，多块传感器子板电连接到传感器主板，传感器主板用于将传感器的感应信息发送至外部的工控机。多个LED灯分别电连接到对应的LED子板，多块LED子板电连接到LED主板，LED主板用于接收工控机的信息，并根据工控机信息通过LED子板控制LED灯显示不同的颜色，从而实时显示产品的状态。

主设计要求

1.显示产品状态的料架装置，包括框架，所述框架上水平设有料架托板，所述料架托板上均设置有用于放置工件的开槽，其特征在于：所述料架托板在每个所述开槽的位置均设有LED灯和传感器；所述LED灯设置在所述料架托板背向所述开槽开口的侧面上，所述LED灯包括两个以上用于控制显示不同灯光颜色的引脚；所述传感器设置在所述料架托板靠近所述开槽侧边的上表面；所述框架上设有一块LED主板、两块以上LED子板、一块传感器主板和两块以上传感器子板；多个所述传感器分别电连接到对应的所述传感器子板，多块所述传感器子板电连接到所述传感器主板，所述传感器主板用于将所述传感器的感应信息发送至外部的工控机；多个所述LED灯分别电连接到对应的所述LED子板，多块所述LED子板电连接到所述LED主板，所述LED主板用于接收工控机的信息。

设计方案

1.显示产品状态的料架装置，包括框架，所述框架上水平设有料架托板，所述料架托板上均设置有用于放置工件的开槽，其特征在于：

所述料架托板在每个所述开槽的位置均设有LED灯和传感器；所述LED灯设置在所述料架托板背向所述开槽开口的侧面上，所述LED灯包括两个以上用于控制显示不同灯光颜色的引脚；所述传感器设置在所述料架托板靠近所述开槽侧边的上表面；

所述框架上设有一块LED主板、两块以上LED子板、一块传感器主板和两块以上传感器子板；

多个所述传感器分别电连接到对应的所述传感器子板，多块所述传感器子板电连接到所述传感器主板，所述传感器主板用于将所述传感器的感应信息发送至外部的工控机；

多个所述LED灯分别电连接到对应的所述LED子板，多块所述LED子板电连接到所述LED主板，所述LED主板用于接收工控机的信息。

2.根据权利要求1所述的显示产品状态的料架装置，其特征在于：

所述LED灯包括用于控制显示第一颜色的第一引脚、用于控制显示第二颜色的第二引脚和用于控制显示第三颜色的第三引脚。

3.根据权利要求2所述的显示产品状态的料架装置，其特征在于：

所述LED灯的外部设置有灯罩。

4.根据权利要求1所述的显示产品状态的料架装置，其特征在于：

所述料架托板的数量为两层以上。

5.根据权利要求1至4任一项所述的显示产品状态的料架装置，其特征在于：

所述框架包括第一立柱和第二立柱，多层所述料架托板固定设置在第一立柱和第二立柱之间。

6.根据权利要求5所述的显示产品状态的料架装置，其特征在于：

所述框架还包括第一侧板和第二侧板，所述第一侧板安装在所述第一立柱的外侧面，所述第二侧板安装在所述第二立柱的外侧面；所述LED主板、多块所述LED子板、所述传感器主板和多块所述传感器子板安装在所述第一侧板和\/或所述第二侧板的内侧面上。

7.根据权利要求6所述的显示产品状态的料架装置，其特征在于：

多块所述LED子板并联并电连接至所述LED主板；多块所述传感器子板并联并电连接至所述传感器主板。

8.根据权利要求6所述的显示产品状态的料架装置，其特征在于：

所述第一侧板与所述第二侧板之间设有两块对开的玻璃门，其中一块所述玻璃门设置在所述第一侧板上，另一块所述玻璃门设置在所述第二侧板上。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及产品的生产设备，具体涉及一种可显示产品状态的料架装置。

背景技术

料架主要用于放置产品，但目前的料架也只限于放置产品的作用，并不能实时显示料架上的产品的状态。作业人员不能快速判断出各个料架位上的产品的当前状态，从而影响相关的作业进程。

例如电极夹具，电火花加工过程中，作为放电介质的电极夹具能否及时供应，很大程度上决定电火花加工是否能够顺利进行。目前可通过MES智能制造系统将电极夹具的制造过程和电火花加工整合为一个过程，从而提高电火花加工制造的效率。MES系统可基于通过RFID对产品进行初次读取，及后续MES系统排产数据自动更新料架数据库，再通过485通讯协议控制料架的LED子板和主板，进而控制呈现料架料位信息的指示灯的状态。

