CN101080302A - 用于从托盘上的工件装配模块的装配单元及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适于从托盘(33；42，43；54；68，69)上的工件(35)装配模块(55)的装配单元(1；21，22)，其包括多个其中托盘可用的托盘站(3a，3b，3c，3d，3e，3f；3g；3h)。至少部分所述托盘站构造成对托盘上的模块进行装配工作的装配站。装配单元还包括至少一个用于在托盘站之间输送托盘的输送装置。本发明装配单元的特征在于，输送装置构造成三轴模块(2；23，24)，其适于将各单个托盘从装配单元内的任何托盘站输送到装配单元内的任何其它未占用的托盘站。本发明的装配单元允许与装配站的空间位置无关地装配模块，从而需要较少的托盘并便于托盘从装配站到装配站的较快的输送。
Description
技术领域
本发明涉及一种装配单元，该装配单元适于从托盘(pallet)上的工件装配模块，并且包括若干托盘站，托盘可定位在托盘站处，其中至少部分托盘站以装配站的形式实现以用于对托盘上的模块进行装配工作，并且包括用于在托盘站之间输送托盘的至少一个输送装置。
背景技术
例如，从DE 195 04 457 A1可知这种装配单元，即装配线。
为了从工件装配模块，例如从轴、轴承、齿轮、环封等装配变速器，工件被以一定的顺序输送到模块并被装配。在这种情况下，手动装配工作(由工人进行)通常与自动装配工作(由机器进行)交替进行。
在现有技术中，装配线用于模块的装配。这种装配线包括传送带，例如摩擦型滚子输送器或带容器，托盘在该传送带上输送。模块被定位在托盘上。装配站沿传送带布置。传送带具有固定的传送方向，以便使托盘以特定顺序通过装配站。在各装配站之间的传送带段用作局部缓冲区。然而，这些局部缓冲区由于所要求的地板空间而仅具有小的容量。
在这些装配线中，多数装配站经历长的不进行装配工作的空闲时间。仅具有最长装配周期的装配站才在全负荷下操作。这导致装配线中的“瓶颈”。装配线还相对缺乏柔性。装配线的设计由装配站的空间顺序限定，此空间顺序用于实现单个模块的一定的装配顺序。如果模块改变，则必须修改装配线，或者甚至重组装配站。
从DE 195 04 457可知一种模块化装配线系统。在这种情况下，托盘在具有固定输送方向的循环传送带上输送。装配站围绕传送带布置，其中每个装配站的特点在于其自身的送入和送出段，该送入和送出段用于将单个托盘从循环传送带输送到相应的装配站，并且反之亦然。在该模块化装配线系统中，可独立于对托盘上的模块进行的工作顺序而选择装配站的空间顺序。
然而，所述模块化装配线系统的缺点是借助循环传送带将托盘从装配站输送到装配站非常耗时。另一个缺点是大量托盘在传送带上循环并且这是该装配线系统的操作所必需的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种装配单元，在该装配单元中可独立于装配站的空间布置装配模块，其中装配单元还需要更少的托盘，并且可以更迅速地实现托盘从装配站到装配站的输送。
在开始所述类型的装配单元中，根据本发明是如此实现该目的的，即，输送装置以三轴模块(triaxial module)的形式实现，该三轴模块能够将单个托盘从装配单元内的任何托盘站输送到装配单元内的任何其它未占用的托盘站。
所发明的装配单元包括多个托盘站。托盘站位于装配单元内，在装配单元的正常操作期间，即不仅在托盘的输送期间，托盘都定位在托盘站处。托盘站以例如手动装配站、自动装配站、半自动装配站和缓冲区等的形式实现。术语托盘是指用于工件或模块的任何类型的搬运器，尤其是其中设有可移动的部分以用作用于待装配工件或模块的装配辅助。托盘能够在三轴模块的帮助下改变它们的托盘站。为此目的，三轴模块行进到托盘的初始托盘站，拾起托盘，行进到目的托盘站并且放下托盘。
与在现有技术中使用的循环传送带相比，三轴模块能够将托盘从任何托盘站直接输送到任何其他托盘站。根据本发明，如果输送装置即三轴模块在输送期间不断缩短到目的地的空间距离，则直接地进行输送。如果在从初始托盘站到目的托盘站的输送期间托盘在中间到达另一个托盘站(诸如装配站)，则在本发明的意义上将不直接进行输送。
因此借助三轴模块的输送特别快地进行。为了获得特别高的输送速度，三轴模块可设有直线马达，该直线马达具体用于沿主要输送方向前后移动三轴模块。根据本发明，在两个托盘站(诸如装配站)之间可实现1秒或更短的输送时间，其中手动装配站处的装配时间通常达到20-60秒，而自动装配站处的装配时间通常达到5-10秒。由于该类型的输送，在本发明的装配单元中仅占用一个当前位于三轴模块中的托盘。
另一方面，三轴模块使得可以在输送期间特别好地控制托盘的加速度；加速度不由传送带上的摩擦过程限定。这防止了脉冲作用在托盘和它们的模块上，并且消除了倾斜的危险。
