具有電信號維持的工具系統的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了當工具未附接到自動裝置時向工具提供電力的裝置和方法。所述電源可以是附接到工具集群的工具框架的能量儲存裝置。所述電力提供為將工具維持在就緒狀態(tài)，當工具和工具集群隨后再次附接到自動裝置時其加速和/或省去了初始化過程。這減少了工具用于裝配過程的所需時間，從而提高工具系統的效率。
【專利說明】
具有電信號維持的工具系統
技術領域
[0001]本申請涉及一種工具系統和在一個或多個工具不使用時向它們提供電力的方法，更具體地，涉及在工具從自動裝置(robotic device)分離后向工具提供電力。
【背景技術】
[0002]自動裝置常被用于在制造過程中執(zhí)行各種裝配操作。一個實例包括一種用于制造汽車的裝配線。多個自動裝置沿著工件前進的裝配線對準。每個自動裝置配置成使用多個工具以在工件上執(zhí)行多種操作。這可包括自動裝置使用第一組的一個或多個工具以在工件上執(zhí)行第一組操作，以及使用第二組工具以在工件上執(zhí)行另外的操作。自動裝置配置成附接工具組并從工具組分離以執(zhí)行多種操作。
[0003]裝配線配置成在最短的時間內執(zhí)行最大量的裝配工作。因此，自動裝置快速地改變工具組及使工具響應于附接/分離以開始操作的能力有助于實現快速生產時間?，F有系統常配置成使得工具組的改變造成自動裝置執(zhí)行多種操作的能力的時間延遲。
[0004]—個特定的延遲是工具在再次附接到自動裝置后利用裝配系統再激活所需要的時間。當工具組在從自動裝置分離期間沒有被供電時會發(fā)生這種情況。當將工具組再次附接到自動裝置并通過附接件接收電力時，工具必須利用系統再激活。此再激活過程花費時間，在此期間，工具不可操作并在裝配過程中不能使用。只有在工具被再激活后，它們才可用于裝配過程。對于可包括對應每個工件而變化的多個工具組，并可在一天內對多個工件進行操作的裝配系統，延遲的積累變得過大并極大地降低了系統的效率。
[0005]因此，需要減少在附接到自動裝置后激活工具所需要的時間量的裝置和方法。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明涉及在制造過程中操作一個或多個工具的系統和方法。工具配置成在工件上執(zhí)行操作。工具配置成當工具附接到自動裝置時從自動裝置接收電力。工具還配置成當工具從自動裝置分離時從替代電源接收電力。
[0007]—種方法涉及在制造過程期間向一個或多個工具提供電力，并且包括:將工具集群附接到自動裝置并通過自動裝置向工具集群上的多個工具中的每個提供電力。當工具集群附接到自動裝置并通過自動裝置供電時利用工具執(zhí)行操作。當將工具集群附接到自動裝置時并在執(zhí)行操作后對工具集群的工具執(zhí)行功能測試。所述功能測試確定工具是否正在根據預定標準操作。然后將工具集群從自動裝置分離。在工具集群從自動裝置分離時，通過與自動裝置分開的替代電源向工具提供電力。電源向工具提供比向自動裝置提供的電壓量較小的電壓量。此較小的電壓量足以維持工具在功能就緒狀態(tài)。隨后將工具集群再次附接到自動裝置并再次通過自動裝置將電力提供給工具。利用工具執(zhí)行操作而不再次對工具執(zhí)行功能測試。
[0008]所述方法還可包括在對工具執(zhí)行功能測試前接收信號以從自動裝置分離工具集群。
[0009]所述方法還可包括當工具集群從自動裝置分離時將每個工具中的處理器維持為激活。
[0010]所述方法可包括在將工具集群再次附接到自動裝置時執(zhí)行工具驗證和信號驗證程序。工具驗證和信號驗證中的每個花費比功能測試更少的時間來完成。
[0011 ]所述方法可包括在自動裝置將工具集群正朝向對接站移動時，對每個工具執(zhí)行功能測試。
[0012]替代電源可為各自向一個或多個工具提供電力的多個單獨的裝置。
[0013]所述方法還可包括在工具集群附接到自動裝置時通過自動裝置對替代電源充電。
[0014]所述方法還可包括在工具集群從自動裝置分離時對工具集群的工具執(zhí)行功能測試，該功能測試確定工具是否正在根據預定標準操作。
[0015]所述方法還可包括將來自自動裝置的電力提供到多個工具中的單個工具，并且以菊花鏈方式向多個工具中的其余工具提供電力。
[0016]所述方法可包括在工具通過自動裝置接收電力時并在將工具集群從自動裝置分離前，將工具中至少一個工具從工作位置移動到更靠近自動裝置的縮進位置。
[0017]另一個實施例針對一種在制造過程期間向一個或多個工具提供電力的方法。所述方法包括在工具附接至自動裝置時在所述工具處從所述自動裝置接收電力。所述方法包括在工具通過自動裝置供電時使用所述工具執(zhí)行操作。接收指示分離的信號，然后確定所述工具處于可操作條件。工具從自動裝置分離并在所述工具處從替代電源接收電力。從替代電源接收的電量小于通過自動裝置接收的電量。所述工具被再次附接至自動裝置，所述工具再次通過自動裝置接收電力。在工具被再次附接至自動裝置時，使用所述工具執(zhí)行操作而無需確定所述工具處于在可操作條件中。
