柔性物流输送系统的设计
④
大连组台机床研究所 李德川
● _ - _ l _ 一
THl
摘要 舟绍我所开发设计的一套柔性生产线的主体——柔性物漉输送系统 ，该系统已正式投
产使用。 一
美键词：物流输送系统 。哩 托盘编码设计 象 ．
随着科学技术的飞速发展，产品的生产
越来越趋向于批量化、规模化 ，这就要求我们
的生产设备必须具有高教 自动化，以满足大
批量生产的需求；技术更新的速度越来越快 ，
产品更新换代的周期越来越短，所需要的生
产设备必须具有高教、高柔性 ，以适应多品种
生产的要求 ；同时，还必须具备可迅速调整的
能力，以适应新产品生产的需要。
传统的组合机床 、专用机床以及专用 自
动生产线等，它们的生产效率较高 ，但缺少柔
性，只适用于某一种工件或工序的生产。而
一 旦改换产品品种，轻者需要进行小规模技
改，重者大多数设备需更新换代 ，为此造成很
大的浪费。进入 80年代以来 ，人们开始普遍
重视开发适应大批量、多品种生产的高速加
工中心及大规模柔性生产线。我们开发设计
了一套柔性生产线 ，这里只分析生产线 的主
体——柔性物流输送系统。
1 物流输送系统
物流输送系统的任务是完成 9O／50摩托
车发动机壳体加工过程中有序智能输送的，
同时，应满足改型后的生产和混流生产的要
求 。输送能力按年产 20万套设计，生产节拍
为 0．9分钟／套。物流输送系统应保证 22台
不 同工序加工中心及辅助设备(清洗机、钳工
台等)的正常生产所需工件的供应 工件尺
寸为460×180×25O(mlilt)，工件重量为5奴 ，
上下料工位均为人工完成。工件由输送托盘
输送，输送托盘必须带有编码，物流系统可通
过编码来完成识别记忆工件种类、加工顺序、
全程跟踪、统计报表等功能。
2 输送系统流程设计
生产线中的 22台加工中心及辅助设备
共分 7道工序，完成工件的全部 加工过程。
由此可见，简单工序只需安排 l或 2台加工
中心，复杂或加工量较大的工序则安排多至
6台，以便使 每道工序的平均生产时问大致
相等。这样一来，就需要输送系统具有对工
件实现分散输送的功能。当一台加工中心有
工件时 ，输送系统就将工件送往同一工序 比
较空闲的加工中心；当该工序全部设备均有
工件时 ，工件就在含该工序的小循环中循环
等待，直至该工序有设备空闲下来为止。当
工件经过一道工序后 ，输送系统将 自动把工
件送往下一道工序的设备中去。如果工件在
循环中重新经过 已加工过的工序设备时．输
送系统可以判断出来。当在一个小循环中的
各工序均已加工完后，输送系统将 自动把工
件送往下一个小循 环，直至全部工序加工完
后，输送系统才通过大循环将工件直接送往
下料工位，至此全部生产过程完成。另外，由
于工件的品种不同，所需的加工工序也不同，
因此，输送系统需要判断工件该运往哪些设
备，并记忆已经经过哪些工序，越过不需要加
工的工序，实现智能有序输送 ，避免在循环中
与其它工件相混淆。详细流程见图 l。
1999年 第 9
维普资讯
(乡l-i
柔性物流输送系统的设计 f
大连组合机床研究所 李德 )11 1H仆变 i
摘要 介绍我珩开发设汁的一套柔性生产线的主体一一柔性结波边送系统‘革系统己正式投
产使用。
关键涌;哇坐翌哇旦控盘编码设计管BL 辛l电 ;qt号
随着科学技术的飞速发展，产品部生产
越来越趋离于推量化、规模化，这就要求我们
的生产设备必须具有高效自动化嘈以满足大
批量主产的需求;技术更新始速度越来越候，
产品更新换代的周绑越来越短、所需要的生
产设备必须具有高效、高柔糙，以适应多品种
生产的要求;饲町，还必须具备可迅速满整部
能力哩以适应新产品生产的需要2
传统部组合抗床、专用机床以及专用启
动生产线等，它们的生产效率校寓，但缺少柔
性，只适用于某一种工件或工序的生产。蒲
-!!改换产品品种，轻者需要进行小规模技