电极夹具的料架主要用于安放电极夹具工件，可通过人工或机械人将电极夹具放置在料架的工件安置位上，或是将料架工件安置位上的工件取下进行加工。可见，不同工件放置位上的电极夹具可能处于不同的状态，如工件放置位上的电极夹具有些可能处于待加工状态，有些处于加工中的状态，有些处于加工完毕且及格的状态。但是，目前的电极夹具料架仅作为一个独立的料架，其主要是用于安放电极夹具，未能实时显示电极夹具处于何种状态。若能在料架上显示各个工件安置位上的电极夹具的状态，工作人员则可根据具体的显示状态对进行相应的操作，如根据具体的电极夹具的剩余数量进行补料等，从而提高生产制造的效率。

因此，针对现有技术的不足，有必要设计一种可实时显示产品状态的料架装置，以提高生产制造的效率。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可实时显示产品状态的料架装置，以提高生产制造的效率。

为实现上述目的，本实用新型提供的显示产品状态的料架装置包括框架，框架上水平设有料架托板，料架托板上均设置有用于放置工件的开槽。料架托板在每个开槽的位置均设有LED灯和传感器。LED灯设置在料架托板背向开槽开口的侧面上，LED灯包括两个以上用于控制显示不同灯光颜色的引脚。传感器设置在料架托板靠近开槽侧边的上表面。框架上设有一块LED主板、两块以上LED子板、一块传感器主板和两块以上传感器子板。多个传感器分别电连接到对应的传感器子板，多个传感器子板电连接到传感器主板，传感器主板电连接至外部的工控机并将传感器的感应信息发送至外部的工控机。多个LED灯分别电连接到对应的LED子板，多个LED子板电连接到LED主板，LED主板用于连接至外部的工控机并接收工控机的信息。

优选的，LED灯包括用于控制显示第一颜色的第一引脚、用于控制显示第二颜色的第二引脚和用于控制显示第三颜色的第三引脚。

优选的，LED灯的外部设置有灯罩。

优选的，料架托板的数量为两层以上。

优选的，框架包括第一立柱和第二立柱，多层料架托板固定设置在第一立柱和第二立柱之间。

优选的，框架还包括第一侧板和第二侧板，第一侧板安装在第一立柱的外侧面，第二侧板安装在第二立柱的外侧面。LED主板、多块LED子板、传感器主板和多块传感器子板安装在第一侧板和\/或第二侧板的内侧面上。

优选的，多块LED子板并联并电连接至LED主板；多块传感器子板并联并电连接至传感器主板。

优选的，第一侧板与第二侧板之间设有两块对开的玻璃门，其中一块玻璃门设置在第一侧板上，另一块玻璃门设置在第二侧板上。

由上述的方案可见，相对于现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过在电极夹具料架的工件安置位(开槽)上设置LED灯和传感器，传感器通过传感器子板及主板将感应信号发送至外部的工控机，并由外部的工控机通过LED主板及子板控制该开槽位置的LED灯显示不同的颜色，从而实时显示工件的状态。作业人员再通过LED的颜色进行相应的操作，从而提高生产制造效率。

此外，料架装置的料架托板直接设置在第一立柱和第二立柱之间，增加了料架托板上的开槽的数量，从而可放置更多的公件。料架装置采用对开的安全门的设置，相对于推拉门的设置，对开式的安全门在打开的状态下，料架的开放空间更大，更有利于作业。

附图说明

图1是本实用新型显示产品状态的料架装置的结构图。

图2是本实用新型显示产品状态的料架装置的内部结构图。

图3是图2所示的A区域的放大视图。

图4是产品放置在料架托板上的结构图。

图5是本实用新型第一侧板的结构图。

图6是本实用新型的LED灯的结构示意图。

图7是本实用新型LED主板、LED子板、传感器主板和传感器子板的接线图。

图8是图7所示的B区域的放大视图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。为了更好地说明本实施例，附图某些附件会有省略、放大或者缩小；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

参见图1，显示工件状态的料架装置包括框架，框架包括底板10、设置在底板10两侧的第一立柱11和第二立柱12，以及第一侧板13和第二侧板14，并且第一侧板13设置在第一立柱11的外侧，第二侧板14设置在第二立柱12的外侧。在第一侧板13与第二侧板14之间设有两块对开的玻璃门，其中一块玻璃门15设置在第一侧板13上，另一块玻璃门16设置在第二侧板14上。玻璃门15和玻璃门16通过电磁锁来锁定，在第一侧板13的外表面设有控制玻璃门15和玻璃门16开启与闭合的控制按钮面板17。