[0018]所述方法還可包括在工具從自動裝置分離時使所述工具中的處理器保持激活。
[0019]所述方法還可以包括在將工具再次附接至自動裝置時執(zhí)行工具驗證和信號驗證程序。
[0020]所述方法可以包括在自動裝置正朝向對接站移動工具時在所述工具上執(zhí)行功能測試。
[0021 ]所述工具可以安裝在工具集群上，所述工具集群配置成附接至自動裝置或與自動裝置分離。
[0022]所述方法還可以包括，在工具集群附接至自動裝置時通過所述自動裝置向工具集群上的第二工具供電，以及在工具集群從電源分離時通過替代電源向工具集群上的第二工具供電。
[0023]所述替代電源可以是各自向工具中的一個或兩個供應電力的多個單獨的裝置。
[0024]所述方法可以包括，在工具集群從自動裝置分離時，在所述工具上執(zhí)行功能測試，該功能測試確定所述工具是否正在根據預定標準進行操作。
[0025]所述方法可以包括，在工具通過自動裝置接收電力時并在將所述工具從自動裝置分離之前，在接收到指示分離的信號之后，使所述工具從工作位置移動到更靠近自動裝置的縮進位置。
[0026]所述方法可以包括在工具附接至自動裝置時通過所述自動裝置對替代電源進行充電。
[0027]另一個實施例涉及一種工具系統，所述系統包括，配置成可移除地附接至自動裝置的框架，以及安裝至所述框架并配置成在工件上執(zhí)行操作的工具。每個工具均包括處理器。工具中的每個工具配置成，在框架附接至自動裝置時從第一電源接收第一電量，以及在框架從自動裝置分離時從第二電源接收較小的第二電量，第一電源向所述工具供電以在第一工件上執(zhí)行操作。所述處理器配置成，在工件上的操作完成之后以及在從第一電源接收第一電量時，在所述工具上執(zhí)行功能測試。所述功能測試確定所述工具正在根據預定標準進行操作。所述處理器還配置成在從第二電源接收第二較小電量時保持激活并維持功能測試。所述處理器配置成，當再次從第一電源接收第一電量時，在第二工件上執(zhí)行操作而無需在所述工具上執(zhí)行功能測試。
[0028]所述處理器可以配置成在從第二電源接收第二較小電量時在所述工具上執(zhí)行測試，所述測試確定所述工具是否正在根據預定標準進行操作。
[0029]每個工具可以以菊花鏈的方式連接在一起，其中，多個工具中的第一個工具配置成，在框架附接至自動裝置時從第一電源接收電力，以及在框架從自動裝置分離時從第二電源接收第二電量;多個工具中的其余工具以菊花鏈的方式連接在一起來接收電力。
[0030]所述工具還可以包括帶有處理器的電機，所述處理器配置成在功能測試過程中以預定設置對所述電機進行定位。
[0031]所述框架可以包括:第一連接器，以從第一電源接收電力；以及第二連接器，以從外部源接收通信。
[0032]所述第二電源可以是安裝至所述框架并可操作地連接至每個工具的蓄電池，以向每個工具提供第二電量。
[0033]每個工具可以是相同的。
[0034]每個工具可以是軸(spindle)。
[0035]在需要時，各種實施例的各個方面可以單獨使用或以任意組合使用。
【附圖說明】
[0036]圖1是配置成在工件上執(zhí)行操作的工具系統的示意圖。
[0037]圖2是形成工具集群的一部分的框架的示意圖。
[0038]圖3是形成工具集群的一部分的工具的示意圖。
[0039]圖4是附接至對接的工具集群的電源的示意圖。
[0040]圖5是在工具集群從自動裝置分離時向工具提供電力的方法的流程圖。
[0041 ]圖6是包括維護區(qū)的工具系統的示意圖。
[0042]圖7是配置成在工件上執(zhí)行操作的工具系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0043]本申請涉及為工具提供電力的裝置和方法。所述工具可以是配置成在使用期間附接于自動裝置且通過自動裝置接收電力的工具集群的一部分。本申請涉及在所述工具和工具集群從自動裝置分離時向所述工具提供電力。替代電源可以是附接于工具集群工具框架的能量儲存裝置。為待維持在就緒狀態(tài)的工具提供電力，其加速和/或省去了當所述工具及工具集群隨后再次附接于自動裝置時的自我診斷過程。這降低了工具用于裝配過程的所需時間，從而提高了工具系統的效率。
[0044]圖1示出工具系統10的部件，工具系統10用于在放置于工作區(qū)101中工件100上執(zhí)行一個或多個操作。系統10包括控制并監(jiān)視系統10的操作的系統控制器20。工具控制器30控制一個或多個工具的操作。自動裝置40配置成對工具60進行定位，每個工具在工件100上執(zhí)行操作。各個工具60—起群組成工具集群50，工具集群50包括一起安裝在框架52上的多個工具60。工具集群50配置成在工具60處于使用中時附接于自動裝置40，并在未使用時可分離。當工具集群50從自動裝置40上分離時，對接站70維持工具集群50。