托盘站——具体地是装配站——通常布置成平行于输送模块的主要输送方向的一行。主要输送方向通常水平地并且直线地(X方向)延伸，但也可以以上升、下降和/或弧形方式实现，或具有弧形段。三轴模块也可在两个其他方向上移动，通常在竖直方向(Z方向)上和在横向于主要输送方向的水平方向(Y方向)上。在Y方向上的移动使得可以访问布置在平行于主要输送方向的一行中的托盘站。原则上可以独立于其他轴向方向的位置或移动进行在轴向方向(X，Y，Z)中的任意一个方向上的三轴模块的运动。三轴模块有利地具有NC或CNC控制(CNC：计算机数字控制；NC：数字控制)。
三轴模块使得托盘能以任意顺序访问托盘站(具体是装配站)。装配单元因此在托盘上的模块的装配中可用于装配站的任意顺序，而无需修改。可仅借助软件建立并控制托盘的装配顺序。
在这种情况下，尤其可以用相同装配单元(即，或者相继地或者同时地)处理分别承载不同模块并因此具有不同装配顺序的不同类型托盘，而不需要修改。
另外，本发明的装配单元使得可以在托盘上的模块的装配顺序中访问相同的装配站若干次，并且可以在该装配站处分别进行不同的装配顺序。因此，可提高该装配站的能力利用率。这对于装配站是有利的，在该装配站中与其余装配站相比装配周期较短，尤其是诸如连接装置和挤压的自动装配站。有利的是将在装配顺序期间访问若干次的托盘站(具体地是装配站和缓冲区)布置在装配单元的中心位置处，以便保证可以最短和最快访问。
在本发明的上下文中，计算机控制有利地限定了装配单元中三轴模块的输送过程的顺序。已知的优先级控制算法可用于该目的。计算机控制的软件具体可利用“代理导向智能(agent-orientedintelligence)”。算法的优先级例如可由某些装配站的高能力利用率或某些类型的托盘的高产出组成。能以完全自动的方式监测单个装配单元中的装配进展。
根据本发明装配单元的一个尤其优选的实施例，托盘站中的至少部分以缓冲区的形式实现，在缓冲区处无法对模块进行装配工作。可通过设置这种缓冲区提高装配站的能力利用率，其中三轴模块的输送顺序的限定也变得较简单。如果在单个装配站中出现故障，则这些缓冲区还使得可以在一定的时间段中继续在其余装配站中的装配。设置在装配单元中的缓冲区原则上可被所有装配站利用。
在该实施例的一个优选的附加实施例中，多个缓冲区竖直地布置成一个在另一个顶上，其中尤其优选的是至少三个缓冲区竖直地布置成一个在另一个的顶上。装配单元的整体设计由于该竖直布置而变得较紧凑。在许多应用中，将两个缓冲区竖直地布置成一个在另一个顶上就足够了。
在本发明装配单元的一个尤其优选的实施例中，装配单元包括至少一个用于由工人进行装配工作的手动装配站，其中所述手动装配站以高度可调的方式实现。竖直的可调节性使手动装配站可以适应工人的身体尺寸。这避免了工人的不适，并且提高了职业安全性。通常将用于托盘的支承面设计成高度可调的方式就足够。三轴模块(与根据现有技术的传送带系统相比)也可被竖直地调节，以便可以将托盘容易地放在任意高度。
在一个尤其优选的实施例中，装配单元具有至少一个手动双装配站，其中每个手动双装配站包括两个手动装配站，工人在两个手动装配站处可交替地进行装配工作。当工人在第一手动装配站进行装配工作时，可在第二手动装配站中用待处理的托盘替换已处理的托盘。工人一完成第一手动装配站中的托盘，装配工作就立即在第二手动装配站中继续，等等。这消除了托盘更换时间形式的空闲时间。工人的能力能以这种方式较好地利用。根据本发明，在两个手动装配站中可进行相同的装配工序、不同的装配工序或交替的装配工序。
在本发明的装配单元的另一个尤其有利的实施例中，装配单元具有至少一个手动装配站，所述手动装配站具有可在两个位置之间移动的可移动保护罩，所述保护罩具体地是安全卷帘门(safety rollershutter)，其中在所述保护罩的第一位置中完全阻止工人对所述手动装配站的托盘站的访问，同时在该第一位置中所述输送装置能够访问所述手动装配站的托盘站，并且其中在所述保护罩的第二位置中工人能够访问所述手动装配站的托盘站以便进行装配工作，同时在该第二位置中完全阻止所述输送装置对所述手动装配站的托盘站的访问。保护罩足够可靠，以便使其在控制错误的情况下不会被输送装置破坏。保护罩对于在手动装配站中活动的工人保证了最大限度的职业安全性。由于保护罩在其第一位置和第二位置中将工人与输送装置分离，所以工人不可能进入输送装置的可移动部分中。而且优选的是，在第一和第二位置之间的保护罩的任何位置中都完全阻止至少一种访问。这可以例如借助安全卷帘门容易地实现，该安全卷帘门在第一和第二位置中充分伸出到对手动装配站的托盘站的访问点的开口上方。在这种情况下可额外地提高工人的职业安全性。上述类型的分离保护罩可设置在手动双装配站的每个手动装配站中。
在该实施例的一个附加实施例中，保护罩在其第一位置中以不透光的方式密封手动装配站的托盘站。这使得可以例如为了质量控制的目的在限定的光条件下在托盘或其模块上进行光学测量。为此目的，手动装配站可设有适当的照相机和/或适当的人造光源。
在另一个优选的实施例中，装配单元具有至少一个自动装配站，该自动装配站具有用于在多个装配工具之间自动地变换的变换装置。在这种装配站中可进行不同类型的装配工序；尤其可以根据到达的托盘选择装配工具。自动装配站可在用于模块的装配顺序中使用若干次，或用于具有不同模块的各种类型的托盘。自动装配站的整体能力利用率能以这种方式显著增大。
