專利名稱：用于從托盤上的工件裝配模塊的裝配單元及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝配單元，該裝配單元適于從托盤(pallet)上的工件裝配模塊，并且包括若干托盤站，托盤可定位在托盤站處，其中至少部分托盤站以裝配站的形式實現(xiàn)以用于對托盤上的模塊進行裝配工作，并且包括用于在托盤站之間輸送托盤的至少一個輸送裝置。
背景技術(shù)：
例如，從DE 195 04 457 A1可知這種裝配單元，即裝配線。
為了從工件裝配模塊，例如從軸、軸承、齒輪、環(huán)封等裝配變速器，工件被以一定的順序輸送到模塊并被裝配。在這種情況下，手動裝配工作(由工人進行)通常與自動裝配工作(由機器進行)交替進行。
在現(xiàn)有技術(shù)中，裝配線用于模塊的裝配。這種裝配線包括傳送帶，例如摩擦型滾子輸送器或帶容器，托盤在該傳送帶上輸送。模塊被定位在托盤上。裝配站沿傳送帶布置。傳送帶具有固定的傳送方向，以便使托盤以特定順序通過裝配站。在各裝配站之間的傳送帶段用作局部緩沖區(qū)。然而，這些局部緩沖區(qū)由于所要求的地板空間而僅具有小的容量。
在這些裝配線中，多數(shù)裝配站經(jīng)歷長的不進行裝配工作的空閑時間。僅具有最長裝配周期的裝配站才在全負荷下操作。這導致裝配線中的“瓶頸”。裝配線還相對缺乏柔性。裝配線的設(shè)計由裝配站的空間順序限定，此空間順序用于實現(xiàn)單個模塊的一定的裝配順序。如果模塊改變，則必須修改裝配線，或者甚至重組裝配站。
從DE 195 04 457可知一種模塊化裝配線系統(tǒng)。在這種情況下，托盤在具有固定輸送方向的循環(huán)傳送帶上輸送。裝配站圍繞傳送帶布置，其中每個裝配站的特點在于其自身的送入和送出段，該送入和送出段用于將單個托盤從循環(huán)傳送帶輸送到相應(yīng)的裝配站，并且反之亦然。在該模塊化裝配線系統(tǒng)中，可獨立于對托盤上的模塊進行的工作順序而選擇裝配站的空間順序。
然而，所述模塊化裝配線系統(tǒng)的缺點是借助循環(huán)傳送帶將托盤從裝配站輸送到裝配站非常耗時。另一個缺點是大量托盤在傳送帶上循環(huán)并且這是該裝配線系統(tǒng)的操作所必需的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種裝配單元，在該裝配單元中可獨立于裝配站的空間布置裝配模塊，其中裝配單元還需要更少的托盤，并且可以更迅速地實現(xiàn)托盤從裝配站到裝配站的輸送。
在開始所述類型的裝配單元中，根據(jù)本發(fā)明是如此實現(xiàn)該目的的，即，輸送裝置以三軸模塊(triaxial module)的形式實現(xiàn)，該三軸模塊能夠?qū)蝹€托盤從裝配單元內(nèi)的任何托盤站輸送到裝配單元內(nèi)的任何其它未占用的托盤站。
所發(fā)明的裝配單元包括多個托盤站。托盤站位于裝配單元內(nèi)，在裝配單元的正常操作期間，即不僅在托盤的輸送期間，托盤都定位在托盤站處。托盤站以例如手動裝配站、自動裝配站、半自動裝配站和緩沖區(qū)等的形式實現(xiàn)。術(shù)語托盤是指用于工件或模塊的任何類型的搬運器，尤其是其中設(shè)有可移動的部分以用作用于待裝配工件或模塊的裝配輔助。托盤能夠在三軸模塊的幫助下改變它們的托盤站。為此目的，三軸模塊行進到托盤的初始托盤站，拾起托盤，行進到目的托盤站并且放下托盤。
與在現(xiàn)有技術(shù)中使用的循環(huán)傳送帶相比，三軸模塊能夠?qū)⑼斜P從任何托盤站直接輸送到任何其他托盤站。根據(jù)本發(fā)明，如果輸送裝置即三軸模塊在輸送期間不斷縮短到目的地的空間距離，則直接地進行輸送。如果在從初始托盤站到目的托盤站的輸送期間托盤在中間到達另一個托盤站(諸如裝配站)，則在本發(fā)明的意義上將不直接進行輸送。
因此借助三軸模塊的輸送特別快地進行。為了獲得特別高的輸送速度，三軸模塊可設(shè)有直線馬達，該直線馬達具體用于沿主要輸送方向前后移動三軸模塊。根據(jù)本發(fā)明，在兩個托盤站(諸如裝配站)之間可實現(xiàn)1秒或更短的輸送時間，其中手動裝配站處的裝配時間通常達到20-60秒，而自動裝配站處的裝配時間通常達到5-10秒。由于該類型的輸送，在本發(fā)明的裝配單元中僅占用一個當前位于三軸模塊中的托盤。
另一方面，三軸模塊使得可以在輸送期間特別好地控制托盤的加速度；加速度不由傳送帶上的摩擦過程限定。這防止了脈沖作用在托盤和它們的模塊上，并且消除了傾斜的危險。
托盤站——具體地是裝配站——通常布置成平行于輸送模塊的主要輸送方向的一行。主要輸送方向通常水平地并且直線地(X方向)延伸，但也可以以上升、下降和/或弧形方式實現(xiàn)，或具有弧形段。三軸模塊也可在兩個其他方向上移動，通常在豎直方向(Z方向)上和在橫向于主要輸送方向的水平方向(Y方向)上。在Y方向上的移動使得可以訪問布置在平行于主要輸送方向的一行中的托盤站。原則上可以獨立于其他軸向方向的位置或移動進行在軸向方向(X，Y，Z)中的任意一個方向上的三軸模塊的運動。三軸模塊有利地具有NC或CNC控制(CNC計算機數(shù)字控制；NC數(shù)字控制)。
三軸模塊使得托盤能以任意順序訪問托盤站(具體是裝配站)。裝配單元因此在托盤上的模塊的裝配中可用于裝配站的任意順序，而無需修改?？蓛H借助軟件建立并控制托盤的裝配順序。
在這種情況下，尤其可以用相同裝配單元(即，或者相繼地或者同時地)處理分別承載不同模塊并因此具有不同裝配順序的不同類型托盤，而不需要修改。