[0045]系統控制器20控制系統10的整體操作?？刂破?0通常容納于距離自動裝置40—定距離的機殼等中。系統控制器20可以包括控制電路，控制電路具有一個或多個處理器和/或微控制器，并根據存儲于存儲器中的程序指令控制整體操作?？梢园ㄓ糜诖鎯Σ僮魉璧某绦蛑噶罴皵祿母鞣N類型的存儲器，以及用于存儲執(zhí)行其操作所需要的臨時數據的其它存儲器。系統控制器20還可以包括用戶接口，用戶接口包括一個或多個用戶輸入裝置，諸如鍵盤、觸摸板、功能鍵、滾動輪或其它類型的計算機輸入裝置。還可以包括顯示器，諸如常規(guī)的液晶顯示器(LCD)或也起到用戶輸入裝置作用的觸摸屏顯示器。
[0046]工具控制器30控制并監(jiān)測工具60的操作。所述系統可以包括控制電路和相關聯的存儲器，以通過程序指令來控制工具60。工具控制器30還可以進一步包括用于與用戶互動的接口和顯示器。在如圖1所示的一個實施例中，工具控制器30為與系統控制器20進行通信的單獨部件。其它實施例可以包括通過系統控制器20來執(zhí)行的工具控制器30的功能。
[0047]自動裝置40與工具集群50接合，且將相關聯的工具60移動到工作區(qū)101中就位，以在工件100上執(zhí)行操作。自動裝置40通?？拷ぷ鲄^(qū)101，諸如沿裝配線以在各種工件100上執(zhí)行操作。自動裝置40可以相對于工作區(qū)101是固定的，使得工件100移動到裝置40，諸如沿裝配線移動。其它實施例包括圍繞工作區(qū)101可移動的自動裝置40。自動裝置40進一步配置成用以將工具集群50和工具60移動而遠離工作區(qū)101，從而分離出工具集群50和工具60，將它們處于儲存區(qū)102內。
[0048]在一個實施例中，自動裝置40包括位置固定或圍繞裝配區(qū)可移動的底座41，以及可移動臂42。自動裝置40配置成相對于工件100移動和定位工具集群50和相關聯的工具60。所述移動可以包括各種垂直的、水平的和旋轉的移動。自動裝置40配置成根據從系統控制器20接收的指令來操作。機構43放置于臂42上，且配置成聯接到工具集群50。機構43進一步配置成向附接的工具集群50提供電力和信號指令。
[0049]在一個實施例中，系統控制器20、工具控制器30、自動裝置40和工具集群50/工具60之間的通信通過具有在各個部件之間延伸的各種電纜80的電纜系統進行。電纜80配置成傳送各種數據信號。在一個實施例中，系統10通過局域網(LAN)通信。在一個實施例中，通信通過通信總線進行。所述電纜系統可以進一步配置成向工具60提供來自電源81的電力。取決于工具60的種類和數量，電源81可以提供單一電壓(諸如24伏直流電(VDC))或多個電壓(諸如380伏直流電和24伏直流電)。
[0050]各個部件之間的通信還可以包括無線接口，諸如通過藍牙接口或無線局域網(WLAN)接口。一些實施例以電纜和無線通信的組合為特征。
[0051 ]工具集群50配置成附接到自動裝置40，且持有一個或多個工具60。工具集群50包括框架52，框架52的尺寸和形狀設定為對工具60進行定位以在工件100上進行操作，且在結構上附接到自動裝置40。圖2示出框架52的一個實施例，該框架52包括用于接收和發(fā)送信號(諸如通過自動裝置40的指令和數據)的第一連接件53。第二連接件54通過自動裝置40接收電力?？蚣?2還包括安裝位置55，每個安裝位置55的尺寸設定為接收一個工具60。圖2示出具有三個安裝位置55的實施例。其它實施例包括具有一個或多個安裝位置55的框架52。通信線路56從連接件53延伸，以向每個安裝位置55提供信號。類似地，電力線57從第二連接54延伸，以向每個安裝位置55提供電力。
[0052]在一個實施例中，當框架52與自動裝置40分離時，替代電源90為安裝位置55提供電力。當框架52附接到自動裝置40時，電源90可以附接到電力線57以進行充電。電力線58從電源90延伸至安裝位置55中的每個以與安裝工具60進行附接。
[0053]在另一個實施例中，工具60以菊花鏈式連接在一起。信號和電力連接延伸至安裝位置55中的一個以與安裝在該位置處的工具60進行連接。然后，在工具60和也安裝在框架52上不同安裝位置55處的后續(xù)工具60之間設置連接件。安裝到框架52的工具60中的每個以相似的方式鏈接在一起以傳輸電力和信號。
[0054]工具60配置成附接至位于安裝位置55處的框架52。工具60是電動的并且可以采取本領域已知的任何形式，諸如螺桿軸(或更普遍的緊固軸)，來緊固螺釘和螺母、焊接件等。工具60配置成安裝在框架52上并且在附接時通過自動裝置40來接收電力和信號。當框架52與自動裝置40分離時，工具60進一步配置成接收來自替代電源90的電力。在一個具體實施例中，此電壓使得在不使用時將工具60保持在就緒狀態(tài)并且在工具60被配置成再次附接到自動裝置40時此電壓防止工具60的初始化過程。工具集群50中的工具60中的每個可以相同?？商娲?，工具集群50可以包括兩種或多種不同類型的工具60。
[0055]在一個實施例中，工具60是電動緊固軸。軸60可以包括多種不同的元件和配置。軸60的一個實施例在圖3中示出，其包括外殼110和驅動輸出裝置130。外殼110容納驅動電機112、齒輪單元114、測量傳感器116以及處理單元118。驅動電機112是電動的并且以常規(guī)方式產生旋轉力。驅動電機112通常具有與其相關聯的伺服放大器113以輔助控制驅動電機112。齒輪單元114有助于將來自驅動電機112的旋轉力以本領域公知的方式結合至驅動輸出裝置130。