改嘈重者大多数设备需更新换代嘈为此造成很
大的浪费。进人 80 年代以来，人们开始普遍
重摆开发适应大批量当多品种生产的高速细
工中心及大规模柔位生产线。我们开发设计
了一套柔性生产线，这里只分析生产线的主
体 柔性物流输送系统。
1 物流输送系统
物流输送系统的任务是完成 90/50 摩托
车发动机壳体加工过程中有序智能输送的，
同际，应满足玫型后的生产和混流生产的要
求。输送能力按年产 20 万套设计，生产节拍
为队9 分掉/套s 物流输送系统应保证 22 台
不同工序加工中心及辅助设备{清洗貌，、钳工
台等)的正常生产所需工件的供应。工件尺
寸为 460 x 180" 250( mm) .工件重量为 5汪辜，
上下料工位均为人工完成G 工件由输送托盘
1999年第9魏
输送，输送托盘必须带有编码，串串流系统可通
过编码来完成识到记忆工件种类、加工赈序、
全程跟踪、统计报表等功能c
2 输送系统流程设计
生产线中的 22 台加工中心及辅助设备
共分 7 道工序，完成工件的全部加工过程。
由此可见，药单工序只需安排 1 或主台加工
中心，复杂或加工量按大的工序则安排多至
6 台，以便使每道工序的平均生产财 i泻大致
梧等功这样一来，就需要输送系统具有对工
件实现分散输送始功能。当一台掘工中心有
工件树，输送系统就将工件送往同一工序比
校空弱的1Ju工中，心:当该工序全部设备均有
工件时，工件就在含该工序的小循环中循环
等持哩直至该工序有设备空闲下来为止。当
工件经过一道工序后，输送系统将启动把工
件送往下一道工序的设备中去。如果工待在
循环中重新经过己却工过的工序设备时，输
送系统可以判断出来。当在一个小循环中局
各工序均已加工完后，输送系统将自动把工
件送往下一个小循环，直至全部工序加工完
后，输送系统才通过大循环将工件直接送往
下料工位，至此全部生产过程完成。另外，也
子工件的品种不同，所需割草E工工序也不同，
因此，输送系统需要判断王件该运往哪些设
备，并记忆已经经过哪些工序，越过不需要加
工的工序，实现警能有序输送，避免在循环中
与其艺工件相草草捕。详细流程见图 10
7
3 托盘编码设计
输送系统对工件的识别有两种方案：一
种是直接识别工件，也就是在每个工件上加
上识别编码，然后依靠读码装置去识别。需
要增加贴码工序，条形码在工件上的位置不
易安排 ，且成本较高。另一种是通过识别托
盘，间接地识别工件。识别托盘的方法比较
多，也容易实现，如采用条形码、磁性编码等
但这些编码方式成本均较高，而且在工业中
应用也不稳定可靠。因此 ，我们专门设计了
一 种机械编码，依靠无触点开关识别编码条，
读出托盘编号。这种读码方式直观、可靠 ，成
本很低，只需要两根钢质编码条及两个无触
点开关便可实现，完全可以满足设计需要。
机械编码的原理是利用二进制方法来实
现的。编码分为两部分 ，即位码和数码。位
码是根据托盘数量确定出所需二进制位数，
如64个 托盘需要位数的计算 方法是 2 =
64，因此需要 6位。位码 在这 6位均设 为
“1”，它的作用是为数码确定位数位置的。数
码是托盘实际编号的记录码，它与位码的位
数相等 ，且互相对应。数码的编制采用二进
制方法设计，如 25号托盘为“001101”。这里
所谓“1'’，即指无触点开关可以检测到信号，
而“0”则指无触点开关检测不到信号。具体
检测方法是 ，当位码开关读到“l”时，检测该
位的数码是“0”还是⋯1’，各位位置依此类推。
读完全部位数后，送往计算机转化成十进制，
则可以显示 出托盘的具体编号，读码过程完
成 这里需要说明的是 ：工件种类的识别，是
在人工上料后 ，按动相应按钮；或不同种类工
件在不同位置上料，这样计算机便可以记忆
托盘上是哪一种工件，并调用相应的工序安
排．对该工件进行智能有序输送。
4 输送线设计
为了满足工件的智能有序输送 ，使工件