另外，本發(fā)明的裝配單元使得可以在托盤上的模塊的裝配順序中訪問相同的裝配站若干次，并且可以在該裝配站處分別進行不同的裝配順序。因此，可提高該裝配站的能力利用率。這對于裝配站是有利的，在該裝配站中與其余裝配站相比裝配周期較短，尤其是諸如連接裝置和擠壓的自動裝配站。有利的是將在裝配順序期間訪問若干次的托盤站(具體地是裝配站和緩沖區(qū))布置在裝配單元的中心位置處，以便保證可以最短和最快訪問。
在本發(fā)明的上下文中，計算機控制有利地限定了裝配單元中三軸模塊的輸送過程的順序。已知的優(yōu)先級控制算法可用于該目的。計算機控制的軟件具體可利用“代理導向智能(agent-orientedintelligence)”。算法的優(yōu)先級例如可由某些裝配站的高能力利用率或某些類型的托盤的高產(chǎn)出組成。能以完全自動的方式監(jiān)測單個裝配單元中的裝配進展。
根據(jù)本發(fā)明裝配單元的一個尤其優(yōu)選的實施例，托盤站中的至少部分以緩沖區(qū)的形式實現(xiàn)，在緩沖區(qū)處無法對模塊進行裝配工作?？赏ㄟ^設(shè)置這種緩沖區(qū)提高裝配站的能力利用率，其中三軸模塊的輸送順序的限定也變得較簡單。如果在單個裝配站中出現(xiàn)故障，則這些緩沖區(qū)還使得可以在一定的時間段中繼續(xù)在其余裝配站中的裝配。設(shè)置在裝配單元中的緩沖區(qū)原則上可被所有裝配站利用。
在該實施例的一個優(yōu)選的附加實施例中，多個緩沖區(qū)豎直地布置成一個在另一個頂上，其中尤其優(yōu)選的是至少三個緩沖區(qū)豎直地布置成一個在另一個的頂上。裝配單元的整體設(shè)計由于該豎直布置而變得較緊湊。在許多應(yīng)用中，將兩個緩沖區(qū)豎直地布置成一個在另一個頂上就足夠了。
在本發(fā)明裝配單元的一個尤其優(yōu)選的實施例中，裝配單元包括至少一個用于由工人進行裝配工作的手動裝配站，其中所述手動裝配站以高度可調(diào)的方式實現(xiàn)。豎直的可調(diào)節(jié)性使手動裝配站可以適應(yīng)工人的身體尺寸。這避免了工人的不適，并且提高了職業(yè)安全性。通常將用于托盤的支承面設(shè)計成高度可調(diào)的方式就足夠。三軸模塊(與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的傳送帶系統(tǒng)相比)也可被豎直地調(diào)節(jié)，以便可以將托盤容易地放在任意高度。
在一個尤其優(yōu)選的實施例中，裝配單元具有至少一個手動雙裝配站，其中每個手動雙裝配站包括兩個手動裝配站，工人在兩個手動裝配站處可交替地進行裝配工作。當工人在第一手動裝配站進行裝配工作時，可在第二手動裝配站中用待處理的托盤替換已處理的托盤。工人一完成第一手動裝配站中的托盤，裝配工作就立即在第二手動裝配站中繼續(xù)，等等。這消除了托盤更換時間形式的空閑時間。工人的能力能以這種方式較好地利用。根據(jù)本發(fā)明，在兩個手動裝配站中可進行相同的裝配工序、不同的裝配工序或交替的裝配工序。
在本發(fā)明的裝配單元的另一個尤其有利的實施例中，裝配單元具有至少一個手動裝配站，所述手動裝配站具有可在兩個位置之間移動的可移動保護罩，所述保護罩具體地是安全卷簾門(safety rollershutter)，其中在所述保護罩的第一位置中完全阻止工人對所述手動裝配站的托盤站的訪問，同時在該第一位置中所述輸送裝置能夠訪問所述手動裝配站的托盤站，并且其中在所述保護罩的第二位置中工人能夠訪問所述手動裝配站的托盤站以便進行裝配工作，同時在該第二位置中完全阻止所述輸送裝置對所述手動裝配站的托盤站的訪問。保護罩足夠可靠，以便使其在控制錯誤的情況下不會被輸送裝置破壞。保護罩對于在手動裝配站中活動的工人保證了最大限度的職業(yè)安全性。由于保護罩在其第一位置和第二位置中將工人與輸送裝置分離，所以工人不可能進入輸送裝置的可移動部分中。而且優(yōu)選的是，在第一和第二位置之間的保護罩的任何位置中都完全阻止至少一種訪問。這可以例如借助安全卷簾門容易地實現(xiàn)，該安全卷簾門在第一和第二位置中充分伸出到對手動裝配站的托盤站的訪問點的開口上方。在這種情況下可額外地提高工人的職業(yè)安全性。上述類型的分離保護罩可設(shè)置在手動雙裝配站的每個手動裝配站中。
在該實施例的一個附加實施例中，保護罩在其第一位置中以不透光的方式密封手動裝配站的托盤站。這使得可以例如為了質(zhì)量控制的目的在限定的光條件下在托盤或其模塊上進行光學測量。為此目的，手動裝配站可設(shè)有適當?shù)恼障鄼C和/或適當?shù)娜嗽旃庠础?br> 在另一個優(yōu)選的實施例中，裝配單元具有至少一個自動裝配站，該自動裝配站具有用于在多個裝配工具之間自動地變換的變換裝置。在這種裝配站中可進行不同類型的裝配工序；尤其可以根據(jù)到達的托盤選擇裝配工具。自動裝配站可在用于模塊的裝配順序中使用若干次，或用于具有不同模塊的各種類型的托盤。自動裝配站的整體能力利用率能以這種方式顯著增大。
另一個優(yōu)選的實施例的特征在于，裝配單元具有至少一個自動裝配站，并且自動裝配站設(shè)有其自己的第一移動裝置，該第一移動裝置能夠相對于自動裝配站的工具移動托盤，該自動裝配站靜止地布置在裝配單元中，以便使托盤上的不同位置可被工具訪問。如果工具需要在裝配工序期間在托盤的不同位置處使用若干次，則不必與其托架一起移動通常較重的工具。該實施例尤其適于操縱上面布置有若干相同模塊的托盤。
