CN102015120A - 模块化涂装作业线及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涂装作业线(10)，包括多个模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)，所述多个模块化加工工位连续地设置并限定正向运输方向(F)。各个模块化加工工位(16、18、20、22、24、26、28、118、160)包括制品运输装置(122)，该制品运输装置(122)用于移动至少一个运载装置(164)通过模块化加工工位(16、18、20、22、24、26、28、118、160)。模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)中的至少一者包括一件涂料涂敷设备(56)。控制系统(220)与各个制品运输装置(122)通信，并配置成按照独特操作模式独立地移动各个模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)的运载装置(164)。控制系统(220)还配置成当各个模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)的运载装置(164)横越到邻近的模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)时为运载装置(164)变址。

Description

模块化涂装作业线及其操作方法
技术领域
本发明总的涉及涂装作业/生产线(paint line)，更具体地涉及具有多个模块化制造/加工工位的涂装作业线。
背景技术
在制造/加工工艺过程中，产品通常前进通过制造/加工链的多个加工工位。具体地说，产品沿着制品/物品运输装置运输通过每个加工工位。在每个加工工位处，执行制造/加工工艺中多个任务中的一个具体任务。为执行指定任务所必需的所有设备和其它部件都设置且经常是永久地固定在每个加工工位处。结果，视加工工艺的任务量和复杂性而定，加工链通常是永久位于加工设备内的大型结构。
至少部分地由于加工链的永久性的结果，所以加工链通常是固定的，以致改变、拆卸、或更换加工链可能是费钱而耗时的过程。因此，即使对加工工艺的微小改进，例如对位于一个加工工位处的设备改变，都可能太费钱并且太耗时间，以致不能实施。另外，如果由加工链所执行的加工工艺变得不必要，则可能不能改变加工链来执行不同的加工工艺。最后，加工链仅可以在执行为其设置的特定加工工艺时成本低。结果，为设计和建造加工链可能浪费相当大量的费用和努力。
用常规加工链的另一个缺点是产品沿其运输的制品运输系统。因为产品通常是沿着一个具有单个传动源的制品运输装置如普通的单轨运输机运送，所以为了纠正在沿着加工链的任何点处所发生的问题，都必须使整个加工链停止工作。动力和自由运输机通过让运载装置脱离主作业线而提供了一种解决方案，在例如确认了缺陷时仍然使得主作业线能够连续运动。在无论哪种情况下，停止主作业线都能造成相当长的停机时间，并因此降低了效率，并且最终减少了加工链的产量。对于已经需要相当大量时间的加工工艺，这可能进一步增加处理时间。例如，众所周知，涂装工艺的干燥或固化阶段可能需要相当大量的时间，因此对于加工工艺，大大增加了最少处理时间。
美国专利NO.6120604教导了一种粉末涂敷链，该粉末涂敷链具有多个运输机以将部件运送通过多个处理区。具体地说，每个处理区都包括一单独的电动运输机、用于提供关于处理区内状况的信息的传感器、和控制电路，该控制电路连接到传感器和操作员接口两者上。用户可以操纵操作员接口，以便监测在每个处理区内感测到的状况。尽管该参考文献提出了可能提供某些有限的好处的模块化方面，但不能对加工链内整个工艺流程实现改进。实际上，该参考文献未揭示对示例性的高速坯料(blank)粉末涂敷法的改变，而是设法快速识别与工艺有关的机械问题的来源。如所应认识到的，对于提供关于加工工艺的经改善的质量和效率的加工链有持续的需求。此外，对于可以更容易改变、拆卸、或更换的加工链或其加工工位有持续的需求。
本发明针对上述问题中的一个或多个问题。
发明内容