[0056]測量傳感器116有效地監(jiān)測驅動電機112、齒輪單元114和/或驅動輸出裝置130。測量傳感器116可以是模擬式的或數字式的，并且可以使用一個或多個電連接器可移除地連接至合適的電子設備，諸如處理單元118。測量傳感器116可以配置成測量一個或多個參數，諸如旋轉角度、施加的扭矩或這些參數中的任一個相對于時間的導數。如有需要，軸100可以任選地包括第二傳感器117以提供冗余。
[0057]處理單元118接收來自測量傳感器116(或傳感器116、117)的測量數據并且處理數據，然后將已處理的數據中的一些或全部提供給具有其它上行電子設備的接口 140，尤其為與通信總線56相連接的輸出數據端口 142。有利地，處理單元118可以是模塊化的或者通過一個或多個合適的電連接器以其它方式可移除地與軸60的平衡相配合。
[0058]軸60還有利地包括尋址裝置45，例如以旋轉開關的形式來允許軸60識別來自用于該軸60的系統控制器20或工具控制器30的信號，反之亦然。此尋址裝置45可以形成接口 140的一部分。
[0059]外殼110大致包圍具有相關聯的伺服放大器113的驅動電機112、齒輪單元114、測量傳感器116以及處理單元118。外殼110還為用于提供電力和數據傳輸的連接器接口 140提供合適的位置。從概念上而言，連接器接口 140可以包括一個或多個輸入端口和一個或多個輸出端口。輸出端口中的至少一個起到從處理單元118接收經過處理的數據的輸出數據端口 142的功能。外殼110可以具有多個子部件，諸如可移除的蓋子或殼體部分，但是在完全裝配時固定到一起以作為集成單元。
[0060]連接器接口 140進一步配置成與工具集群50接合以通過線56、57和58接收電力和信號。在一個實施例中，工具集群50中不同的工具60中的每個配置成直接連接至線56、57和58。在另一個實施例中，第一工具60與以菊花鏈方式連接到其上的一個或多個其它工具60附接到線56、57和58。這種菊花鏈可以是開式的也可以是閉式的(例如為環(huán))。鏈可以以簡單的終端插塞終止或如有需要，以過壓保護裝置終止。在向菊花鏈添加或從其刪除工具60時，終端插塞可以從一個工具上取下并且添加到另一個工具上。
[0061 ]軸和加工組件的實施例公開于第7，090，031號美國專利，其全部內容通過引用并入本文。軸的另一個實施例為一種可從Apex Tool Group公司得到的CLECO LIVEWIRE工具。
[0062]對接站70位于遠離工作區(qū)101的儲存區(qū)102中。當工具集群50和工具60從自動裝置40分離時，對接站70維持工具集群50和工具60。對接站70可以包括用于放置工具集群50的平臺或其它類似結構以安全放置工具60，為再次附接自動裝置40并與自動裝置40—起使用做準備。
[0063]當工具60附接到自動裝置40上并使用時，工具集群50中的工具60通過與自動裝置40附接來接收它們的電力及指令信號。提供電力和指令信號用于操作工具60以在工件100上執(zhí)行適當任務。當不使用時，將工具集群50及工具60移動到儲存區(qū)102、放在對接站70上并與自動裝置40分離。在一個實施例中，當用第一工具集群50中的第一套工具60在工件100上完成特定裝配順序后進行分離。然后自動裝置40分離工具集群50并附接至具有第二套工具60的第二工具集群50以進行裝配順序的另外步驟。
[0064]在一個實施例中，工具60與自動裝置40分離前完成其信號及電力要求。這可以包括各種信號協議，包括但不限于收集并發(fā)送由處理單元118收集的工具數據、以及接收來自系統控制器20和/或工具控制器30的相關信號。
[0065]工具60還可以對一個或多個部件執(zhí)行自檢以檢查各部件是否正常操作。在一個實施例中，工具60確認驅動電機112、伺服放大器113、主傳感器116、第二傳感器117和處理器118的一個或多個正常操作。自檢可以確定各部件是否在預定標準內操作。該標準可以本地存儲在工具60處或可以存儲在控制器20、30的一個或多個處。如果工具在預定標準內操作，則確定所述工具在操作上已就緒以備將來之用。如果其在標準外操作，則可以識別工具60需要維修和/或更換。
[0066]工具60還可將部件(例如，伺服放大器113、傳感器116、117、齒輪單元114和驅動輸出裝置130)中的一個或多個置于特定狀態(tài)下以用于當工具60附接至自動裝置40時在下一使用周期期間再次使用。
[0067]自動裝置40為工具集群50上的各個工具60提供高電壓電源。分離時，通過替代電源90將電力供應給工具60。替代電源90為工具集群50上的各種工具60提供較低電壓。提供這種較低電壓用于當自動裝置40再次使用工具集群50時保持工具60在就緒狀態(tài)中。在一個實施例中，能量儲存裝置90提供24V的電壓。