在另一個有利的實施例中，裝配單元具有至少一個自動裝配站，其中自動裝配站包括至少兩個托盤站和用于在托盤上進行裝配工作的裝配站，其中裝配站具體代表可被所述輸送裝置訪問的另一個托盤站，并且自動裝配站設(shè)有其自己的第二移動裝置，該第二移動裝置使得可以在裝配站與自動裝配裝置的每個托盤站之間移動單個托盤，并且反之亦然。第二移動裝置通常以兩部分裝置的形式實現(xiàn)，其中兩個部分分別設(shè)計用于從托盤站之一到裝配站和從裝配站到托盤站之一的移動。自動裝配站在該實施例中在很大程度上與輸送裝置分離。由于處理過的托盤立即從裝配站去除并用局部地供給的待處理托盤代替，所以顯著減小了自動裝配站的托盤更換時間。因此實現(xiàn)了自動裝配站的能力利用率的顯著增大。
一個同樣有利的實施例的特征在于，裝配單元具有至少一個自動裝配站，該自動裝配站包括第一和第二托盤站，第一和第二托盤站兩個都布置在共同的滑動件上，該滑動件可借助第三移動裝置在兩個位置之間移動，其中在所述滑動件的第一位置中，所述第一托盤站可被所述輸送裝置訪問，并且所述第二托盤站中的托盤可由所述自動裝配站訪問來進行裝配工作，并且其中在所述滑動件的第二位置中，所述第二托盤站可被所述輸送裝置訪問，并且所述第一托盤站中的托盤可由所述自動裝配站訪問來進行裝配工作。自動裝配站在該實施例中也在很大程度上與輸送裝置分離。由于位于第一托盤站中的處理過的托盤立即被位于第二托盤站中的局部地存放的待處理托盤代替，或者反之亦然，所以顯著減小了自動裝配站的托盤更換時間。這使得可以顯著增大自動裝配站的能力利用率。與以上實施例相比，該實施例提供了具有較少運動軸的簡化設(shè)計的優(yōu)點。
在本發(fā)明裝配單元的四個上述實施例的一個優(yōu)選的附加實施例中，自動裝配站以連接裝置的形式實現(xiàn)。連接和擠壓處理需要在裝配順序中以尤其頻繁的方式進行，以便可借助該方法提高裝配單元的整體效率。
在本發(fā)明裝配單元的另一個有利的實施例中，裝配單元具有中心工件存放器，該中心工件存放器具有至少一個托盤站和工件分配器，其中工件分配器實現(xiàn)為能夠?qū)⒐ぜ闹行墓ぜ娣牌鬏斔偷轿挥诠ぜ娣牌鞯闹辽僖粋€托盤站中的托盤。在該實施例中，工件(尤其諸如待在手動裝配站中被附裝到托盤上的模塊上的較大或較重的工件)可通過中心工件存放器被自動地輸送，并且起初在中間存放在該托盤上。托盤然后被輸送到手動裝配站，然后由該位置處的工人將中間存放的工件附裝到模塊上。優(yōu)選的是將工件存放在安裝在不同手動裝配站處的中心工件存放器中。中心工件存放器消除了對手動裝配站(例如具有局部堆棧箱)中的局部工件存放器的需要，或者至少使得可以將局部工件存放器限制成小的部分。
在一個有利的實施例中，輸送裝置具有用于繞豎直軸線轉(zhuǎn)動托盤的轉(zhuǎn)動裝置。這使得可以在托盤輸送到托盤站之前或在從具體是裝配站的托盤站接收托盤之后將托盤定向在希望的轉(zhuǎn)動位置中。例如，如果多個裝配單元互連成裝配系統(tǒng)并且裝配單元中的相應(yīng)主要輸送方向不相互平行地延伸，則這是有利的。
在本發(fā)明裝配單元的一個尤其優(yōu)選的實施例中，輸送裝置可在水平導軌上沿X方向向前和向后移動，其中托盤站布置在導軌的一側(cè)上或?qū)к壍膬蓚?cè)上。在這種情況下，托盤站方便地橫向于主要輸送方向(X方向)加載。另外，可通過在X方向上與導軌的附加段一起附裝具體是裝配單元的附加的托盤站，容易地擴展裝配單元。
在該實施例的一個尤其優(yōu)選的附加實施例中，輸送裝置可借助直線馬達沿導軌移動。直線馬達可以使三軸模塊在主要輸送方向(X方向)上尤其快速且精確地移動。垂直于X方向且相互垂直的兩個其余移動方向(Y，Z)也可用直線馬達實現(xiàn)。
上述實施例的一個尤其優(yōu)選的附加實施例的特征在于，設(shè)有多個相同的基礎(chǔ)平臺，這些基礎(chǔ)平臺相繼地布置在X方向上并且以可逆的方式彼此固定，并且基礎(chǔ)平臺具有標準接收器，其中裝配站和/或緩沖區(qū)和/或輸送裝置的導軌的多個段和/或中心工件存放器和/或裝配單元的其它裝置借助對應(yīng)的腿部件以可逆的方式固定在至少部分接收器中，尤其是螺紋連接到其上?；A(chǔ)平臺使得可以實現(xiàn)能以尤其簡單的方式擴展的裝配單元的模塊化設(shè)計。布置在基礎(chǔ)平臺上的裝置優(yōu)選地以具有其自己控制器的獨立模塊的形式實現(xiàn)；可借助插頭類型的連接器附裝數(shù)據(jù)線、電力線和例如用于壓縮空氣的其他供給線路(如果可用的話)。在該實施例中，如果待裝配的模塊變化，則可容易地改進裝配單元，即，如果生產(chǎn)變化，則可以低成本的方式“重復(fù)利用”裝配單元。由于此措施可以降低投資成本。
本發(fā)明的范圍還包括一種裝配系統(tǒng)，該裝配系統(tǒng)包括至少兩個根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的裝配單元，其特征在于，裝配單元分別具有以緩沖區(qū)的形式實現(xiàn)的托盤站，并且每個裝配單元的至少部分緩沖區(qū)同時分配給兩個裝配單元，且因此可被這兩個裝配單元的輸送裝置訪問(＝移動位置)。這種裝配系統(tǒng)提供了容易互連多個裝配單元的選擇。當考慮到空間時，這種裝配系統(tǒng)可非常適于局部環(huán)境，并且提供用于擴展的足夠的選擇。尤其還可以實現(xiàn)以T形方式連接的有關(guān)裝配單元的主要輸送方向。
