阅读说明：本技术 一种缓存与输送系统及方法 (Caching and conveying system and method ) 是由 梁思文 马涛 班永华 杨羲昊 张磊 孙茗妍 齐学会 于 2019-10-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种缓存与输送系统及方法,属于装备制造技术领域,目的在于通过系统的运行,实现混线生产条件下多品种零件工序间转运同时满足具备临时缓存的功能。系统,包括托盘、定位工装、固定工位、控制模块；托盘上放置定位工装,托盘上具有芯片；定位工装能够满足多种零件的暂存,不同工装兼容零件种类不同,一种零件放置在一类工装上；定位工装包括定位工装A、B；固定工位具有读写头,能够读取芯片信息,对芯片写入信息；读取和写入的信息分别为：在托盘上的定位工装是否空闲和定位工装上的零件身份信息；控制模块,该方法包括步进模式和快速选位模式两种控制内容。通过系统的运行,实现多品种产品混线自动化生产条件下产品工序间自动转运并具备临时缓存的功能,有效衔接上下游工序并进行自主选择判断流转方式,具有柔性强,自动化控制程度高等特点。(The invention discloses a caching and conveying system and a caching and conveying method, belongs to the technical field of equipment manufacturing, and aims to realize transfer among multiple kinds of parts under a mixed line production condition and meet the requirement of having a temporary caching function through operation of a system. The system comprises a tray, a positioning tool, a fixed station and a control module; a positioning tool is placed on the tray, and the tray is provided with a chip; the positioning tool can meet the temporary storage of various parts, different tools are compatible with different parts in different types, and one part is placed on one type of tool; the positioning tool comprises a positioning tool A, B; the fixed station is provided with a read-write head which can read chip information and write information into the chip; the information read and written are: whether a positioning tool on the tray is idle or not and part identity information on the positioning tool; the control module, the method includes two kinds of control content of step mode and fast bit selection mode. Through systematic operation, realize the automatic transfer of product process under the mixed line automatic production condition of many varieties product and possess the function of temporary buffer memory, effectively link up the low reaches process and carry out the autonomous selection to judge the circulation mode, have characteristics such as flexible strong, degree of automation height.)

一种缓存与输送系统及方法

技术领域

本发明属于装备制造技术领域，涉及一种缓存与输送系统及方法。

背景技术

现有输送装置主要由辊道或传送带、控制托盘等部件组成，与输送装置控制系统集成组成输送系统。将输送的物品放置在辊道或传动带上或者上面的托盘上，通过系统将产品输送至指定位置。系统广泛应用于物流、工业自动化制造等行业的物品输送过程中。

目前主流的辊道传送装置仅仅起到物品传送功能，无法实现混线生产条件下物品缓存及产品传送。

发明内容

本发明提供一种缓存与输送系统及方法，目的在于通过系统的运行，实现混线生产条件下多品种零件工序间转运同时满足具备临时缓存的功能。同时根据实际情况，系统通过控制模块的控制，自主选择和判断控制模式。

一种柔性缓存与输送系统，包括托盘、定位工装、固定工位、控制模块；托盘上放置定位工装，托盘上具有芯片；定位工装能够满足多种零件的暂存，不同工装兼容零件种类不同，一种零件放置在一类工装上；定位工装包括定位工装A、B；固定工位具有读写头，能够读取芯片信息，对芯片写入信息；读取和写入的信息分别为：在托盘上的定位工装是否空闲和定位工装上的零件身份信息；控制模块，包括步进模式和快速选位模式两种控制内容；

1)步进模式

包括上游工序机械手放料和下游工序机器人取料两个环节：

A上游工序机械手放料

A1)在机械手放置零件前，每个托盘的芯片上都已写上定位工装是否空闲及存放零件信息；当托盘流转至上游固定工位时，控制读写头读取托盘的芯片信息，判断定位工装A、B是否空闲；

A2)若定位工装A、B都是空闲状态，则控制模块接收到上游工序的零件下料信息并判断应该放在定位工装A还是B上，控制模块控制机械手将该零件放置在对应的工装上；放好零件后，控制模块控制读写头将已经放置零件的对应工装和零件种类信息，写入芯片；