[0068]系統配置成實現從自動裝置40至替代電源90的平滑、無縫電力過渡。這防止由于供應給工具60的電力而產生的任何電力波動或變化，所述波動或變化可能導致當工具60隨后與自動裝置40再次附接時需要通過再次初始化過程進行處理。再次初始化過程可包括自檢以確定一個或多個部件是否正常操作。所述自檢是一種相對及時的操作。
[0069]當工具60與自動裝置40分離時，提供給工具60的電力足以使工具60當工具集群50再次附接至自動裝置40時保持在使用的就緒狀態(tài)。這防止工具60在與自動裝置40再次附接后被再次初始化。這樣當在不同的工具集群50之間改變時，為工具系統10提供更快速的過渡。電源90供應的電力維持一個或多個部件，使得在工具集群50再次附接至自動裝置40時不需要功能測試。功能測試確定工具60中的一個或多個部件是否正常操作。將一個或多個部件維持在功能水平，使得在分離前執(zhí)行的測試仍然有效。這防止工具集群50再次附接至自動裝置40時工具60必須執(zhí)行功能測試?？梢詾楦鞣N部件(諸如但不限于主傳感器116、第二傳感器117及處理單元118)提供電力以維持它們的功能能力。在一個具體實施例中，通過替代電源90將主傳感器116中的工具存儲器ID芯片維持在操作狀態(tài)中。在另一個實施例中，將伺服放大器113中的測量卡維持在操作狀態(tài)中。
[0070]先前的系統包括當將工具集群50停放在對接站70時停止電力供應。這導致在再次與工具60附接時進行功能再次初始化過程的工具60不能使用，直到完成該過程。再次初始化過程包括對每個工具進行功能測試以確保一個或多個部件在操作中且工具已準備就緒以在工件上使用。在一個實施例中，對被初始化的第一工具、然后第二工具、第三工具等連續(xù)進行該過程。這是一種耗時的過程，其降低了系統的整體效率。
[0071]由能量儲存裝置90供應的電力將工具60維持在就緒狀態(tài)。在一個實施例中，電力不足以操作工具60。在一個實施例中，替代電源90為工具60提供24伏直流電源。各種不同的電源90可用于提供所需電力。
[0072]在一個實施例中，裝置90包括一個或多個可再充電電池以為工具60提供電力。所述一個或多個電池中每個電池包括一個或多個電化學電池，并且可包括不同種類的化學品組合，包括但不局限于鉛-酸、鎳鎘、鎳金屬氫化物、鋰離子以及鋰離子聚合物?？稍俪潆婋姵氐某叽缭O定為安裝到框架52上，而當框架52附接至自動裝置40時該框架52隨工具集群50移動。
[0073]在另一個實施例中，電源90通過一個或者多個超級電容器提供。超級電容器可以包括多種不同類型和構造。超級電容器可以配置成電能的靜電儲存，諸如雙層電容器。提供另一配置用于電能的電化學儲存，諸如具有贗電容器。其它配置包括主要具有雙層電容和贗電容兩者的混合電容器。
[0074]對于可再充電電池和超級電容器兩者而言，一個或者多個電源90可以在其與自動裝置40附接期間通過電力線57來充電。在分離之后，一個或者多個電源90通過電力線58向工具60提供電力。
[0075]圖4示出配置成向對接的工具集群50提供電力的替代電源的另一個實施例。來自替代電源81的電力通過電纜80提供到對接的工具集群50。在本實施例中，框架52可以配置成諸如通過連接器54與電纜80連接?？商娲兀蚣?2可以包括連接至電纜80的單獨的連接器83。當工具集群50放置并且在對接站70處分離時，電纜80配置成使得連接件被啟用。
[0076]在替代電源81供應電力的一個實施例中，電力直接供應給安裝工具60，使得框架52不包括能量儲存裝置90。在另一個實施例中，框架52包括通過電源81充電的能量儲存裝置90。來自替代電源81的電力為向工具60供應必要的電力的裝置90充電。
[0077]當工具集群50對接時用于向工具60供應電力的各個實施例可以單獨使用或者以各種組合方式使用。進一步地，可以使用多種不同的電源。每個替代電源可以向一個或者多個不同工具60提供電力。在一個實施例中，為每個工具60提供單獨的電源。這些電源可以與工具集群50的框架52相關聯，或者可以與由其供應電力的特定工具60相關聯。
[0078]工具系統10可以使用在各種不同方法中。圖5示出一種方法。一開始，將工具集群50附接至自動裝置(步驟160)，并且工具60通過自動裝置接收電力(步驟162)。在仍然附接時，通過工具60接收分離信號(步驟163)。所述信號可以從系統控制器20和/或工具控制器30發(fā)送。在一個實施例中，在工具60已經完成對工件100的操作之后接收此信號。
[0079]由于該信號并且在仍然附接至自動裝置40時，工具60準備從自動裝置40分離。這可以包括向系統控制器20和/或工具控制器30發(fā)送最后工具數據(步驟164)。在其中工具60為軸的一個實施例中，數據可以包括但是不限于旋轉角度、施加的扭矩、或者來自一個或者兩個傳感器116、117的這些參數中任一參數相對于時間的一階導數。數據還可以包括驅動電機112和由處理單元118處理的齒輪單元信息。工具60還可以定向在預定位置處以便隨后使用。在一個實施例中，這可以包括行至預定定向的驅動輸出裝置130。這還可以包括對部件中的一個或者多個的功能測試。然后，將測試的結果發(fā)送至控制器20、30中的一個或者多個。在分離之前，工具60處于就緒狀態(tài)以準備隨后再次使用。