不在线上积压而阻碍其它托盘的通过，根据
输送线流程安排 ，我们把输送线设计成水平
图 1 物流输送系统流程 图
循环布局，使工件始终在线上循 环流动。另
外 ，为了减少工件在线上的空循环距离 ，将输
送线分为三个小循环，每个循环中安排适 当
数量的工序和设备 ，使工件在不能正常在线
加工的情况下，可以在小循环中循环等待 ，从
而减少空循环 ，节省时间，详见图 2。
8 组合机床与 自动化加工技术
维普资讯
3 托盘编码设计
输送系统对工件的识别有两革中方案:一
种是直接识别王件，也就是在每个王件上加
上识别编码，然后依靠读码装置去识别。需
要增加贴码工序哩条形码在工件上的位置不
易安排，旦成本较高。另一种是通过识到托
盘，间接地识到工件。识到托盘的方法比较
多，也容易实现，如采用条形码、磁性编码等c
但这些编码方式成本主每较高，而且在工业中
应用也不稳定可靠o jZ;J此雹我们专门设计了
一种机械编码.依靠元触点开关识点4编码条，
读出托盘编号。这革中读码方式主观、可靠雹成
本很低，只需要两根钢主主编码条及两?元触
点开关便可实现，完全可以满足设计需要a
机械编码约原理是利用二进制方法来实
现剖c 编码分为两部分，即位码和数码a 位
码是根据托盘数量确定出研需二进制位数譬
如岳4 个托盘需要位数的计算方法是 26 =
斜，jZ;J此需要岳位。位码在这岳位均设为
"1""它的作用是为数码确定位数位置的r 数
码是托盘实际编号灼记录码，它与位码约位
数相等咱旦互相对应。数码部编制采用二进
带I方法设计，主ß 25 号托盘为‘飞DOl1Ol" 0 这里
所谓 ...l..~ I!P指元触点开关可以检混到信号，
而"O"~J指元触点开关检测不到信号。具体
检测方法是.当位码开关读到"tna幸，检测该
位的数码是‘刀"还是"'1" 司各位位置依此类推。
读完全部位数后，送往计算机转化成十进秘宅
周j可以显示出托盘的具体编号.读码过程完
成c 这里需要说明码是:工件种类的识剔，是
在人工上娓后，按动摇应按钮;或不饲种类工
件在不向位置上科，这祥计算机便吁以记忆
托盘上是哪一种王件，并调黯相应的工序安
排，苦苦该工{车进行智能有序输送。
4 输送钱设计
为了满足王件灼智能有序输送，使王件
不在线上积压而阻碍其它托盘的通过，根据
输送线流程安排，我们把输送线设计成水平
8
N
=lIA=l:X=
N
X=l 工每主
N
A=A+1
捋=问+1
z ,
图 l 物流输送系统撞程图
循环布局，使工件始终在线上循环流动。另
外，为了减少工件在线上的空循环距离，将输
送线分为三个小循环，每个循环中安排适当
数量的工萍和设备，使工件在不能正常在线
加工的情况下，可以在小循环中循环等待，从
丽减少空循环，节省时间，详见图 20
望合抗F苦与启动化拥工技术
输送线的主体输送部分，采用差速链传动
及输送。占用空间小，中间传动机构少，差速
链在挡隔料工位可 打滑，对托盘不会产生摩
擦，安全可靠，成本较低。支撑导向部分采用
差速链专用铝型材 ，便于装配和运输。铝型材
四周带有 T型安装槽，可以安装挡隔料机构、
按钮盒、开关等附件 移行机采用电动滚筒做
动力输送机构，电动滚筒是一种把减速机直接
做在滚筒内的专用输送部件 ，设计精巧，便于
安装，寿命和可靠性均很高，只是价格稍贵。
电动滚筒垂直于主线分布 ，配台升降机构，抬
起工件和托盘，电动滚筒转动，便可 实现工
件的移行、转向功能。
5 计算机管理系统
该套物流输送系统采用了计算机进行总
体监控及管理 。托盘的智能有序输送 ，有无
料判断、工序判断、工位判断 、循环管理等功
能均是靠计算机实现的。此外 ，计算机系统
还具有产量统计与查询 、故障记录与查询 、工
件加工的工序及 工位查询 、生产过程全线动
态监视 、加工中心刀具寿命管理 、机床状态显
示等功能。管理系统 的硬件配 置采 用 IBM