A3)若定位工装A、B有一个空闲，读写头读取托盘芯片的零件信息，控制模块通过读写头读取芯片信息，判断空闲工装类别是否与零件下料零件信息对应；若对应，控制机械手把零件放在空闲工装上，控制读写头将零件位置和种类信息写入托盘芯片上；若不对应，则不放置零件，托盘继续向下流转；

B下游工序机器人取料

B1)在机器人抓取零件前，控制模块获取下游工序的需求，即需抓取零件种类信息，且每个托盘的芯片上都已写上定位工装是否空闲及存放零件信息；当托盘流转至下游固定工位时，控制模块控制读写头通过读取托盘上芯片信息，判断工装A、B是否空闲；

B2)若定位工装A、B空闲，则托盘向下流转；

B3)若定位工装A、B上有一个零件，读写头读取芯片的零件信息，控制模块通过读写头读取托盘芯片信息，判断零件类别是否与需抓取零件信息相同，若相同，则控制模块控制机器人抓取该零件；若不同，则托盘向下流转；

B4)若定位工装A、B上均有零件，则根据读写头读取托盘芯片上的零件信息，控制模块通过读写头读取托盘芯片信息，判断零件是否与需抓取的零件信息相匹配；若匹配，则控制模块控制机器人从对应工装上抓取对应零件，抓走零件后，控制读写头将对应工装空闲的信息写入托盘芯片，托盘向下流转；

2)快速选位模式

托盘的流转根据机械手和机器人的需求按照下述三种情况执行：

A上游工序机械手要放料，而下游工序机器人不需要取料

A1)前期每个托盘的芯片上都已写上定位工装是否空闲及存放零件信息，读写头读取芯片信息；

控制模块获取信息：定位工装A和B都空闲、定位工装A或B空闲、与托盘上要放置零件信息，并判断上游定位工位处的下述条件：

不满足放料条件：托盘上的要放置的零件对应的工装上已经有零件；

满足放料条件：托盘上的要放置的零件对应的工装上空闲；

若不满足放料条件：则该托盘向下流转，下一个进入固定工位的托盘再次判断；

A2)若满足放料条件，按照1)步进模式的“A上游工序机械手放料”中的A2)或A3)内容进行；

B下游取料机器人需要取料，而上游工序机械手不需要放料

B1)前期每个托盘芯片上都已写上定位工装是否空闲及存放零件信息，读写头读取托盘芯片的信息；

控制模块获取信息：定位工装A和B均有零件、定位工装A或B上有零件，与托盘上要放置的零件信息对应；

控制模块判断下游定位工位处的下述条件：

不满足取料条件：托盘上的要放置的零件对应的工装上空闲；

满足取料条件：托盘上的要放置的零件对应的工装上已经有对应零件；

若不满足取料条件，则该托盘向下流转，下一个进入固定工位的托盘再次判断，以此类推。

B2)若满足取料条件，按照1)步进模式的“B下游工序机器人取料”的B3或B4内容运行；

C上游工序机械手和下游工序机器人同时需要取放零件

C1)取、放料处的读写头分别读取托盘信息，若同时满足抓放料条件和满足取料条件，则控制模块控制上游工序机械手按照1)步进模式的“A上游工序机械手放料”之A2)或A3)内容运行；控制模块控制下游工序机器人按照1)步进模式的“B下游工序机器人取料”的B3)或B4)内容运行；

C2)取、放料处的读写头分别读取托盘信息，若上游工序机械手处满足放料条件而下游工序机器人处不满足取料条件，则控制模块控制机械手按照1)步进模式的“A机械手放料”的A2)或A3)内容运行；机器人暂时等待，待机械手完成放料，控制模块继续控制托盘流转；

C3)取、放料处的读写头分别读取托盘信息，若上游工序机械手处不满足放料条件而下游工序机器人处满足取料条件，则控制模块控制机器人按照1)步进模式的“B下游工序机器人取料”的B3)或B4)内容运行；机械手暂时等待，待机器人完成取料，控制模块继续控制托盘流转；