[0080]在工具60正準備分離期間，自動裝置40物理移動工具集群50遠離在工作區(qū)101處的工件100并且移動至在儲存區(qū)102處的對接站70。優(yōu)選地，在工具集群60到達對接站70時工具60處于就緒狀態(tài)，因為這防止自動裝置40在分離之前必須等待完成。在一個實施例中，工具60在它們已經實現準備狀態(tài)并且可以從自動裝置40分離時向系統控制器20和/或工具控制器30發(fā)送信號。
[0081 ]自動裝置40在對接站70處分離工具集群50 (步驟166)。在分離時，工具60不再通過自動裝置40接收電力。相反，工具60從替代能源(諸如能量儲存裝置90或者電源81)接收電力(步驟167)。至新電源的過渡為無縫的以防止任何電源波動或者不向工具60供電的任何時間段。無縫過渡防止工具60停機，從而在隨后再次附接至自動裝置40時必須經歷再次初始化過程。
[0082]在一個實施例中，從替代電源接收的電力的量小于通過自動裝置40接收的電力的量。在一個實施例中，電源足夠維持工具60中的一個或者多個部件處于激活狀態(tài)。在工具60為軸的一個實施例中，電源提供電力以維持伺服放大器113、傳感器116、117中的一個或者多個以及處理單元118的整體性。在一個實施例中，電力足夠工具60維持它們的配置和通信設置。在一個實施例中，工具集群50的工具60在停放在對接站處時不從系統10接收信號。
[0083]在工具集群50停放在對接站70處期間維持至工具集群50的電力。在隨后的時間中，自動裝置40向回移動到對接站70并且與工具集群50再次附接。因為工具60被維持在就緒狀態(tài)，所以工具60不經歷包括功能自查的初始化過程(其將它們可用于工件100上的操作的時間延遲)。這使得縮短工具集群50和自動裝置40較少的停機時間并且提高工具系統10的效率。
[0084]在一個實施例中，當最初與自動裝置40再次附接時，工具60經歷信號配置。信號配置可包括對工具的一個或多個方面的驗證(例如，工具的類型、工具ID)，以及驗證從控制器20、控制器30中的一個或多個接收到信號。然而，信號配置消耗的時間少于啟動過程所需要的時間。
[0085]在如圖6中所示的一個實施例中，維護區(qū)150位于自動裝置40的附近。自動裝置40配置成將工具集群50輸送到此區(qū)域且分離集群50。此區(qū)域為工具集群50的部件中的一個或多個提供維護。
[0086]在一個實施例中，當檢測到問題時，工具集群50就會被輸送到維護區(qū)150。問題可包括來自中控制器20、控制器30中的一個或多個，或工具本身的指示，即指示工具60中的一個或多個未適當地操作?？赏ㄟ^系統控制器20和工具控制器30中的一個或多個的各種測試以及性能協議獲得此通知。問題的示例可包括但不限于在低于預期的速度下操作的工具60、不可操作的工具，或未通過菊花鏈連接件接收電力的工具60 ο工具集群50可以被修理或在必要的時候被功能部件更換。此區(qū)域150可用于周期性地在工具集群50上執(zhí)行正常的維護工作。
[0087]在一個實施例中，當一個或多個工具60被輸送到此區(qū)域150時，從工具60中的一個或多個移除電力。這確保工具60是不可操作的以及可在工具60上執(zhí)行工作而不存在可導致技術人員受傷的工具操作的可能性。
[0088]在一個實施例中，工具系統10包括冗余工具集群50。工具集群50中的第一個可被輸送到維護區(qū)150且從系統10上離線。同時，第二個冗余工具集群50在系統中可用，以附接到自動裝置40從而執(zhí)行操作。此冗余使得系統10在工具集群50中的一個或多個是不可用時能夠保持激活。
[0089]在一個實施例中，工具集群50包括可附接到自動裝置40的單個工具60。工具60可通過一個或多個連接件直接附接到自動裝置40上，或工具60可附接到框架上，該框架附接至自動裝置40 ο工具60在附接時通過自動裝置40接收電力。工具60還可與自動裝置40分離并接收來自替代電源的電力。
[0090]在與自動裝置40分離之前，工具60中的一個或多個可移動到就緒狀態(tài)準備分離。在通過自動裝置40為工具60供電時執(zhí)行此移動。此移動可包括將一個或多個工具60移動到縮進位置或原始位置，在那里工具更接近自動裝置50和/或框架52。當隨后工具60再被附接到自動裝置40上時，“快速抓取位置(pounce posit1n)”可便于該工具60與自動裝置50分離和/或減少工具60準備好使用所需的時間。
[0091]當工具集群50處于如圖7中所示的儲存區(qū)102中時，工具系統10還可包括配置成用于操作的控制器190。工具控制器190可包括控制電路以及相關聯的存儲器，以通過程序指令來控制工具60。工具控制器190還可包括與用戶交互的接口和顯示器。工具控制器190和系統控制器20之間的通信通過具有在部件之間延伸的各種電纜80的電纜系統進行。電纜80配置成運送各種數據信號。部件之間的通信還可包括無線接口，諸如通過藍牙接口或無線局域網(WLAN)接口。一些實施例以電纜和無線通信的組合為特征。