該裝配系統(tǒng)的一個優(yōu)選的實施例包括至少兩個裝配單元，其中兩個相鄰的裝配單元的導軌相互平行地延伸，并且其中同時分配給這兩個裝配單元的緩沖區(qū)設(shè)置在這些導軌之間。這帶來了尤其緊湊的設(shè)計。
根據(jù)本發(fā)明的裝配單元的互連也可實現(xiàn)為這樣，即將兩個(或更多)裝配單元布置成彼此相鄰，并且提供至少一個輸送裝置用于將模塊或托盤從一個裝配單元輸送到另一個裝配單元。
本發(fā)明的范圍還包括一種用于操作本發(fā)明裝配單元的方法，其特征在于，可在至少一個裝配站中進行交替裝配工序，并且根據(jù)位于裝配站中的托盤選擇并進行交替裝配工序中的一個。這使得可以實現(xiàn)該裝配站的優(yōu)異的能力利用率。在現(xiàn)有技術(shù)中，裝配站相應(yīng)用于恰好一種類型的托盤或其模塊的裝配順序中的恰好一個裝配工序。當該裝配站中的裝配工序的持續(xù)時間(即，裝配時間)比在用于該托盤的裝配順序中的任意一個其余裝配站中的裝配時間短時，在該裝配站中總是出現(xiàn)空閑時間(即，停頓時間)。根據(jù)本發(fā)明的方法，空閑時間用于交替裝配工序。另外，手動裝配站中的工作由于交替裝配工序而對于工人是多樣的，從而使工作變得較愉快并且因此而較不疲勞。
在本發(fā)明方法的一個有利的變型中，在對托盤上的模塊的工序中相同的托盤被輸送到相同的裝配站多次，并且所述托盤上的模塊繼而在該托盤站中分別經(jīng)過不同的裝配工序。這是一個用于提高該托盤站的能力利用率的選擇。在用于該托盤的裝配順序期間，該裝配站中的裝配時間的總和優(yōu)選地不超過其余裝配站之一中的最長裝配時間。
在本發(fā)明方法的另一個變型中，分別承載不同模塊的各種類型的托盤在裝配單元中同時處理。在這種情況下，通常在至少部分裝配站中對各種類型的托盤進行交替裝配工序。這還使得可以提高這些特定裝配站中的能力利用率。
該方法的此變型的一個附加實施例的特征在于，裝配單元具有N個手動裝配站，其中N大于或等于2，分別承載不同模塊的至少M種類型的托盤在裝配單元中處理，其中M大于或等于N，并且對于每個手動裝配站，提供至少一種類型的托盤，在其工序中，該手動裝配站在所有其它手動裝配站之前進行裝配。這保證了如果一個手動裝配站中的工作中斷(例如，如果分配給該站的工人休息一會兒)，所有其它手動裝配站中的工作可以繼續(xù)，即，不必在中斷前配置緩沖。如果需要，所有其余手動裝配站中處理的托盤被輸送到緩沖區(qū)。
關(guān)于根據(jù)本發(fā)明及其變型的上述方法，手動雙裝配站如果如此設(shè)置就在本發(fā)明的意義上在功能上代替單個(手動)裝配站。
本發(fā)明的其他優(yōu)點從說明和附圖可以得到。上述特征以及下文待說明的特征可以根據(jù)本發(fā)明被分別單獨或在任意組合中使用。所示和所述實施例不應(yīng)認為是最終逐項詳列，而是具有用于本發(fā)明的說明的示例性特征。


本發(fā)明示于附圖，并且將在下文中參照其實施例較詳細地說明。在附圖中圖1示出本發(fā)明的裝配單元的俯視示意圖；圖2示出包括兩個裝配單元的本發(fā)明裝配系統(tǒng)的俯視示意圖；圖3a示出本發(fā)明裝配單元的手動裝配站的側(cè)視示意圖，該手動裝配站具有位于適于改變托盤的第一位置上的安全卷簾門；圖3b示出根據(jù)圖3a的手動裝配站的側(cè)視示意圖，該手動裝配站在適于由工人裝配的第二位置上具有安全卷簾門；圖4示出具有三軸模塊的本發(fā)明裝配單元的手動雙裝配站的斜視示意圖；圖5示出本發(fā)明裝配單元的三軸模塊的側(cè)視示意圖；以及圖6示出用于本發(fā)明裝配單元的連接裝置的斜視示意圖，該裝配單元具有工具變換裝置和用于兩個托盤站的公共可移動滑動件。
具體實施例方式
圖1示出本發(fā)明的裝配單元1的俯視示意圖。裝配單元1包括三軸模塊2，該三軸模塊用于在裝配單元1的不同裝置的托盤站3a、3b、3c、3d、3e、3f之間輸送托盤。托盤站3a-3f是裝配單元1中三軸模塊2可到達的位置，并且托盤可定位在該位置處。根據(jù)本發(fā)明，三軸模塊2能夠在托盤站3a-3f之間直接地并且因此也快速地輸送托盤。裝配單元1的裝置由兩個手動雙裝配站4與5、連接裝置6、中心工件存放器7以及緩沖區(qū)8與9組成。
三軸模塊2可借助未示出的直線馬達在水平直導軌10上沿X方向移動。它也可以在Z方向上，即垂直于投影平面，豎直地上下移動。三軸模塊2還以在垂直于X方向延伸的水平的Y方向上伸縮的方式實現(xiàn)，以便到達布置在導軌10兩側(cè)的托盤站3a-3f中的托盤。
本發(fā)明的范圍還包括利用具有多于三個運動軸例如6軸模塊的輸送裝置。然而，輸送裝置需要具有至少三個運動軸，以便適于用作根據(jù)本發(fā)明的三軸模塊2。三軸模塊還可以設(shè)有短行程裝置，以便實現(xiàn)在Z方向上的運動。短行程裝置可具體以固定行程工作。適當?shù)亩绦谐萄b置例如鉤子，這些鉤子位于下面并且能提起托盤，反之亦然。短行程裝置的典型行程的量是5至10mm；這足夠用于為托盤的水平移動作準備。
手動雙裝配站4、5分別包括以手動裝配站形式實現(xiàn)的兩個托盤站3a、3b。在每個手動雙裝配站4、5中，即或者在一個或另一個手動裝配站或者一個或另一個托盤站3a、3b中，僅有一個工人工作；這用替代工作位置中的虛線示出的工人指示。當工人11對例如托盤站3a中的托盤上的模塊進行裝配工作時，三軸模塊2輸送走處理過的托盤(例如，到緩沖區(qū)8、9中的一個)并且使在另一個托盤站3b中的待處理的托盤可用。