一方面，涂装作业线包括多个模块化加工工位，所述多个模块化加工工位连续地设置，并限定正向运输方向。每个模块化加工工位包括制品运输装置，该制品运输装置用于使至少一个运载装置移动/运动通过模块化加工工位。各模块化加工工位中的至少一者包括(一件)涂装设备。控制系统与各制品运输装置通信，并配置成按照独特的操作模式独立地移动各模块化加工工位的运载装置。控制系统还配置成当各模块化加工工位的运载装置横越/移动(traverse)到邻近的模块化加工工位时为该运载装置变址(index)。
另一方面，一种改变具有多个模块化加工工位的涂装作业线的方法包括通过使多个梁互相连接以形成构架而将模块化加工工位加入涂装作业线的步骤。由梁中的至少一者支承的有用物资(utility)传输模块连接到邻近的模块化加工工位的另一有用物资传输模块上。制品运输装置利用所述梁中的至少一者支承，并连接到有用物资传输模块上。
再一方面，一种用于操作具有多个模块化加工工位的涂装作业线的方法包括使至少一个运载装置从加工链的起点沿着运输路径在正向运输方向上前进到加工链的终点的步骤。前进步骤包括按照第一独特操作模式独立地移动第一模块化加工工位的第一运载装置以及按照第二独特操作模式独立地移动第二模块化加工工位的第二运载装置。前进步骤还包括当第一和第二运载装置中的每一者横越到邻近的模块化加工工位时为该第一和第二运载装置变址。
附图说明
图1是根据本发明的加工链的示意性透视图；
图2是根据本发明的图1的加工链的模块的示意性透视图；
图3是根据本发明的图2的加工模块的可选实施例的示意性侧视图；
图4是根据本发明的图2的加工模块的可选实施例的示意性侧视图，该实施例包括第一竖直/垂直升降装置；
图5是根据本发明的图2的加工模块的可选实施例的示意性侧视图，该实施例包括第二竖直升降装置；
图6是根据本发明的用于操作图1的加工链的控制系统的一个实施例的方框图；以及
图7是根据本发明的用于操作图1的加工链的控制系统的可选实施例的方框图。
具体实施方式
加工链10的实施例总的在图1中示出。加工链10可以设置在制造/加工区12(例如由建筑物14限定的加工区)内。按照一个实施例，加工链10可以固定到加工区12的平地板16上，并定位在加工区12的平地板16的上方。然而，可预期用于加工链10的多种定位和布置。按照实施例，加工链10可以用来实施涂装/涂装工艺，例如粉末涂敷工艺，并因此也可以称之为涂装作业线。然而，尽管是说明涂装工艺过程，但应该理解，加工链10可以设计成能执行多种加工工艺中的任一者。
加工链10也称为模块化加工链，该加工链10可以包括若干模块化加工工位，从而各个模块化加工工位配置成在加工工艺中执行至少一个任务。具体地说，按照一个实施例，加工链10可以包括洗涤工位18、吹除工位20、检验工位22、涂料涂敷工位24、固化工位26、和卸载工位28。尽管示出了6个模块化加工工位18、20、22、24、26和28，但应该理解，加工链10可以包括任何数量的为执行所设计的加工工艺所必需的模块化加工工位。还应该理解，为了说明方便起见，如本文所述的涂装工艺已作了简化，且决不意味着限制为所描述的特定任务。
如图所示，模块化加工工位18、20、22、24、26和28可以连续地设置，或者如由加工工艺的特定任务所决定的，加工链10可以包括一个或多个并行设置的模块化加工工位18、20、22、24、26和28。另外，模块化加工工位18、20、22、23、24、26和28可以包括在模块化加工工位18、20、22、24、26和28中的一个相应工位处完成待执行的任务所必需的设备和其它部件，应该理解，在一个模块化加工工位处可以执行多个任务，或者可选地，在多个模块化加工工位上可以执行更复杂的任务。最后，当一件制品或产品沿着制品运输系统30被运送通过模块化加工工位18、20、22、24、26和28时，可以对该产品或制品执行一个或多个任务，如下文更详细所述。
在各个模块化加工工位18、20、22、24、26和28中的一个相应工位处执行任务所必需的设备和其它部件可以由框架、或者更具体地说加工模块32支承。例如，加工链10可以包括多个加工模块32，该加工模块32定位和配置成容纳模块化加工工位18、20、22、24、26和28。如图1的实施例中所示，加工模块32可以连续地设置，如由模块化加工工位18、20、22、24、26和28所确定的。然而，包括加工模块32的加工链10的尺寸和几何形状可以包括多种可能的尺寸和构型中的任一种，例如“L”形构型或“U”形构型。另外，尽管图1示出与每个加工模块32相关联的正好是模块化工位18、20、22、24、26和28的其中一个，但应该理解，每个加工模块32可以支承多于一个的模块化加工工位16、18、20、22、24、26和28。