C4)取、放料处的读写头分别读取托盘信息，若不满足抓放料条件和不满足取料条件，则控制模块控制托盘继续流转；

C5)当上游工序机械手和下游工序机器人取放料时间间隔不明显，呈一前一后时，按照先到托盘等待，使其满足C1)发生条件，按照C1)的内容运行。

进一步地，B4)若不匹配，则托盘向下流转。

进一步地，上游定位工位为左侧定位工位。

进一步地，下游定位工位为右侧定位工位。

进一步地，还包括输送线体，托盘随着输送线体流转。

进一步地，若上下游工序没有放料或取料的需求，输送线体按照设定好的前进、停止、前进节律运行，否则，按照要求或者顺序进行A上游工序机械手放料和下游工序机器人取料环节

一种柔性缓存与输送方法，其特征在于，包括步进模式和快速选位模式两种控制内容；

1)步进模式

输送线体按照设定好的前进、停止、前进节律运行过程中，包括上游工序机械手放料和下游工序机器人取料两个环节；

A上游工序机械手放料

A1)在机械手放置零件前，每个托盘的芯片上都已写上定位工装是否空闲及存放零件信息；当托盘流转至上游固定工位时，控制读写头读取托盘的芯片信息，判断定位工装A、B是否空闲；

A2)若定位工装A、B都是空闲状态，则获取到上游工序的零件下料信息并判断应该放在定位工装A还是B上，控制机械手将该零件放置在对应的工装上；放好零件后，控制读写头将已经放置零件的对应工装和零件种类信息，写入芯片；

A3)若定位工装A、B有一个空闲，读写头读取托盘芯片的零件信息，通过读写头读取芯片信息，判断空闲工装类别是否与零件下料零件信息对应；若对应，控制机械手把零件放在空闲工装上，控制读写头将零件位置和种类信息写入托盘芯片上；若不对应，则不放置零件，托盘继续向下流转；

B下游工序机器人取料

B1)在机器人抓取零件前，获取下游工序的需求，即需抓取零件种类信息，且每个托盘的芯片上都已写上定位工装是否空闲及存放零件信息；当托盘流转至下游固定工位时，控制读写头通过读取托盘上芯片信息，判断工装A、B是否空闲；

B2)若定位工装A、B空闲，则托盘向下流转；

B3)若定位工装A、B上有一个零件，读写头读取芯片的零件信息，控制模块通过读写头读取托盘芯片信息，判断零件类别是否与需抓取零件信息相同，若相同，则控制机器人抓取该零件；若不同，则托盘向下流转；

B4)若定位工装A、B上均有零件，则根据读写头读取托盘芯片上的零件信息，判断零件是否与需抓取的零件信息相匹配；若匹配，则控制机器人从对应工装上抓取对应零件，抓走零件后，控制读写头将对应工装空闲的信息写入托盘芯片，托盘向下流转；

2)快速选位模式

托盘的流转根据机械手和机器人的需求按照下述三种情况执行：

A上游工序机械手要放料，而下游工序机器人不需要取料

A1)前期每个托盘的芯片上都已写上定位工装是否空闲及存放零件信息，读写头读取芯片信息；

获取信息：定位工装A和B都空闲、定位工装A或B空闲、与托盘上要放置零件信息，判断上游定位工位处的下述条件：

不满足放料条件：托盘上的要放置的零件对应的工装上已经有零件；

满足放料条件：托盘上的要放置的零件对应的工装上空闲；

若不满足放料条件：则该托盘向下流转，下一个进入固定工位的托盘再次判断；

A2)若满足放料条件，按照1)步进模式的“A上游工序机械手放料”中的A2)或A3)内容进行；

B下游取料机器人需要取料，而上游工序机械手不需要放料

B1)前期每个托盘芯片上都已写上定位工装是否空闲及存放零件信息，读写头读取托盘芯片的信息；

控制模块获取信息：定位工装A和B均有零件、定位工装A或B上有零件，与托盘上要放置的零件信息对应；

控制模块判断下游定位工位处的下述条件：

不满足取料条件：托盘上的要放置的零件对应的工装上空闲；

满足取料条件：托盘上的要放置的零件对应的工装上已经有对应零件；

若不满足取料条件，则该托盘向下流转，下一个进入固定工位的托盘再次判断，以此类推。

B2)若满足取料条件，按照1)步进模式的“B下游工序机器人取料”的B3或B4内容运行；

C上游工序机械手和下游工序机器人同时需要取放零件

C1)取、放料处的读写头分别读取托盘信息，若同时满足抓放料条件和满足取料条件，则控制模块控制上游工序机械手按照1)步进模式的“A上游工序机械手放料”之A2)或A3)内容运行；控制模块控制下游工序机器人按照1)步进模式的“B下游工序机器人取料”的B3)或B4)内容运行；