待由工人11附裝到托盤上的模塊上的工件或者在局部堆棧箱12中可用，或者立即存放在待處理托盤上，并且來源于中心工件存放器7。
裝配單元1還包括連接裝置6，該連接裝置能夠用例如壓力適配器的工具13對托盤上的模塊進行連接工作。連接裝置6包括滑動件14，該滑動件可借助未示出的第三移動裝置在平行于X方向的兩個位置之間移動。第一位置示于圖1，并且在其右側(cè)的第二位置以點劃線示出。在滑動件14上布置有兩個托盤站3e和3f。在所示滑動件14的第一位置中，三軸模塊2可到達第一托盤站3e，其中工具13可對位于第二托盤站3f中的托盤進行連接工作。在連接工作完成后，滑動件14移動到第二位置，并且借助三軸模塊2用待處理的托盤代替第二托盤站3f的處理過的托盤?？赏瑫r對第一托盤站3e中的托盤進行連接工作。
裝配單元1還具有中心工件存放器7，該中心工件存放器包括托盤站3c、工件分配器15以及用于工件的箱子16。可為敏感的工件設(shè)置工件夾持器等來代替箱子。工件分配器15可沿導軌17移動，并且可垂直于導軌豎直地和水平地移動或伸縮。如果托盤位于托盤站3c中，則工件分配器將工件輸送到該托盤。根據(jù)托盤上的模塊選擇工件并將這些工件放置在托盤(中間存放器)上。實際的裝配在裝配站之一中發(fā)生。
另外，裝配單元1還具有緩沖區(qū)8、9。對位于以緩沖區(qū)8、9形式實現(xiàn)的托盤站3d中的托盤不進行裝配工作。托盤僅存放在這些緩沖區(qū)中，直到相應(yīng)的托盤接下來應(yīng)被輸送到的裝置或托盤站變得可用。
裝配單元1由四個基礎(chǔ)平臺18a、18b、18c、18d組成，這四個基礎(chǔ)平臺在X方向上成行布置，并且以可逆的方式固定在彼此上。例如，兩個手動雙裝配站4、5以及導軌10的一段布置在基礎(chǔ)平臺18b上。連接裝置6大到要固定在兩個基礎(chǔ)平臺18c、18d上?；A(chǔ)平臺18a-18d具有標準接收器用于以可逆的方式布置在其上的固定裝置。裝配單元由于該模塊化設(shè)計而可以容易地擴展，例如通過在X方向上增加其它基礎(chǔ)平臺。而且可容易地修改裝配單元1。例如，如果要用自動裝配站代替手動雙裝配站4，則基礎(chǔ)平臺18b可保持在裝配單元1中，僅需要更換基礎(chǔ)平臺18b的標準化接收器中的雙裝配站4。
基礎(chǔ)平臺18a-18d設(shè)有可調(diào)節(jié)腿(未示出)形式的調(diào)整元件。這使其在不平的地面上也可以容易地對準裝配單元1。
用于裝配單元1中的托盤的示例性工序可如下從緩沖區(qū)8(同時用作承載部分裝配模塊的待處理托盤的送入?yún)^(qū))接收托盤，輸送到手動雙裝配站4，在此雙裝配站中將少量工件附裝到模塊，輸送到連接裝置6并且壓上已附裝的工件，輸送到緩沖區(qū)9，輸送到中心工件存放器7(其中少量工件在中間存放在托盤上)，輸送到手動裝配站5(其中將中間存放的工件和其它小部件附裝到模塊)，輸送到緩沖區(qū)9，輸送到連接裝置6并且壓上少量已附裝的工件，輸送到緩沖區(qū)8，輸送到中心工件存放器7(其中額外的工件在中間存放在托盤上)，輸送到手動裝配站4(其中將中間地存放的工件附裝到模塊)，輸送到緩沖區(qū)9，輸送到連接裝置6(其中少量已附裝的工件被壓上)，輸送到緩沖區(qū)9(同時用作處理過的托盤的送出區(qū)域)。
在本發(fā)明的裝配單元1中，由于相同的裝配站用于不同的替代裝配工序，因此可提高裝配單元1的裝配站的能力利用率。然而，根據(jù)本發(fā)明，也可通過對進行尤其耗時的裝配工序的多個裝配站的平行使用，來提高本發(fā)明的裝配單元1的裝配站的能力利用率。
換言之，如果要對托盤上的模塊進行尤其耗時的裝配工序，則托盤可被輸送到全都設(shè)計用于該裝配工序的多個裝配站中的一個。如果需要，則可通過用設(shè)計進行該耗時裝配工序的多個裝配站擴展裝配單元，由此提高裝配單元中的模塊裝配的循環(huán)。
裝配單元1實現(xiàn)為僅允許在限定的服務(wù)訪問點進行訪問的空間封閉系統(tǒng)的形式。這種服務(wù)訪問點可由門組成，并且可設(shè)置在導軌10的右端和/或左端上。如果沿導軌10的空間沒有完全被諸如裝配單元1中的裝配站的裝置使用或占用，則在未使用的段上設(shè)有保護墻。這防止位于裝配單元1附近的人員意外進入迅速移動的三軸模塊2的區(qū)域中和可能受到的傷害。
圖2示出包括兩個裝配單元21、22的本發(fā)明裝配系統(tǒng)20的俯視示意圖。兩個裝配單元21、22在兩個三軸模塊23、24的兩個導軌10之間的區(qū)域中重疊。以緩沖區(qū)形式實現(xiàn)的托盤站3g位于該重疊區(qū)域中。可通過裝配單元21的三軸模塊24以及通過裝配單元22的三軸模塊23操縱這些托盤站3g中的托盤。托盤站3g因此代表用于兩個裝配單元21、22之間的托盤的輸送位置。
根據(jù)本發(fā)明，裝配單元21、22也可在用于托盤上模塊的工序中改變，尤其改變?nèi)舾纱?。例如，圖2所示的上裝配單元21的手動雙裝配站25不具有局部工件存放器。到達手動雙裝配站25的托盤在之前被輸送到下裝配單元22的中心工件存放器7，以便收集所有待附裝的工件。
圖3a示出形成本發(fā)明裝配單元一部分的手動裝配站30的側(cè)視示意圖。手動裝配站30包括裝配臺31和以安全卷簾門形式實現(xiàn)的保護罩32。準備好手動裝配工作的托盤33已放置在裝配臺31的上側(cè)上。在本文中，裝配臺31的上側(cè)代表托盤站3h。托盤33剛剛由三軸模塊2輸送。三軸模塊2的伸縮臂34具有在下面接合用于其輸送的托盤33的功能，并且當前在圖3a中向三軸模塊2縮回或拉回。三軸模塊2可在垂直于投影平面(X方向)延伸的導軌10上移動。