PC兼容 机，CPU 在 386 上 ，内存 4M
上，硬盘 100M 以上，带有 串行通讯 接口，输
入设备包括鼠标和键盘 ，输 出设备有显示器
及打印机等。系统 软件是在通用 Microsoft
Windows操作系统环境下运行，采用多任务 、
多窗口设计 ，中文提示、中文输入 ，数据库采
用 MicrosoftAccess格式．系统 自动维护。屏
幕上所显示的窗 口都是可见的执行程序，主
控程序 菜单驱动 ，各选项功能都配 随机
帮助 ，便于用户操作和使用。系统各项功能
启动时均具有 口令保护，最多有三次口令输
错重输的机会 ，否则 系统认 为用户无权进入
所需要的功能。系统对用户所需的各项功能
均采用了不同的窗 口显示，界面友好 ，便于人
机对话．操作简单方便。该系统 配以必要的
电控设备，便可实现对整个柔性生产线的管
理和控制 ，并可 定期打印出用户所需的 日
1工位●号#戒角M-A一×
其中 ：M艏 耳●．j A舡 序■● ×为椒庳●
己0 协玳
图 2 物流输送系统平面布置图
报表 、周报表及月报表等。
高效、高柔性智能物流输送系统已正式投
产使用，并获得机械工业部“科技进步一等奖”。
挛德川 男 1970年生。工程师。邮编 ：116033
(本文 1999年 4月 27日收到)(编辑 王绍缸 )
1999年 第 9
维普资讯
该套物流输送系统采用了汁算机进行总
体监控及管理。托盘的智能有ff输送.在元
科判断电工穿判断、工位判断、循环管理等功
能均是靠计算机实现的。此外，计算机系统
还具有产量统计与查词、故障记录与查询、工
件加工的工序及工俭查询、生产过程全线动
态监视、加工中心万具寿命管理、挠床状态显
示等功能c 管理系统的硬件配置采用 IBM
PC 兼容机， CPU 在 386 以上，内存 4M 以
上，硬盘 Hì邸M 以上，带有串行通讯接口，输
人设备包括鼠标和键盘.输出设备有显示器
及打邱税等。系统软件是在通用 Micro:阳ft
Wíndo响操作系绞环境下运行.采用多任务、
多窗口设计，中文提示、中文输入.数据库采
用 MìcI'O'田hA且ξ55 格式，系统自动维护 c 苦寻
幕上所显示的窗口都是可见的执行程序，主
控程序以菜单驱动，各选项功撞都配以随机
帮助，便于用户操作和使用。系统各项功能
启动盟主均具有口令保护.最多在三汶口令输
错重辖的机会，否则系统认为用户元极进入
所需要的功能。系统对用户所需饱各项功能
沟采用了不羁的密口显示，界面友好.便于人
貌对话，操作简单方便。该系统配以必要的
电控设备，便可实现对整个柔佐生产线的管
理和控棍，并可以定期打印出用户所霉的日
1999年第9期
画面
)EBBBBBEBB
岳阳
E
输送线的主体输送部分哩采用差速链传动
及输送。占用空间小，中间传动机构少，差速
链在结隔料工位可以打滑，对托盘不会产生摩
擦，安全可靠，成本较低。支撑导冉部分采用
差速链专用铝型转.便于装配和运输。铝型材
归属带有 T 型安装槽嘻可以安装挡野草草斗机构、
按钮盒、开关等黠件ι 移行事t采用电动滚需做
动力输送机构，电动滚筒是 静把减速机直接
徽在滚筒内的专题输送部件，设lt精巧，便于
安装‘寿命和可靠性均很高，只是价格稽贵。
电动滚荫垂直于主线分布.配合升烽机构电抬
起工件和托盘.电动滚街转动，便可以实现工
件的移行、转向功能a
计算机管理系统5
谭震
1 工佳'哥棉戎.lb M-A-X
,1t,'I' ，树章篝尊羹+j A量工寿羹帚~X 盘根靡'嘈3
20仰工帕
lE 2 物理E输送系统子画布置茵
报表、题报表及月报表等c
高效、离柔性智能物流输送系统己正式投
产使用.并获得锐械工业部"科技进步等奖"。
章植JII J毒，1970 年生s 工程师2 都编 :11由33
〈本文 1999 年 4 月 2 日敬重1)(编辑至缉缸}
亨