另一个优选的实施例的特征在于，装配单元具有至少一个自动装配站，并且自动装配站设有其自己的第一移动装置，该第一移动装置能够相对于自动装配站的工具移动托盘，该自动装配站静止地布置在装配单元中，以便使托盘上的不同位置可被工具访问。如果工具需要在装配工序期间在托盘的不同位置处使用若干次，则不必与其托架一起移动通常较重的工具。该实施例尤其适于操纵上面布置有若干相同模块的托盘。
在另一个有利的实施例中，装配单元具有至少一个自动装配站，其中自动装配站包括至少两个托盘站和用于在托盘上进行装配工作的装配站，其中装配站具体代表可被所述输送装置访问的另一个托盘站，并且自动装配站设有其自己的第二移动装置，该第二移动装置使得可以在装配站与自动装配装置的每个托盘站之间移动单个托盘，并且反之亦然。第二移动装置通常以两部分装置的形式实现，其中两个部分分别设计用于从托盘站之一到装配站和从装配站到托盘站之一的移动。自动装配站在该实施例中在很大程度上与输送装置分离。由于处理过的托盘立即从装配站去除并用局部地供给的待处理托盘代替，所以显著减小了自动装配站的托盘更换时间。因此实现了自动装配站的能力利用率的显著增大。
一个同样有利的实施例的特征在于，装配单元具有至少一个自动装配站，该自动装配站包括第一和第二托盘站，第一和第二托盘站两个都布置在共同的滑动件上，该滑动件可借助第三移动装置在两个位置之间移动，其中在所述滑动件的第一位置中，所述第一托盘站可被所述输送装置访问，并且所述第二托盘站中的托盘可由所述自动装配站访问来进行装配工作，并且其中在所述滑动件的第二位置中，所述第二托盘站可被所述输送装置访问，并且所述第一托盘站中的托盘可由所述自动装配站访问来进行装配工作。自动装配站在该实施例中也在很大程度上与输送装置分离。由于位于第一托盘站中的处理过的托盘立即被位于第二托盘站中的局部地存放的待处理托盘代替，或者反之亦然，所以显著减小了自动装配站的托盘更换时间。这使得可以显著增大自动装配站的能力利用率。与以上实施例相比，该实施例提供了具有较少运动轴的简化设计的优点。
在本发明装配单元的四个上述实施例的一个优选的附加实施例中，自动装配站以连接装置的形式实现。连接和挤压处理需要在装配顺序中以尤其频繁的方式进行，以便可借助该方法提高装配单元的整体效率。
在本发明装配单元的另一个有利的实施例中，装配单元具有中心工件存放器，该中心工件存放器具有至少一个托盘站和工件分配器，其中工件分配器实现为能够将工件从中心工件存放器输送到位于工件存放器的至少一个托盘站中的托盘。在该实施例中，工件(尤其诸如待在手动装配站中被附装到托盘上的模块上的较大或较重的工件)可通过中心工件存放器被自动地输送，并且起初在中间存放在该托盘上。托盘然后被输送到手动装配站，然后由该位置处的工人将中间存放的工件附装到模块上。优选的是将工件存放在安装在不同手动装配站处的中心工件存放器中。中心工件存放器消除了对手动装配站(例如具有局部堆栈箱)中的局部工件存放器的需要，或者至少使得可以将局部工件存放器限制成小的部分。
在一个有利的实施例中，输送装置具有用于绕竖直轴线转动托盘的转动装置。这使得可以在托盘输送到托盘站之前或在从具体是装配站的托盘站接收托盘之后将托盘定向在希望的转动位置中。例如，如果多个装配单元互连成装配系统并且装配单元中的相应主要输送方向不相互平行地延伸，则这是有利的。
在本发明装配单元的一个尤其优选的实施例中，输送装置可在水平导轨上沿X方向向前和向后移动，其中托盘站布置在导轨的一侧上或导轨的两侧上。在这种情况下，托盘站方便地横向于主要输送方向(X方向)加载。另外，可通过在X方向上与导轨的附加段一起附装具体是装配单元的附加的托盘站，容易地扩展装配单元。
在该实施例的一个尤其优选的附加实施例中，输送装置可借助直线马达沿导轨移动。直线马达可以使三轴模块在主要输送方向(X方向)上尤其快速且精确地移动。垂直于X方向且相互垂直的两个其余移动方向(Y，Z)也可用直线马达实现。
上述实施例的一个尤其优选的附加实施例的特征在于，设有多个相同的基础平台，这些基础平台相继地布置在X方向上并且以可逆的方式彼此固定，并且基础平台具有标准接收器，其中装配站和/或缓冲区和/或输送装置的导轨的多个段和/或中心工件存放器和/或装配单元的其它装置借助对应的腿部件以可逆的方式固定在至少部分接收器中，尤其是螺纹连接到其上。基础平台使得可以实现能以尤其简单的方式扩展的装配单元的模块化设计。布置在基础平台上的装置优选地以具有其自己控制器的独立模块的形式实现；可借助插头类型的连接器附装数据线、电力线和例如用于压缩空气的其他供给线路(如果可用的话)。在该实施例中，如果待装配的模块变化，则可容易地改进装配单元，即，如果生产变化，则可以低成本的方式“重复利用”装配单元。由于此措施可以降低投资成本。
本发明的范围还包括一种装配系统，该装配系统包括至少两个根据上述权利要求之一所述的装配单元，其特征在于，装配单元分别具有以缓冲区的形式实现的托盘站，并且每个装配单元的至少部分缓冲区同时分配给两个装配单元，且因此可被这两个装配单元的输送装置访问(＝移动位置)。这种装配系统提供了容易互连多个装配单元的选择。当考虑到空间时，这种装配系统可非常适于局部环境，并且提供用于扩展的足够的选择。尤其还可以实现以T形方式连接的有关装配单元的主要输送方向。