在圖3a中，保護罩32位于第一位置上，在該第一位置中完全阻止工人11訪問托盤站3h和托盤33。因此，工人11不受到由于借助三軸模塊2輸送托盤33尤其是伸縮臂34移動而導致的危害。然而，三軸模塊2可以自由訪問托盤站3h。
圖3b示出在保護罩32的第二位置上的根據(jù)圖3a的手動裝配站30。保護罩32完全密封三軸模塊2之前對托盤站3h或托盤33的訪問。然而，工人11可以分別自由訪問托盤站3h或托盤33。因此，工人11能夠?qū)⒐ぜ?5附裝到托盤33或托盤33上的模塊(未示出)上。
至少手動裝配站30的裝配臺31以可調(diào)節(jié)高度的形式實現(xiàn)，即，裝配臺31的上邊緣可在Z方向上豎直地移動。這通過馬達36實現(xiàn)；或者，也可以想到利用手動移動裝置，例如主軸驅(qū)動器。一旦新的工人11在手動裝配站30處工作，則裝配臺31的Z位置適于該新工人的身體尺寸。裝配臺31的Z位置優(yōu)選以自動的和電子的方式信號傳送到三軸模塊的控制單元，以便當伸縮臂送入和送出托盤33時，三軸模塊可調(diào)節(jié)用于伸縮臂的正確的Z位置。
圖4示出具有本發(fā)明裝配單元的三軸模塊2的手動雙裝配站40的斜視圖。手動雙裝配站40包括分別以手動裝配站形式實現(xiàn)的兩個托盤站3a、3b。在兩個托盤站3a、3b的每個中定位有一個相應(yīng)的托盤42、43。
在左托盤站3a中，工人(未示出)可在托盤42上進行裝配工作，尤其是工件的附裝，工人可從前方訪問到托盤42。安全卷簾門44向后——即向三軸模塊2或其移動區(qū)域——分別密封該手動裝配站40或托盤站3a。
在右托盤站3b中，不能由工人在托盤43上進行裝配工作。安全卷簾門45向前——即向工人(未示出)密封該手動裝配站或其托盤站3b。在圖4中，省略了右側(cè)手動裝配站的右側(cè)上的壁，以便提供較好的視圖。然而，三軸模塊2可從所示安全卷簾門45的位置的后方訪問托盤站3b，以便可以輸送托盤43。
三軸模塊2可在三個方向上移動，以便輸送托盤它可沿導軌10在X方向上向后和向前移動，伸縮臂34可在Y方向上——即水平地并且垂直于X方向——移動，并且伸縮臂34或其懸架可在Z方向上豎直地上下移動。
手動雙裝配站40和三軸模塊2及其導軌10布置在基礎(chǔ)平臺18e上。
在圖5中，以側(cè)視示意圖的形式詳細示出適于在本發(fā)明中使用的三軸模塊2。
三軸模塊2包括基體51，該基體51可借助于布置在基體51中的直線馬達而在導軌10上沿X方向(垂直于投影平面)移動。在基體51上布置有豎直導軌52，其中伸縮臂34或其懸架可在這些豎直導軌上沿Z方向豎直地移動。伸縮臂34可在Y方向上水平地左右移動；圖5示出伸縮臂向右移動的位置。尤其當托盤位于三軸模塊上時，從左到右或相反的Y移動也是可以的。
在伸縮臂34的端部處布置有托盤輸送頭53，其中該托盤輸送頭設(shè)計設(shè)計成能可靠地保持并輸送托盤54。托盤輸送頭53可具有用于該目的的夾持工具或夾具。托盤輸送頭53和托盤54可簡單地實現(xiàn)，以便使托盤輸送頭53在下面接合托盤，并且托盤54平躺在托盤輸送頭53上，從而使其在托盤輸送頭53升起時不會滑動或傾斜。部分裝配好的模塊55位于托盤54上。
三軸模塊2的所有自由度的運動(X，Y，Z)可彼此獨立控制。該控制通常是基于NC或基于CNC的。
圖6示出適于在本發(fā)明裝配單元中使用的連接裝置6的斜視示意圖。
連接裝置6具有上壓板61和固定壓臺62。連接裝置6還具有變換裝置63，該變換裝置使得可以在不同裝配工具64即壓力適配器之間變換。為此目的，具有6個壓力適配器的六頭座(sextuple magazine)66可在水平導軌65中沿X方向移動，以便使壓力適配器中的一個布置在適當?shù)貙实奈恢蒙?，以在壓?1與壓臺62之間進行擠壓處理。在圖6中，最左側(cè)的壓力適配器64a被對準用于擠壓處理。主軸馬達67使得可以在Z方向上將壓力適配器64a降低到壓臺62上，并隨后再升起壓力適配器。
在連接裝置6中用滑動件操縱具有待擠壓工件或模塊的托盤?；瑒蛹?4具有兩個托盤站3e、3f，這兩個托盤站上布置有具有模塊55的托盤68、69。滑動件14可借助于未示出的第三移動裝置在X方向上移動。為了進行連接處理，托盤站與其托盤(例如托盤站3e與托盤68)一起在壓板61與壓臺62之間移動，以便使待連接的模塊55的工件能夠與準備好的壓力適配器64a配合。當在托盤站3e中進行連接處理時，可借助三軸模塊在另一個托盤站3f中進行托盤更換。
滑動件14隨后以這種方式(在圖6中向右)移動，以使另一個托盤站3f或托盤69上的模塊55定位在壓臺62上方進行擠壓處理，并且通過三軸模塊在托盤站3e中更換托盤。當滑動件14移動時，如果需要，可更換裝配工具64，即壓力適配器。
所述連接裝置6也可以獨立于根據(jù)本發(fā)明的裝配單元使用，并且尤其是在沒有三軸模塊的情況下使用。因此，具有用于在若干裝配工具64之間自動變換的變換裝置63的連接裝置6可被認為是獨立的發(fā)明。該獨立發(fā)明的可能的實施例對應(yīng)于從屬權(quán)利要求9至11的特征部分。
權(quán)利要求