[0092]當工具集群50在儲存區(qū)102處對接時，控制器190可對部件中的一個或多個執(zhí)行檢查以檢查部件是否正常操作。在一個實施例中，一個或多個工具60中的每個確認驅動電機112、伺服放大器113、主傳感器116、第二傳感器117，以及處理器118中的一個或多個是否正常操作。這可包括檢查以確定部件是否在預定標準內操作。所述標準可本地存儲在工具60上，或可存儲在控制器190、20和30中的一個或多個上。若工具正在預定標準內操作，則確定工具在操作上已就緒以備將來之用。如果其在標準外操作，則工具控制器190可識別工具60需要維修和/或更換。當工具控制器190被附接至自動裝置40上時，工具控制器190還可將部件(例如，伺服放大器113、傳感器116、傳感器117、齒輪單元114以及驅動輸出裝置130)中的一個或多個置于特定的狀態(tài)下以在下一個使用周期期間再次使用。
[0093]由工具控制器190執(zhí)行的功能測試可以與在工具集群50附接到自動裝置40上時執(zhí)行的測試相同。功能測試也可以是不同的。在一個實施例中，這些功能測試更加徹底且完成需要的時間多于在與自動裝置40附接期間執(zhí)行的測試的時間。
[0094]在如圖7中所示的一個實施例中，當工具控制器190停放在儲存區(qū)102時，該工具控制器190是控制工具集群60的單獨部件。其它實施例可以是當停放在所述區(qū)域150時執(zhí)行工具60的操作的工具控制器30和系統控制器20中的一個或兩個。
[0095]空間相對術語(諸如“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等)是用于便于描述，以說明一個元件相對于第二元件的定位。這些術語旨在除不同于附圖中描繪的定向以外還包括裝置的不同定向。另外，術語(諸如“第一”、“第二”等)也是用來描述各種元件、區(qū)域、段等也不旨在有所限制。在整個說明書中，相同的術語指代相同的元件。
[0096]如本文中所使用，術語“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是開放式術語，其指示所述元件或特征的存在，但是不排除另外的元件或特征。除非上下文另有明確指示，否則冠詞“一個(a、an)”和“所述”旨在包括復數以及單數。
[0097]本發(fā)明可以在不背離本發(fā)明的范圍和基本特性的情況下以本文所述以外的其它具體方式來實施。因此，本實施例在各方面均應認為是說明性的而非限制性的，且在所附權利要求書的含義和等效范圍內的所有變化均旨在包括在本發(fā)明之內。
【主權項】
1.一種在制造過程期間向一個或多個工具提供電力的方法，所述方法包括: 將工具集群附接到自動裝置并且通過所述自動裝置向所述工具集群上的多個工具中的每個提供電力； 在所述工具集群附接到所述自動裝置并且通過所述自動裝置供電時利用所述工具執(zhí)行操作； 在所述工具集群附接到所述自動裝置時且在執(zhí)行所述操作之后對所述工具集群上的所述工具執(zhí)行確定所述多個工具是否正在根據預定標準操作的功能測試； 從所述自動裝置分離所述工具集群； 在所述工具集群從所述自動裝置分離時通過與所述自動裝置分開的替代電源向所述工具提供電力，所述電源向所述工具提供比向所述自動裝置提供的電壓量較小的電壓量，所述較小的電壓量足以將所述工具維持在功能就緒狀態(tài)中； 將所述工具集群再次附接到所述自動裝置并且再次通過所述自動裝置向所述工具提供電力；以及 利用所述工具執(zhí)行操作而不再次對所述工具執(zhí)行所述功能測試。2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括，在所述工具集群附接到所述自動裝置時通過所述自動裝置對所述替代電源充電。3.根據權利要求1所述的方法，進一步包括，在所述工具集群從所述自動裝置分離時對所述工具集群上的所述工具執(zhí)行確定所述工具是否正在根據所述預定標準操作的功能測試。4.根據權利要求1所述的方法，進一步包括，在對所述工具執(zhí)行所述功能測試之前接收從所述自動裝置分離所述工具集群的信號。5.根據權利要求1所述的方法，進一步包括，當所述工具集群從所述自動裝置分離時將每個所述工具中的處理器維持為激活。6.根據權利要求1所述的方法，進一步包括，當將所述工具集群再次附接到所述自動裝置時執(zhí)行工具驗證和信號驗證程序，完成所述工具驗證和所述信號驗證中的每個花費的時間少于所述功能測試的時間。7.根據權利要求1所述的方法，進一步包括，在所述自動裝置正朝對接站移動所述工具集群時對每個所述工具執(zhí)行所述功能測試。8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述替代電源是各自向所述工具中一個或多個供應電力的多個單獨的裝置。9.根據權利要求1所述的方法，進一步包括，將來自所述自動裝置的電力提供到所述多個工具中的單個工具，并且以菊花鏈方式向所述多個工具中的其余工具提供電力。