C2)取、放料处的读写头分别读取托盘信息，若上游工序机械手处满足放料条件而下游工序机器人处不满足取料条件，则控制模块控制机械手按照1)步进模式的“A机械手放料”的A2)或A3)内容运行；机器人暂时等待，待机械手完成放料，控制模块继续控制托盘流转；

C3)取、放料处的读写头分别读取托盘信息，若上游工序机械手处不满足放料条件而下游工序机器人处满足取料条件，则控制模块控制机器人按照1)步进模式的“B下游工序机器人取料”的B3)或B4)内容运行；机械手暂时等待，待机器人完成取料，控制模块继续控制托盘流转；

C4)取、放料处的读写头分别读取托盘信息，若不满足抓放料条件和不满足取料条件，则控制模块控制托盘继续流转；

C5)当上游工序机械手和下游工序机器人取放料时间间隔不明显，呈一前一后时，按照先到托盘等待，使其满足C1)发生条件，按照C1)的内容运行。

本发明的技术效果是：

柔性缓存与输送装置能够满足多品种产品混线生产的输送和缓存要求。

柔性缓存与输送装置具备步进式和快速选位两种控制模式。

本发明优点在于，通过系统的运行，实现多品种产品混线自动化生产条件下产品工序间自动转运并具备临时缓存的功能，有效衔接上下游工序并进行自主选择判断流转方式，具有柔性强，自动化控制程度高等特点。

附图说明

图1本发明的一种缓存与输送系统示意图。

具体实施方式

本发明的系统，输送线呈平面闭环流转布局，标准段由减速电机、工位阻挡器、工位开关、线体、支腿、棍道防护罩等组成。拐角处配备回转台。根据实际需求在线同时流转多个转运托盘，托盘在缓存线循环流转，线上设置阻挡器，根据程序指令，托盘要么直接通过，要么碰阻挡器停止。在机械手抓取工位处，设置一套举升定位机构，托盘停止后可对托盘进行精确定位，方便机械手、机器人抓取零部件。

一种柔性缓存与输送系统，通过系统的运行，实现将产品多种零部件工序间转运并具备临时缓存功能。该柔性缓存与输送系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统包括输送线、转运托盘、托盘固定工位、摆渡小车、举升定位机构等；软件系统实现输送线控制和控制模式选择等功能。

该柔性缓存与输送系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统包括输送线、转运托盘、托盘固定工位、摆渡小车、举升定位机构等；软件系统实现输送线控制和控制模式选择等功能。

系统输送线呈平面闭环流转布局，标准段由减速电机、工位阻挡器、工位开关、线体、支腿、棍道防护罩等组成。拐角处配备回转台。根据实际需求在线同时流转多个转运托盘，托盘在缓存线循环流转，线上设置阻挡器，根据程序指令，托盘要么直接通过，要么碰阻挡器停止。在机械手抓取工位处，设置一套举升定位机构，托盘停止后可对托盘进行精确定位，方便机械手、机器人抓取零部件。线上采用倍速链输送辊道，输送线整体采用模块化组装结构，故便于拆装、维修和更换；输送线的传动部件采用全密封型式，线体链轮及轮轴等传动构件全封闭；输送线的上表面其余部分和侧面均需加护板遮盖输送线线体，以防止螺栓等小零件掉落，并保证装配线便于维修；滚道盖板紧固螺钉防锈处理，具有一定刚度，电磁阀、气缸等要求尽量布置在线体外面，易于维修；线体支腿采用矩形钢管，支腿设有调整支脚，地脚板与基础采用膨胀螺栓固定，能够调整线体高度；电机功率留有20％以上的富余量，长期使用能达到热平衡，避免过热、跳闸的现象；线体轨道接头应平滑一致；输送线配置2个以上急停开关用于本线的控制，急停开关分散布置，便于人工操作，同时配备1个全线启动开关；输送线拐角处配备回转台。根据实际需求在线同时流转多个转运托盘，托盘在缓存线循环流转，线上设置阻挡器，根据程序指令，托盘要么直接通过，要么碰阻挡器停止。在机械手抓取工位处，设置一套举升定位机构，托盘停止后可对托盘进行精确定位，方便机械手、机器人抓取零件。