1.一種裝配單元(1；21，22)，所述裝配單元適于從托盤(33；42，43；54；68，69)上的工件(35)裝配模塊(55)，所述裝配單元包括多個托盤站(3a，3b，3c，3d，3e，3f，3g，3h)，托盤(33；42，43；54；68，69)能定位在所述托盤站處，其中所述托盤站(3a-3h)中的至少部分以對所述托盤(33；42，43；54；68，69)上的模塊(5)進行裝配工作的裝配站的形式實現(xiàn)，并且所述裝配單元包括至少一個用于在所述托盤站(3a-3h)之間輸送所述托盤(33；42，43；54；68，69)的輸送裝置，其特征在于，所述輸送裝置以三軸模塊(2；23，24)的形式實現(xiàn)，所述三軸模塊能夠?qū)蝹€托盤(33；42，43；54；68，69)從所述裝配單元(1；21，22)內(nèi)的任何托盤站(3a-3h)輸送到所述裝配單元(1；21，22)內(nèi)的任何另一未占用的托盤站(3a-3h)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，所述托盤站(3d，3g)中的至少部分以緩沖區(qū)(8，9)的形式實現(xiàn)，在所述緩沖區(qū)處無法對所述模塊(55)進行裝配工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，多個緩沖區(qū)(8，9)豎直地布置成一個在另一個的頂上，其中尤其優(yōu)選的是，至少三個緩沖區(qū)(8，9)豎直地布置成一個在另一個的頂上。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，所述裝配單元(1；21，22)包括至少一個用于由工人(11)進行裝配工作的手動裝配站(30)，其中所述手動裝配站(30)以高度可調(diào)的方式實現(xiàn)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，所述裝配單元(1；21，22)具有至少一個手動雙裝配站(4，5；25；40)，其中每個手動雙裝配站(4，5；25；40)包括兩個手動裝配站(30)，工人(11)在所述兩個手動裝配站(30)處可交替地進行裝配工作。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，所述裝配單元(1；21，22)具有至少一個手動裝配站(30)，所述手動裝配站具有可在兩個位置之間移動的可移動保護罩(32)，所述保護罩具體地是安全卷簾門(44，45)，在所述保護罩(32)的第一位置中完全阻止工人(11)對所述手動裝配站(30)的托盤站(3a，3b，3h)的訪問，同時在該第一位置中所述輸送裝置能夠訪問所述手動裝配站(30)的托盤站(3a，3b，3h)，并且在所述保護罩(32)的第二位置中工人(11)能夠訪問所述手動裝配站(30)的托盤站(3a，3b，3h)以便進行裝配工作，同時在該第二位置中完全阻止所述輸送裝置對所述手動裝配站(30)的托盤站(3a，3b，3h)的訪問。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，所述保護罩(32)在其第一位置中以不透光的方式密封所述手動裝配站(30)的托盤站(3a，3b，3h)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，所述裝配單元(1；21，22)具有至少一個自動裝配站，所述自動裝配站具有用于在多個裝配工具(64)之間自動地變換的變換裝置(63)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，所述裝配單元(1；21，22)具有至少一個自動裝配站，并且所述自動裝配站設(shè)有其自己的第一移動裝置，所述第一移動裝置能夠相對于所述自動裝配站的工具(13)移動托盤(33；42，43；54；68，69)，所述自動裝配站靜止地布置在所述裝配單元中，以便使所述托盤(33；42，43；54；68，69)上的不同位置可被所述工具訪問。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，所述裝配單元(1；21，22)具有至少一個自動裝配站，所述自動裝配站包括至少兩個托盤站和用于在托盤(33；42，43；54；68，69)上進行裝配工作的裝配站，其中所述裝配站具體代表可被所述輸送裝置訪問的另一個托盤站，并且所述自動裝配站設(shè)有其自己的第二移動裝置，所述第二移動裝置使得可以在裝配站與自動裝配裝置的每個托盤站之間移動單個托盤，并且反之亦然。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，所述裝配單元(1；21，22)具有至少一個自動裝配站，所述自動裝配站包括第一和第二托盤站(3e，3f)，所述第一和第二托盤站兩個都布置在共同的滑動件(14)上，其中所述滑動件(14)可借助第三移動裝置在兩個位置之間移動，在所述滑動件(14)的第一位置中，所述第一托盤站(3e)可被所述輸送裝置訪問，并且所述第二托盤站(3f)中的托盤(69)可由所述自動裝配站訪問來進行裝配工作，并且在所述滑動件(14)的第二位置中，所述第二托盤站(3f)可被所述輸送裝置訪問，并且所述第一托盤站(3e)中的托盤(68)可由所述自動裝配站訪問來進行裝配工作。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，所述自動裝配站以連接裝置(6)的形式實現(xiàn)。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，所述裝配單元(1；21，22)具有中心工件存放器(7)，所述中心工件存放器具有至少一個托盤站(3c)和一個工件分配器(15)，其中所述工件分配器實現(xiàn)為能夠?qū)⒐ぜ?35)從所述中心工件存放器(7)輸送到位于所述工件存放器(7)的至少一個托盤站(3c)中的托盤(33；42，43；54；68，69)。