该装配系统的一个优选的实施例包括至少两个装配单元，其中两个相邻的装配单元的导轨相互平行地延伸，并且其中同时分配给这两个装配单元的缓冲区设置在这些导轨之间。这带来了尤其紧凑的设计。
根据本发明的装配单元的互连也可实现为这样，即将两个(或更多)装配单元布置成彼此相邻，并且提供至少一个输送装置用于将模块或托盘从一个装配单元输送到另一个装配单元。
本发明的范围还包括一种用于操作本发明装配单元的方法，其特征在于，可在至少一个装配站中进行交替装配工序，并且根据位于装配站中的托盘选择并进行交替装配工序中的一个。这使得可以实现该装配站的优异的能力利用率。在现有技术中，装配站相应用于恰好一种类型的托盘或其模块的装配顺序中的恰好一个装配工序。当该装配站中的装配工序的持续时间(即，装配时间)比在用于该托盘的装配顺序中的任意一个其余装配站中的装配时间短时，在该装配站中总是出现空闲时间(即，停顿时间)。根据本发明的方法，空闲时间用于交替装配工序。另外，手动装配站中的工作由于交替装配工序而对于工人是多样的，从而使工作变得较愉快并且因此而较不疲劳。
在本发明方法的一个有利的变型中，在对托盘上的模块的工序中相同的托盘被输送到相同的装配站多次，并且所述托盘上的模块继而在该托盘站中分别经过不同的装配工序。这是一个用于提高该托盘站的能力利用率的选择。在用于该托盘的装配顺序期间，该装配站中的装配时间的总和优选地不超过其余装配站之一中的最长装配时间。
在本发明方法的另一个变型中，分别承载不同模块的各种类型的托盘在装配单元中同时处理。在这种情况下，通常在至少部分装配站中对各种类型的托盘进行交替装配工序。这还使得可以提高这些特定装配站中的能力利用率。
该方法的此变型的一个附加实施例的特征在于，装配单元具有N个手动装配站，其中N大于或等于2，分别承载不同模块的至少M种类型的托盘在装配单元中处理，其中M大于或等于N，并且对于每个手动装配站，提供至少一种类型的托盘，在其工序中，该手动装配站在所有其它手动装配站之前进行装配。这保证了如果一个手动装配站中的工作中断(例如，如果分配给该站的工人休息一会儿)，所有其它手动装配站中的工作可以继续，即，不必在中断前配置缓冲。如果需要，所有其余手动装配站中处理的托盘被输送到缓冲区。
关于根据本发明及其变型的上述方法，手动双装配站如果如此设置就在本发明的意义上在功能上代替单个(手动)装配站。
本发明的其他优点从说明和附图可以得到。上述特征以及下文待说明的特征可以根据本发明被分别单独或在任意组合中使用。所示和所述实施例不应认为是最终逐项详列，而是具有用于本发明的说明的示例性特征。
附图说明
本发明示于附图，并且将在下文中参照其实施例较详细地说明。在附图中：
图1示出本发明的装配单元的俯视示意图；
图2示出包括两个装配单元的本发明装配系统的俯视示意图；
图3a示出本发明装配单元的手动装配站的侧视示意图，该手动装配站具有位于适于改变托盘的第一位置上的安全卷帘门；
图3b示出根据图3a的手动装配站的侧视示意图，该手动装配站在适于由工人装配的第二位置上具有安全卷帘门；
图4示出具有三轴模块的本发明装配单元的手动双装配站的斜视示意图；
图5示出本发明装配单元的三轴模块的侧视示意图；以及
图6示出用于本发明装配单元的连接装置的斜视示意图，该装配单元具有工具变换装置和用于两个托盘站的公共可移动滑动件。
具体实施方式
图1示出本发明的装配单元1的俯视示意图。装配单元1包括三轴模块2，该三轴模块用于在装配单元1的不同装置的托盘站3a、3b、3c、3d、3e、3f之间输送托盘。托盘站3a-3f是装配单元1中三轴模块2可到达的位置，并且托盘可定位在该位置处。根据本发明，三轴模块2能够在托盘站3a-3f之间直接地并且因此也快速地输送托盘。装配单元1的装置由两个手动双装配站4与5、连接装置6、中心工件存放器7以及缓冲区8与9组成。
三轴模块2可借助未示出的直线马达在水平直导轨10上沿X方向移动。它也可以在Z方向上，即垂直于投影平面，竖直地上下移动。三轴模块2还以在垂直于X方向延伸的水平的Y方向上伸缩的方式实现，以便到达布置在导轨10两侧的托盘站3a-3f中的托盘。
本发明的范围还包括利用具有多于三个运动轴例如6轴模块的输送装置。然而，输送装置需要具有至少三个运动轴，以便适于用作根据本发明的三轴模块2。三轴模块还可以设有短行程装置，以便实现在Z方向上的运动。短行程装置可具体以固定行程工作。适当的短行程装置例如钩子，这些钩子位于下面并且能提起托盘，反之亦然。短行程装置的典型行程的量是5至10mm；这足够用于为托盘的水平移动作准备。
手动双装配站4、5分别包括以手动装配站形式实现的两个托盘站3a、3b。在每个手动双装配站4、5中，即或者在一个或另一个手动装配站或者一个或另一个托盘站3a、3b中，仅有一个工人工作；这用替代工作位置中的虚线示出的工人指示。当工人11对例如托盘站3a中的托盘上的模块进行装配工作时，三轴模块2输送走处理过的托盘(例如，到缓冲区8、9中的一个)并且使在另一个托盘站3b中的待处理的托盘可用。