流转托盘上配备A、B两个或多个已精确定位的工装，托盘上具有能够写入信息的读写头和芯片。

在柔性缓存与输送系统采用智能制造的设计思想，在实现转运、缓存功能要求的前提下，满足布局规划合理、上下游工序集成等原则。流转托盘在与上游工序对接的托盘固定工位上接收上游工序机械手抓取的零部件后，在由减速机驱动的输送线上流转，每个托盘行进到一定位置会有阻挡器限位，并感应托盘的到位与离开，托盘到位有定位机构对其精确定位。输送线由PLC系统控制，按照逻辑程序自动控制，既可步进运行，又可快速选位停止，适应上游工序完工缓存的需要和下游工序机械手目标锁定抓取的需要。

本发明的柔性缓存与输送系统的运行，包括如下步骤：

1)上游工序机械手放料至流转托盘；

2)流转托盘在缓存线上流转；

3)下游工序机器人从流转托盘上取料。

上述步骤2)中运行方式如下：

缓存线具备步进式控制模式和快速选位控制模式两种：

21)步进控制模式

缓存线输送装置按照强制步进的模式，按照节律前进、停止、前进。在停止的等待时间：顺序进行下述两个环节。

A机械手放料

B下游工序机器人取料：

22)快速选位模式

缓存线输送装置由程序逻辑控制，自动选择托盘应该快速通过还是停止等待。即缓存输送线的流转是根据机械手和机器人抓取的需要，自动选择各个托盘应该处于的具***置，为变速非节律式流转模式。

在机械手或机器人非抓取的状态下，缓存输送线处于停止等待状态：

A当机械手要放料，而机器人(下游工序)不需要取料

B当机器人(下游工序)需要取料，而机械手不需要放料

C当机器人与机械手同时需要取放零件

进一步地，本发明的一种柔性缓存与输送系统，包括输送线体1、(流转)托盘2、定位工装3、(托盘)固定工位4、控制模块、机械手组成。

流转托盘2上配备A、B两个或多个已精确定位的定位工装，流转托盘上具有能够写入信息的芯片。读写头读取芯片的信息，对芯片写入信息。

定位工装3能够满足多种零件的暂存和上下游工序机械手和机器人的定位需求，不同工装兼容零件种类不同，一种零件智能放置在一类工装上。

(托盘)固定工位4上配备能够在流转托盘上读写托盘工装是否空闲和定位工装上的零件身份信息的部件。位于输送线体1上的放料、取料处。控制模块，按照步进式和快速选位两种控制模式控制系统运行。

1)步进控制模式

正常情况下缓存输送系统按照步进的模式运转，若上下游工序没有放料或取料的需求，控制模块会控制系统按照设定好的前进、停止、前进节律运行。期间，缓存系统会按照步进控制模式会出现上游工序机械手放料和下游工序机器人取料两个环节。

A上游工序机械手放料

A1)在机械手放置零件前，每个托盘芯片上都已写上定位工装是否空闲及存放零件信息。控制模块获取上游工序零件下料信息(放哪种零件)，控制机械手抓取对应零件，当流转托盘2流转至固定工位4时，读写头读取托盘芯片信息，判断定位工装A、B是否空闲。

A2)若定位工装A、B都是空闲状态，则根据接收到上游工序的零件下料信息(机械手抓取对应零件)判断应该放在工装A还是工装B上，控制模块控制机械手将该零件放置在对应的工装上；放好零件后，控制模块控制读写头将已经放置零件的对应工装和零件种类信息，写入芯片。

A3)若定位工装A或B有一个空闲，读写头读取托盘芯片的零件信息，控制模块通过读写头读取托盘芯片信息，判断空闲工装类别是否与放料零件信息对应。

若对应，控制模块控制机械手把零件放在空闲工装上，控制模块控制读写头将零件位置和种类信息写入托盘芯片上；若不对应，则不放置零件，托盘继续向下流转。

B下游工序机器人取料

B1)在机器人抓取零件前，控制模块获取下游工序的需求的应抓取零件种类信息，且每个托盘芯片上都已写上定位工装是否空闲及存放零件信息。当托盘2流转至固定工位4时，控制模块控制读写头通过读取托盘上芯片信息，判断工装A、B是否空闲。