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，所述輸送單元具有用于繞豎直軸線轉(zhuǎn)動托盤(33；42，43；54；68，69)的轉(zhuǎn)動裝置。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，所述輸送裝置可在水平導軌(10)上沿X方向向前和向后移動，并且所述托盤站(3a-3h)布置在所述導軌(10)的一側(cè)上或所述導軌(10)的兩側(cè)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，所述輸送裝置能借助直線馬達沿所述導軌(10)移動。
17.根據(jù)權(quán)利要求14或16所述的裝配單元(1；21，22)，其特征在于，設(shè)有多個相同的基礎(chǔ)平臺(18a，18b，18c，18d，18e)，所述基礎(chǔ)平臺相繼地布置在X方向上并且以可逆的方式彼此固定，并且所述基礎(chǔ)平臺(18a-18e)具有標準接收器，其中裝配站和/或緩沖區(qū)(8，9)和/或所述輸送裝置的導軌(10)的多個段和/或中心工件存放器(7)和/或所述裝配單元(1；21，22)的其它裝置借助對應(yīng)的腿部件以可逆的方式固定在至少部分所述接收器中，尤其是螺紋連接到其上。
18.一種裝配系統(tǒng)(20)，包括至少兩個根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝配單元(21，22)，其特征在于，所述裝配單元(21，22)分別具有以緩沖區(qū)的形式實現(xiàn)的托盤站(3g)，并且每個裝配單元(21，22)的至少部分緩沖區(qū)被同時分配給兩個裝配單元(21，22)，且因此可被這兩個裝配單元(21，22)的輸送裝置訪問(＝傳送位置)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝配系統(tǒng)(20)，包括至少兩個根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一項所述的裝配單元，其特征在于，兩個相鄰的裝配單元(21，22)的導軌(10)相互平行地延伸，并且同時分配給這兩個裝配單元(21，22)的緩沖區(qū)設(shè)置在這些導軌(10)之間。
20.一種用于操作根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項實現(xiàn)的裝配單元(1；21，22)的方法，其特征在于，可在至少一個裝配站中進行多個交替裝配工序，并且根據(jù)位于所述裝配站中的托盤(33；42，43；54；68，69)來選擇并進行所述交替裝配工序中的一個。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，在對托盤(33；42，43；54；68，69)上的模塊(55)的工序中相同的托盤(33；42，43；54；68，69)被輸送到相同的裝配站多次，并且所述托盤(33；42，43；54；68，69)上的模塊(55)繼而在該托盤站中分別經(jīng)過不同的裝配工序。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其特征在于，分別承載不同模塊(55)的各種類型的托盤(33；42，43；54；68，69)在所述裝配單元(1；21，22)中同時處理。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的用于操作裝配單元(1；21，22)的方法，其特征在于，所述裝配單元(1；21，22)具有N個手動裝配站(30)，其中N大于或等于2，分別承載不同模塊(55)的至少M種類型的托盤(33；42，43；54；68，69)在所述裝配單元(1；21，22)中處理，M大于或等于N，并且對于每個手動裝配站(30)，提供至少一種類型的托盤(33；42，43；54；68，69)，在所述托盤的工序中，該手動裝配站(30)在所有其它手動裝配站(30)之前進行裝配。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適于從托盤(33；42，43；54；68，69)上的工件(35)裝配模塊(55)的裝配單元(1；21，22)，其包括多個其中托盤可用的托盤站(3a，3b，3c，3d，3e，3f；3g；3h)。至少部分所述托盤站構(gòu)造成對托盤上的模塊進行裝配工作的裝配站。裝配單元還包括至少一個用于在托盤站之間輸送托盤的輸送裝置。本發(fā)明裝配單元的特征在于，輸送裝置構(gòu)造成三軸模塊(2；23，24)，其適于將各單個托盤從裝配單元內(nèi)的任何托盤站輸送到裝配單元內(nèi)的任何其它未占用的托盤站。本發(fā)明的裝配單元允許與裝配站的空間位置無關(guān)地裝配模塊，從而需要較少的托盤并便于托盤從裝配站到裝配站的較快的輸送。
文檔編號B23Q7/14GK101080302SQ200580042894
公開日2007年11月28日 申請日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者H·耶格爾 申請人:費爾索梅特有限及兩合公司