待由工人11附装到托盘上的模块上的工件或者在局部堆栈箱12中可用，或者立即存放在待处理托盘上，并且来源于中心工件存放器7。
装配单元1还包括连接装置6，该连接装置能够用例如压力适配器的工具13对托盘上的模块进行连接工作。连接装置6包括滑动件14，该滑动件可借助未示出的第三移动装置在平行于X方向的两个位置之间移动。第一位置示于图1，并且在其右侧的第二位置以点划线示出。在滑动件14上布置有两个托盘站3e和3f。在所示滑动件14的第一位置中，三轴模块2可到达第一托盘站3e，其中工具13可对位于第二托盘站3f中的托盘进行连接工作。在连接工作完成后，滑动件14移动到第二位置，并且借助三轴模块2用待处理的托盘代替第二托盘站3f的处理过的托盘。可同时对第一托盘站3e中的托盘进行连接工作。
装配单元1还具有中心工件存放器7，该中心工件存放器包括托盘站3c、工件分配器15以及用于工件的箱子16。可为敏感的工件设置工件夹持器等来代替箱子。工件分配器15可沿导轨17移动，并且可垂直于导轨竖直地和水平地移动或伸缩。如果托盘位于托盘站3c中，则工件分配器将工件输送到该托盘。根据托盘上的模块选择工件并将这些工件放置在托盘(中间存放器)上。实际的装配在装配站之一中发生。
另外，装配单元1还具有缓冲区8、9。对位于以缓冲区8、9形式实现的托盘站3d中的托盘不进行装配工作。托盘仅存放在这些缓冲区中，直到相应的托盘接下来应被输送到的装置或托盘站变得可用。
装配单元1由四个基础平台18a、18b、18c、18d组成，这四个基础平台在X方向上成行布置，并且以可逆的方式固定在彼此上。例如，两个手动双装配站4、5以及导轨10的一段布置在基础平台18b上。连接装置6大到要固定在两个基础平台18c、18d上。基础平台18a-18d具有标准接收器用于以可逆的方式布置在其上的固定装置。装配单元由于该模块化设计而可以容易地扩展，例如通过在X方向上增加其它基础平台。而且可容易地修改装配单元1。例如，如果要用自动装配站代替手动双装配站4，则基础平台18b可保持在装配单元1中，仅需要更换基础平台18b的标准化接收器中的双装配站4。
基础平台18a-18d设有可调节腿(未示出)形式的调整元件。这使其在不平的地面上也可以容易地对准装配单元1。
用于装配单元1中的托盘的示例性工序可如下：从缓冲区8(同时用作承载部分装配模块的待处理托盘的送入区)接收托盘，输送到手动双装配站4，在此双装配站中将少量工件附装到模块，输送到连接装置6并且压上已附装的工件，输送到缓冲区9，输送到中心工件存放器7(其中少量工件在中间存放在托盘上)，输送到手动装配站5(其中将中间存放的工件和其它小部件附装到模块)，输送到缓冲区9，输送到连接装置6并且压上少量已附装的工件，输送到缓冲区8，输送到中心工件存放器7(其中额外的工件在中间存放在托盘上)，输送到手动装配站4(其中将中间地存放的工件附装到模块)，输送到缓冲区9，输送到连接装置6(其中少量已附装的工件被压上)，输送到缓冲区9(同时用作处理过的托盘的送出区域)。
在本发明的装配单元1中，由于相同的装配站用于不同的替代装配工序，因此可提高装配单元1的装配站的能力利用率。然而，根据本发明，也可通过对进行尤其耗时的装配工序的多个装配站的平行使用，来提高本发明的装配单元1的装配站的能力利用率。
换言之，如果要对托盘上的模块进行尤其耗时的装配工序，则托盘可被输送到全都设计用于该装配工序的多个装配站中的一个。如果需要，则可通过用设计进行该耗时装配工序的多个装配站扩展装配单元，由此提高装配单元中的模块装配的循环。
装配单元1实现为仅允许在限定的服务访问点进行访问的空间封闭系统的形式。这种服务访问点可由门组成，并且可设置在导轨10的右端和/或左端上。如果沿导轨10的空间没有完全被诸如装配单元1中的装配站的装置使用或占用，则在未使用的段上设有保护墙。这防止位于装配单元1附近的人员意外进入迅速移动的三轴模块2的区域中和可能受到的伤害。
图2示出包括两个装配单元21、22的本发明装配系统20的俯视示意图。两个装配单元21、22在两个三轴模块23、24的两个导轨10之间的区域中重叠。以缓冲区形式实现的托盘站3g位于该重叠区域中。可通过装配单元21的三轴模块24以及通过装配单元22的三轴模块23操纵这些托盘站3g中的托盘。托盘站3g因此代表用于两个装配单元21、22之间的托盘的输送位置。
根据本发明，装配单元21、22也可在用于托盘上模块的工序中改变，尤其改变若干次。例如，图2所示的上装配单元21的手动双装配站25不具有局部工件存放器。到达手动双装配站25的托盘在之前被输送到下装配单元22的中心工件存放器7，以便收集所有待附装的工件。
图3a示出形成本发明装配单元一部分的手动装配站30的侧视示意图。手动装配站30包括装配台31和以安全卷帘门形式实现的保护罩32。准备好手动装配工作的托盘33已放置在装配台31的上侧上。在本文中，装配台31的上侧代表托盘站3h。托盘33刚刚由三轴模块2输送。三轴模块2的伸缩臂34具有在下面接合用于其输送的托盘33的功能，并且当前在图3a中向三轴模块2缩回或拉回。三轴模块2可在垂直于投影平面(X方向)延伸的导轨10上移动。