B2)若定位工装A、B空闲，则托盘向下流转。

B3)若定位工装A或B上有一个零件，读写头读取的零件信息，控制模块通过读写头读取托盘芯片信息，判断零件类别是否与需抓取零件信息相同，若相同，则控制模块控制机器人抓取该零件；若不同，则托盘向下流转。

B4)若定位工装A、B上均有零件，则根据读写头读取托盘芯片上的零件信息，控制模块通过读写头读取托盘芯片信息，判断零件是否与需抓取的零件信息相匹配。若匹配，则则控制模块控制机器人从对应工装上抓取对应零件，抓走零件后，控制模块控制读写头将对应工装空闲的信息写入托盘芯片，托盘向下流转。

2)快速选位模式

自动选择托盘应该快速通过固定工位4还是停止在固定工位4等待，即托盘2的流转是根据机械手和机器人需求，自动选择托盘应该处于的具***置，为变速非节律式流转模式。该模式确定托盘应该通过固定工位4还是停止在固定工位4等待，即托盘2根据机械手需求，选择托盘应该处于的具***置

此时，机械手或机器人在非抓取完成状态(空闲)下，且缓存输送装置处于停止等待状态时。

A上游工序机械手要放料，而下游工序机器人不需要取料

A1)前期每个托盘芯片上都已写上定位工装是否空闲及存放零件信息，读写头读取托盘信息，控制模块获取信息：A和B都空闲或者A或B空闲且与要放置(下料信息)的零件信息；

控制模块判断左侧定位工位4下述两种情况：

不满足放料条件：托盘上的要放置的零件对应的工装上已经有零件；

满足放料条件：盘上的要放置的零件对应的工装上空闲；

若不满足放料条件：则该托盘向下流转，下一个进入固定工位的托盘再次判断，以此类推。

A2)若满足放料条，按照1)步进模式的“A机械手放料”之A2)或A3)的程序执行。

B下游取料机器人需要取料，而上游工序不需要放料

B1)前期每个托盘芯片上都已写上定位工装是否空闲及存放零件信息，读写头读取托盘信息，控制模块获取信息：A和B均有零件或者A或B上有零件，且与要放置的零件信息对应。控制模块判断右侧定位工位4下述两种情况：

不满足取料条件：托盘上的要放置的零件对应的工装上空闲；

满足取料条件：托盘上的要放置的零件对应的工装上已经有对应零件；

若不满足取料条件，则该托盘向下流转，下一个进入固定工位的托盘再次判断，以此类推。

B2)若满足取料条件，按照1)步进模式的“B下游工序机器人取料”之B3)或B4)的程序执行。

C上游工序机械手和下游工序机器人同时需要取放零件

C1)取、放料处的读写头分别读取托盘信息，若同时满足抓放料条件和满足取料条件，则控制模块控制(上游工序)机械手按照1)步进模式的“A机械手放料”之A2)或A3)的程序执行；控制模块控制(下游工序)机器人按照1)步进模式的“B下游工序机器人取料”之B3)或B4)的程序执行。

C2)取、放料处的读写头分别读取托盘信息，若上游工序机械手处满足放料条件而下游工序机器人处不满足取料条件，则控制模块控制机械手按照1)步进模式的“A机械手放料”之A2)或A3)的程序执行，机器人暂时等待，待机械手完成放料，控制模块继续控制托盘流转。

C3)取、放料处的读写头分别读取托盘信息，若上游工序机械手处不满足放料条件而下游工序机器人处满足取料条件，则控制模块控制机器人按照1)步进模式的“B下游工序机器人取料”之B3)或B4)的程序执行，机机械手暂时等待，待机器人完成取料，控制模块继续控制托盘流转。

C4)取、放料处的读写头分别读取托盘信息，若不满足抓放料条件和不满足取料条件，则控制模块控制托盘继续流转。

C5)当上游工序机械手和下游工序机器人取放料时间间隔不明显，呈一前一后时，按照先到托盘等待，使其满足C1)发生条件，按照C1)的程序执行。