参见图2和图3，在第一立柱11和第二立柱12之间设置有两层以上料架托板2，每层的料架托板2上均设置有多个用于放置工件的开槽20。第一立柱11和第二立柱12之间不增设其他的立柱，并且料架托板2采用高强度结构的材料制成，从而使料架托板2可以设置更多的开槽20，增大了料架空间，可放置更多的工件。此外，每层料架托板2之间没有其他立柱结构的阻挡，更有利于机械手进行上料取料操作。料架托板2在每个开槽20的位置均设有LED灯21和传感器22。其中，LED灯21设置在料架托板2背向开槽20的开口的侧面上，即LED灯21设置在朝向对开的玻璃门的一侧，这样有利于作业人员观察LED灯的颜色变化。此外，在LED灯21的外部还设有灯罩210，使灯光发散更加均匀，同时保护LED灯不受损坏。传感器22设置在料架托板2靠近开槽20的侧边的上表面，这样设置可以保证传感器22能准确感应到工件。

参见图4，本实用新型中的产品以电极夹具100为工件进行说明。电极夹具100的中间部分的宽度大于开槽20的宽度。当电极夹具100放置到开槽20上，电极夹具100可固定，传感器22则可感应电极夹具100的上料或取走等操作。

参见图5，第一侧板13的内侧面设有一块PCB主板31、五块PCB子板32和配线板33。其中，PCB主板31上包括LED主板部分(图5中未示出)和传感器主板部分(图5中未示出)，PCB子板32板上包括LED子板部分(图5中未示出)和传感器子板部分(图5中未示出)。当然，PCB主板31和PCB子板也可安装在第二侧板14的内侧面上；也可一部分安装在第一侧板13的内侧面上，另一部分安装在第二侧板的内侧面14上；又或者是安装在框架的其他位置上。LED灯21电连接至LED子板，传感器22电连接至传感器子板。可以看出，五块PCB子板32的高度不同，这样分处在各层料架托板2上的LED灯21对应高度上的PCB子板32上的LED子板上，传感器22则相应地连接到对应高度上的PCB子板32上的传感器子板上，从而进行合理整齐的走线布局。五块PCB子板32都电连接到PCB主板31，PCB主板31再通过配线板33电连接至外部的设备。

参见图6，LED灯21具有四个引脚，包括用于控制显示蓝色的第一引脚211、用于控制显示红色的第二引脚222、用于控制显示绿色的第三引脚223和用于接地的第四引脚224。各引脚通过导线分别电连接到LED子板上的单片机的对应插口上，并通过LED子板的单片控制LED灯21显示不同的颜色。LED灯显示的颜色表示电极夹具100相应的状态。其中，蓝色表示电极夹具100处于待加工的状态，红色表示电极夹具100处于加工中的状态，绿色表示电极夹具100处于加工完毕且及格的状态。可见，本实施例的LED灯21可显示的第一颜色为蓝色，第二颜色为红色，第三颜色为绿色。当然，在其他的实施例中，电极夹具相应的状态不限于对应上述的LED灯的颜色，也可以是通过其他颜色来对应不同的状态。

每个传感器22均按现有技术的连接方式通过导线点连接至对应的传感器子板。LED灯21连接到对应的LED子板，传感器22连接到对应的传感器子板后，多个LED子板连接到LED主板，多个传感子板连接到传感器主板，PCB主板(即LED主板和传感器主板)再连接至外部的工控机，由工控机根据信息控制LED灯的显示。本实施例中，工控机为MES系统的控制主机。LED主板、LED子板、传感器主板和传感器子板的接线图具体如下所述：

参见图7和图8，LED主板311上设有通信串口311a、5Pin端子311b，电源接线端311c和电源接线端311d。对于四个LED子板321，每个LED子板321上均设有作为信号输入端的5Pin端子321a、作为信号输出端的5Pin端子321b、电源接线端321c和电源接线端321d。LED主板311的电源接线端311c连接至24V电源。LED主板311的通信串口311a通过第一RS485总线41连接至外部的MES系统的工控机(图中未示出)。第一RS485总线41包括作为正极的导线LA和作为负极的导线LB。LED主板311的5Pin端子311b通过数据线连接至LED子板321上的作为信号输入端的5Pin端子321a。LED主板311上的电源接线端311d通过电源线连接至LED子板321上的电源接线端321c，并且电源接线端311d的正极与电源接线端321c的正极连接，电源接线端311d的负极与电源接线端321c的负极连接，即LED主板311和LED子板321之间并联。

对于两块LED子板之间的连接方式，参见图8，如图8所示的方向，位于上方的LED子板321上的作为信号输出端的5Pin端子321b通过数据线与下方的LED子板321上的上的作为信号输入端的5Pin端子321a连接。位于上方的LED子板321的电源接线端321d则并联至位于下方的LED子板321的电源接线端321c。依次类推，对于最后一块LED子板321，作为信号输出端的5Pin端子321b和电源接线端321d则没有接线。