在图3a中，保护罩32位于第一位置上，在该第一位置中完全阻止工人11访问托盘站3h和托盘33。因此，工人11不受到由于借助三轴模块2输送托盘33尤其是伸缩臂34移动而导致的危害。然而，三轴模块2可以自由访问托盘站3h。
图3b示出在保护罩32的第二位置上的根据图3a的手动装配站30。保护罩32完全密封三轴模块2之前对托盘站3h或托盘33的访问。然而，工人11可以分别自由访问托盘站3h或托盘33。因此，工人11能够将工件35附装到托盘33或托盘33上的模块(未示出)上。
至少手动装配站30的装配台31以可调节高度的形式实现，即，装配台31的上边缘可在Z方向上竖直地移动。这通过马达36实现；或者，也可以想到利用手动移动装置，例如主轴驱动器。一旦新的工人11在手动装配站30处工作，则装配台31的Z位置适于该新工人的身体尺寸。装配台31的Z位置优选以自动的和电子的方式信号传送到三轴模块的控制单元，以便当伸缩臂送入和送出托盘33时，三轴模块可调节用于伸缩臂的正确的Z位置。
图4示出具有本发明装配单元的三轴模块2的手动双装配站40的斜视图。手动双装配站40包括分别以手动装配站形式实现的两个托盘站3a、3b。在两个托盘站3a、3b的每个中定位有一个相应的托盘42、43。
在左托盘站3a中，工人(未示出)可在托盘42上进行装配工作，尤其是工件的附装，工人可从前方访问到托盘42。安全卷帘门44向后——即向三轴模块2或其移动区域——分别密封该手动装配站40或托盘站3a。
在右托盘站3b中，不能由工人在托盘43上进行装配工作。安全卷帘门45向前——即向工人(未示出)密封该手动装配站或其托盘站3b。在图4中，省略了右侧手动装配站的右侧上的壁，以便提供较好的视图。然而，三轴模块2可从所示安全卷帘门45的位置的后方访问托盘站3b，以便可以输送托盘43。
三轴模块2可在三个方向上移动，以便输送托盘：它可沿导轨10在X方向上向后和向前移动，伸缩臂34可在Y方向上——即水平地并且垂直于X方向——移动，并且伸缩臂34或其悬架可在Z方向上竖直地上下移动。
手动双装配站40和三轴模块2及其导轨10布置在基础平台18e上。
在图5中，以侧视示意图的形式详细示出适于在本发明中使用的三轴模块2。
三轴模块2包括基体51，该基体51可借助于布置在基体51中的直线马达而在导轨10上沿X方向(垂直于投影平面)移动。在基体51上布置有竖直导轨52，其中伸缩臂34或其悬架可在这些竖直导轨上沿Z方向竖直地移动。伸缩臂34可在Y方向上水平地左右移动；图5示出伸缩臂向右移动的位置。尤其当托盘位于三轴模块上时，从左到右或相反的Y移动也是可以的。
在伸缩臂34的端部处布置有托盘输送头53，其中该托盘输送头设计设计成能可靠地保持并输送托盘54。托盘输送头53可具有用于该目的的夹持工具或夹具。托盘输送头53和托盘54可简单地实现，以便使托盘输送头53在下面接合托盘，并且托盘54平躺在托盘输送头53上，从而使其在托盘输送头53升起时不会滑动或倾斜。部分装配好的模块55位于托盘54上。
三轴模块2的所有自由度的运动(X，Y，Z)可彼此独立控制。该控制通常是基于NC或基于CNC的。
图6示出适于在本发明装配单元中使用的连接装置6的斜视示意图。
连接装置6具有上压板61和固定压台62。连接装置6还具有变换装置63，该变换装置使得可以在不同装配工具64即压力适配器之间变换。为此目的，具有6个压力适配器的六头座(sextuple magazine)66可在水平导轨65中沿X方向移动，以便使压力适配器中的一个布置在适当地对准的位置上，以在压板61与压台62之间进行挤压处理。在图6中，最左侧的压力适配器64a被对准用于挤压处理。主轴马达67使得可以在Z方向上将压力适配器64a降低到压台62上，并随后再升起压力适配器。
在连接装置6中用滑动件操纵具有待挤压工件或模块的托盘。滑动件14具有两个托盘站3e、3f，这两个托盘站上布置有具有模块55的托盘68、69。滑动件14可借助于未示出的第三移动装置在X方向上移动。为了进行连接处理，托盘站与其托盘(例如托盘站3e与托盘68)一起在压板61与压台62之间移动，以便使待连接的模块55的工件能够与准备好的压力适配器64a配合。当在托盘站3e中进行连接处理时，可借助三轴模块在另一个托盘站3f中进行托盘更换。
滑动件14随后以这种方式(在图6中向右)移动，以使另一个托盘站3f或托盘69上的模块55定位在压台62上方进行挤压处理，并且通过三轴模块在托盘站3e中更换托盘。当滑动件14移动时，如果需要，可更换装配工具64，即压力适配器。
所述连接装置6也可以独立于根据本发明的装配单元使用，并且尤其是在没有三轴模块的情况下使用。因此，具有用于在若干装配工具64之间自动变换的变换装置63的连接装置6可被认为是独立的发明。该独立发明的可能的实施例对应于从属权利要求9至11的特征部分。