10.根據權利要求1所述的方法，進一步包括，在所述工具正通過所述自動裝置接收電力時且在所述工具集群從所述自動裝置分離之前，將所述工具中的至少一個從工作位置移動到更緊靠所述自動裝置的縮進位置。11.一種在制造過程期間向一個或多個工具提供電力的方法，所述方法包括: 在工具附接到所述自動裝置時在所述工具處從所述自動裝置接收電力； 當在所述工具正通過所述自動裝置供電時利用所述工具執(zhí)行操作； 接收指示分離的信號并且確定所述工具在操作條件中； 從所述自動裝置分離所述工具并且在所述工具處從替代電源接收電力，從所述替代電源接收的電量小于通過所述自動裝置接收的電量； 將所述工具再次附接到所述自動裝置，所述工具再次通過所述自動裝置接收電力；以及 在再次附接到所述自動裝置時利用所述工具執(zhí)行操作，而無需確定所述工具在操作條件中。12.根據權利要求11所述的方法，進一步包括，在所述工具集群從所述自動裝置分離時對所述工具執(zhí)行確定所述工具是否正在根據預定標準進行操作的功能測試。13.根據權利要求11所述的方法，進一步包括，在所述工具通過所述自動裝置接收電力時且在從所述自動裝置分離所述工具之前，在接收到指示分離的所述信號之后，將所述工具從工作位置移動到更緊靠所述自動裝置的縮進位置。14.根據權利要求11所述的方法，進一步包括，在所述工具附接到所述自動裝置時通過所述自動裝置對所述替代電源充電。15.根據權利要求11所述的方法，進一步包括，在所述工具從所述自動裝置分離時將所述工具中的處理器維持為激活。16.根據權利要求11所述的方法，進一步包括，當將所述工具再次附接到所述自動裝置時執(zhí)行工具驗證和信號驗證程序。17.根據權利要求11所述的方法，進一步包括，在所述自動裝置正朝對接站移動所述工具時對所述工具執(zhí)行所述功能測試。18.根據權利要求11所述的方法，其中，所述工具安裝在工具集群上，其中所述工具集群配置成與所述自動裝置附接或與所述自動裝置分離。19.根據權利要求18所述的方法，進一步包括，當所述工具集群附接到所述自動裝置時，通過所述自動裝置向所述工具集群上的第二工具提供電力，以及當所述工具集群從所述電源分離時，通過所述替代電源向所述工具集群中的第二工具提供電力。20.根據權利要求19所述的方法，其中，所述替代電源是各自向所述工具中的一個或兩個供應電力的多個單獨的裝置。21.根據權利要求11所述的方法，進一步包括，當所述工具附接到所述自動裝置時從所述自動裝置接收通信。22.—種工具系統，包括: 框架，其配置成可移除地附接于自動裝置； 多個工具，其安裝到所述框架上并配置成在工件上執(zhí)行操作，所述多個工具各自包括處理器； 所述工具中的每個配置成，當所述框架附接到自動裝置時從第一電源接收第一電量，當所述框架從所述自動裝置分離時從第二電源接收較小的第二電量，所述第一電源為所述工具提供電力以在第一工件上執(zhí)行操作； 所述處理器配置成在所述工件上的所述操作完成之后且在從所述第一電源接收所述第一電量時在所述工具上執(zhí)行確定所述工具正在根據預定標準操作的功能測試； 所述處理器配置成從所述第二電源接收所述較小的第二電量時保持激活和維持所述功能測試； 所述處理器配置成當從所述第一電源再次接收所述第一電量時，在第二工件上執(zhí)行所述操作，而無需在所述工具上執(zhí)行所述功能測試。23.根據權利要求22所述的工具系統，其中，所述處理器配置成在從所述第二電源接收所述較小的第二電量時在所述工具上執(zhí)行確定所述工具是否正在根據預定標準操作的測試。24.根據權利要求22所述的工具系統，其中，所述工具中的每個以菊花鏈的方式連接在一起，其中所述多個工具中的第一工具配置成，當所述框架附接到所述自動裝置時從所述第一電源接收電力，當所述框架從所述自動裝置分離時從所述第二電源接收第二電量，并且所述多個工具中的其余工具以菊花鏈的方式連接在一起以接收所述電力。25.根據權利要求22所述的工具系統，其中，所述工具進一步包括具有所述處理器的電機，所述處理器配置成在所述功能測試期間以預定設置對所述電機進行定位。26.根據權利要求22所述的工具系統，其中，所述框架包括用以從所述第一電源接收電力的第一連接器，以及用以從外部源接收通信的第二連接器。27.根據權利要求22所述的工具系統，其中，所述第二電源是蓄電池，所述蓄電池安裝在所述框架上并可操作地連接到所述工具中的每個以向所述工具中的每個提供所述第二電量。28.根據權利要求22所述的工具系統，其中，所述工具中的每個工具均相同。29.根據權利要求28所述的工具系統，其中，所述工具中的每個工具是用于將物體緊固在所述第一工件和所述第二工件上的軸。
【文檔編號】B23Q15/22GK105829019SQ201480068567
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年10月28日
【發(fā)明人】戴維·懷斯, 曼弗雷德·科格爾, 克勞斯·沃爾法特, 彼得·維登奧弗, 烏利齊·卡明斯基, 馬丁·道格拉斯·勞拉
【申請人】艾沛克斯品牌公司