传感器主板312和四块传感器子板322的连接方式类相似。传感器主板312上设有通信串口312a、5Pin端子312b，电源接线端312c和电源接线端312d。对于四个传感器子板322，每个传感器子板322上均设有作为信号输入端的5Pin端子322a、作为信号输出端的5Pin端子322b、电源接线端322c和电源接线端322d。传感器主板312的电源接线端312c同样连接至24V电源。传感器主板312的通信串口312a通过第二RS485总线42连接至外部的MES系统的工控机。第二RS485总线42包括作为正极的导线SA和作为负极的导线SB。传感器主板312的5Pin端子312b通过数据线连接至传感器子板322上的作为信号输入端的5Pin端子322a。传感器主板312上的电源接线端312d通过电源线连接至传感器子板322上的电源接线端322c，且传感器主板312的电源接线端312d的正极与电源接线端322c的正极连接，电源接线端312d的负极与电源接线端322c的负极连接，即传感器主板312和传感器子板322之间并联。

对于两块传感器子板322之间的连接方式，参见图8，如图8所示的方向，位于上方的传感器子板322上的作为信号输出端的5Pin端子322b通过数据线与下方的传感器子板322上的上的作为信号输入端的5Pin端子322a连接。位于上方的传感器子板322的电源接线端322d则并联至位于下方的传感器子板322的电源接线端322c。依次类推，对于最后一块传感器子板322，作为信号输出端的5Pin端子322b和电源接线端322d则没有接线。

图7共示出了两个LED主板311和两个传感器主板312，每个LED主板311均并联有四个LED子板321，每个传感器主板321均并联有四个传感器子板322。由上述可知推知各LED主板311、LED子板321、传感器主板312和传感器子板322之间的连接方式，这里不再一一赘述。

综上可见，在每个开槽20的位置都对应设置有LED灯21和传感器22。多个LED灯分别电连接到对应的LED子板321，四个LED子板321之间相互串联并连接至LED主板311，LED主板311的电源输入端连接有24V电源，LED主板311通过第一RS485总线41连接至外部的MES系统的工控机(图中未示出)。同样，多个传感器电连接至对应的传感器子板322，多个传感器子板322之间相互串联并连接到传感器主板312，传感器主板312的电源输入端同样连接有24V电源，传感器主板312通过第二RS485总线42电连接至外部的工控机并将传感器的感应信息发送至外部的工控机。

多个LED灯分别电连接到对应的LED子板，多个LED子板电连接到LED主板，LED主板用于连接至外部的工控机并接收工控机的信息，并根据工控机的信息通过LED子板控制LED灯显示不同的颜色。由于每个开槽20的位置都对应设置有LED灯21和传感器22，因此MES系统的工控机可准确识别并存储各个开槽20处的电极夹具状态。

本实施例LED等21的显示原理如下：

每个电极夹具100上均安装有RFID标签。初始状态，若开槽20上没有电极夹具100，此时该处的LED灯21不亮。

机械手将未加工的电极夹具100放到开槽20上，机械手通过设置在机械手上的RFID读写器第一次对电极夹具100进行RFID读取，传感器21感应到对应的开槽20位置存有电极夹具100从而确定该电极夹具100处于哪个开槽，并将感应信息发送至传感器子板和传感器主板发送至MES系统的工控机，此时由于MES系统的其他加工设备并未对电极夹具100有对应的操作，因为工控机可判断得出电极夹具100为未加工状态。工控机再根据反馈信息通过LED主板和具体的LED子板通过控制对应的LED灯21的第一引脚控制LED灯显示蓝色。

当机械手将料架上的电极夹具100进行第二次RFID读取并取走放到对应的加工设备对电极夹具100进行加工，传感器22感应到电极夹具被取走从而确定具体的开槽位置。工控机根据加工设备的运转进度，通过LED主板和具体的LED子板通过控制LED灯21的第二引脚来控制对应的LED灯显示红色。

当电极夹具100加工完毕并检验合格后，机械手对电极夹具进行第三次RFID读取并将电极夹具100放回开槽20的位置，传感器22感应到电极夹具100并确定具体的开槽位置，工控机根据工控机根据加工设备的运转进度，通过LED主板和具体的LED子板通过控制对应的LED灯21的第三引脚来控制LED灯显示绿色。

当机械手将开槽20处的加工完毕并检验合格的电极夹具进行第四次RFID读取并取走后(如取走进行电火花加工)，通过传感器确定具体的开槽位置，工控机根据加工设备的运转状态，可判断该开槽处无电极夹具，需要补充新的电极夹具，从而控制对应的LED灯21熄灭。

对于其他的产品，如模具、五金件等产品，在产品上安装有RFID标签后，通过料架显示其状态的原理同上所述，这里不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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