Claims (23)
1.一种装配单元(1；21，22)，所述装配单元适于从托盘(33；42，43；54；68，69)上的工件(35)装配模块(55)，所述装配单元包括多个托盘站(3a，3b，3c，3d，3e，3f，3g，3h)，托盘(33；42，43；54；68，69)能定位在所述托盘站处，其中所述托盘站(3a-3h)中的至少部分以对所述托盘(33；42，43；54；68，69)上的模块(5)进行装配工作的装配站的形式实现，并且所述装配单元包括至少一个用于在所述托盘站(3a-3h)之间输送所述托盘(33；42，43；54；68，69)的输送装置，
其特征在于，所述输送装置以三轴模块(2；23，24)的形式实现，所述三轴模块能够将单个托盘(33；42，43；54；68，69)从所述装配单元(1；21，22)内的任何托盘站(3a-3h)输送到所述装配单元(1；21，22)内的任何另一未占用的托盘站(3a-3h)。
2.根据权利要求1所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，所述托盘站(3d，3g)中的至少部分以缓冲区(8，9)的形式实现，在所述缓冲区处无法对所述模块(55)进行装配工作。
3.根据权利要求2所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，多个缓冲区(8，9)竖直地布置成一个在另一个的顶上，其中尤其优选的是，至少三个缓冲区(8，9)竖直地布置成一个在另一个的顶上。
4.根据上述权利要求中任一项所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，所述装配单元(1；21，22)包括至少一个用于由工人(11)进行装配工作的手动装配站(30)，其中所述手动装配站(30)以高度可调的方式实现。
5.根据上述权利要求中任一项所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，所述装配单元(1；21，22)具有至少一个手动双装配站(4，5；25；40)，其中每个手动双装配站(4，5；25；40)包括两个手动装配站(30)，工人(11)在所述两个手动装配站(30)处可交替地进行装配工作。
6.根据上述权利要求中任一项所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，
所述装配单元(1；21，22)具有至少一个手动装配站(30)，所述手动装配站具有可在两个位置之间移动的可移动保护罩(32)，所述保护罩具体地是安全卷帘门(44，45)，
在所述保护罩(32)的第一位置中完全阻止工人(11)对所述手动装配站(30)的托盘站(3a，3b，3h)的访问，同时在该第一位置中所述输送装置能够访问所述手动装配站(30)的托盘站(3a，3b，3h)，并且
在所述保护罩(32)的第二位置中工人(11)能够访问所述手动装配站(30)的托盘站(3a，3b，3h)以便进行装配工作，同时在该第二位置中完全阻止所述输送装置对所述手动装配站(30)的托盘站(3a，3b，3h)的访问。
7.根据权利要求6所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，所述保护罩(32)在其第一位置中以不透光的方式密封所述手动装配站(30)的托盘站(3a，3b，3h)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，所述装配单元(1；21，22)具有至少一个自动装配站，所述自动装配站具有用于在多个装配工具(64)之间自动地变换的变换装置(63)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，
所述装配单元(1；21，22)具有至少一个自动装配站，并且
所述自动装配站设有其自己的第一移动装置，所述第一移动装置能够相对于所述自动装配站的工具(13)移动托盘(33；42，43；54；68，69)，所述自动装配站静止地布置在所述装配单元中，以便使所述托盘(33；42，43；54；68，69)上的不同位置可被所述工具访问。
10.根据上述权利要求中任一项所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，
所述装配单元(1；21，22)具有至少一个自动装配站，
所述自动装配站包括至少两个托盘站和用于在托盘(33；42，43；54；68，69)上进行装配工作的装配站，其中所述装配站具体代表可被所述输送装置访问的另一个托盘站，并且
所述自动装配站设有其自己的第二移动装置，所述第二移动装置使得可以在装配站与自动装配装置的每个托盘站之间移动单个托盘，并且反之亦然。
11.根据上述权利要求中任一项所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，
所述装配单元(1；21，22)具有至少一个自动装配站，
所述自动装配站包括第一和第二托盘站(3e，3f)，所述第一和第二托盘站两个都布置在共同的滑动件(14)上，其中所述滑动件(14)可借助第三移动装置在两个位置之间移动，
在所述滑动件(14)的第一位置中，所述第一托盘站(3e)可被所述输送装置访问，并且所述第二托盘站(3f)中的托盘(69)可由所述自动装配站访问来进行装配工作，并且
在所述滑动件(14)的第二位置中，所述第二托盘站(3f)可被所述输送装置访问，并且所述第一托盘站(3e)中的托盘(68)可由所述自动装配站访问来进行装配工作。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，所述自动装配站以连接装置(6)的形式实现。
13.根据上述权利要求中任一项所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，所述装配单元(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个托盘站(3c)和一个工件分配器(15)，其中所述工件分配器实现为能够将工件(35)从所述中心工件存放器(7)输送到位于所述工件存放器(7)的至少一个托盘站(3c)中的托盘(33；42，43；54；68，69)。
14.根据上述权利要求中任一项所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，所述输送单元具有用于绕竖直轴线转动托盘(33；42，43；54；68，69)的转动装置。
15.根据上述权利要求中任一项所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，
所述输送装置可在水平导轨(10)上沿X方向向前和向后移动，并且所述托盘站(3a-3h)布置在所述导轨(10)的一侧上或所述导轨(10)的两侧上。
16.根据权利要求15所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，所述输送装置能借助直线马达沿所述导轨(10)移动。
17.根据权利要求14或16所述的装配单元(1；21，22)，其特征在于，设有多个相同的基础平台(18a，18b，18c，18d，18e)，所述基础平台相继地布置在X方向上并且以可逆的方式彼此固定，并且所述基础平台(18a-18e)具有标准接收器，其中装配站和/或缓冲区(8，9)和/或所述输送装置的导轨(10)的多个段和/或中心工件存放器(7)和/或所述装配单元(1；21，22)的其它装置借助对应的腿部件以可逆的方式固定在至少部分所述接收器中，尤其是螺纹连接到其上。
18.一种装配系统(20)，包括至少两个根据上述权利要求中任一项所述的装配单元(21，22)，其特征在于，
所述装配单元(21，22)分别具有以缓冲区的形式实现的托盘站(3g)，并且每个装配单元(21，22)的至少部分缓冲区被同时分配给两个装配单元(21，22)，且因此可被这两个装配单元(21，22)的输送装置访问(＝传送位置)。
19.根据权利要求18所述的装配系统(20)，包括至少两个根据权利要求15至17中任一项所述的装配单元，其特征在于，
两个相邻的装配单元(21，22)的导轨(10)相互平行地延伸，并且
同时分配给这两个装配单元(21，22)的缓冲区设置在这些导轨(10)之间。
20.一种用于操作根据权利要求1-17中任一项实现的装配单元(1；21，22)的方法，其特征在于，
可在至少一个装配站中进行多个交替装配工序，并且
根据位于所述装配站中的托盘(33；42，43；54；68，69)来选择并进行所述交替装配工序中的一个。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，在对托盘(33；42，43；54；68，69)上的模块(55)的工序中相同的托盘(33；42，43；54；68，69)被输送到相同的装配站多次，并且所述托盘(33；42，43；54；68，69)上的模块(55)继而在该托盘站中分别经过不同的装配工序。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，分别承载不同模块(55)的各种类型的托盘(33；42，43；54；68，69)在所述装配单元(1；21，22)中同时处理。
23.根据权利要求22所述的用于操作装配单元(1；21，22)的方法，其特征在于，
所述装配单元(1；21，22)具有N个手动装配站(30)，其中N大于或等于2，
分别承载不同模块(55)的至少M种类型的托盘(33；42，43；54；68，69)在所述装配单元(1；21，22)中处理，
M大于或等于N，并且
对于每个手动装配站(30)，提供至少一种类型的托盘(33；42，43；54；68，69)，在所述托盘的工序中，该手动装配站(30)在所有其它手动装配站(30)之前进行装配。
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