按照实施例，洗涤工位18可以配置成执行涂装工艺的洗涤和/或漂洗任务。具体地说，洗涤工位18可以包括水箱34，该水箱34由加工模块32支承，用于将水或溶剂混合物组供应到洗涤工位18。然而，可选地，水可以从建筑物14的有用物资基础结构，或者可选地从外部有用物资连接装置36直接供应给洗涤工位，该外部有用物资连接装置36设在加工区12的外部，并通过管道38连接到加工链10上。因此，外部有用物资连接装置36可以包括水源，或者可选地，可以包括另外的有用物资源，例如电力或数据源。
按照当前的实施例，管道38可以将水提供给由加工模块32支承的有用物资传输模块40。有用物资传输模块40可以配置成将有用物资(例如电力、流体或数据)传输通过加工模块32。该有用物资可以在洗涤工位18处使用，或者可以进一步传输到邻近的加工模块32。例如，其它加工模块32中的每一个都可以包括有用物资传输模块40，从而有用物资可以在一个加工模块32处供应并在另一个加工模块32处使用。具体地说，每个加工模块32都可以接收来自加工链10的前一个模块32的有用物资，并可以将有用物资传输到后续/在后的加工模块32。
洗涤工位18还可以包括水泵42，该水泵42用于使水或溶剂混合物通过洗涤工位18循环和/或给水或溶剂混合物加压。按照一个实施例，水或溶剂混合物可以被导引通过多个喷水嘴44，从而喷水嘴44配置成当制品通过洗涤工位18时向制品喷水，以便除去沉积在制品上的外来物质。这些外来物质可以包括例如润滑脂、污物、粉尘、油类、或任何其它可能干扰涂料涂敷工艺的物质。洗涤工位18还可以包括多个挡水板46和排放系统，该挡水板46用于防止水或溶剂混合物漏出洗涤工位18，而排放系统用于使用过的水或溶剂混合物返回到水箱34。应该理解，洗涤工位18可以包括任何在涂敷涂料(例如粉末涂料)之前从制品中除去外来物质时有用的设备。
吹除工位20可以配置成在制品通过洗涤工位18之后除去留在制品上的任何水或溶剂混合物。具体地说，吹除工位20可以包括用于给空气加压的风扇48或泵和多个空气喷嘴50，而空气喷嘴50用于将经过加压的空气对准制品。风扇48和空气喷嘴50中的任一者或二者可以由加工模块32支承。另外，吹除工位20可以包括软管(未示出)，该软管可供操作员用来将经过加压的空气手动对准制品。按照一个实施例，经过加压的空气可以通过有用物资传输模块40提供。具体地说，经过加压的空气可以直接地从气源、或者间接地通过邻近的加工模块32的有用物资传输模块40供应给有用物资传输模块40。
空气挡板52或壁也可以设置在吹除工位20处，用于防止从空气喷嘴50吹出的经过加压的空气与吹除工位20的活动或外部设备发生干涉。在吹除工位20处将水或溶剂混合物从制品充分除去之后，可以将制品运输到检验工位22，该检验工位22可以给操作员54提供用以检验制品的位置。检验可以包括例如目测、物理分析或化学分析，以便确定制品表品上是否存在任何残留杂质。
检验之后，可以将制品沿着制品运输系统30运输到涂料涂敷工位24。涂料涂敷工位24可以包括(一件)涂料涂敷设备56，该涂料涂敷设备56用于用涂料(如按照一个示例的粉状涂料)涂敷制品，涂料涂敷工位24还可以包括多个涂料挡板58，该涂料挡板58用于把涂料限制在涂料涂敷工位24的范围内。涂料涂敷设备56和涂料挡板58中的任一者或二者可以由加工模块32支承。然而，可选地，涂料涂敷设备56和涂料挡板58可以固定到平地板16上。如应理解的，根据所用涂料的类型和实施的涂敷工艺，在涂料涂敷工位24处使用的设备可以改变。涂料涂敷设备56和涂料挡板58二者之一或二者可以由加工模块32支承。例如，可以把涂料喷涂到制品上，或者可选地，可以把制品浸入包含涂料的槽中。
可以将制品从涂料涂敷工位24运输到固化工位26。固化工位26可以配置成加热或以另外的方式使刚涂敷的涂料涂层固化。按照一个实施例，固化工位26可以包括多个红外线加热器60，该红外线加热器60可以包含多个红外加热灯62，所述红外加热灯62用于产生使制品上的涂料涂层固化所需的热量。按照一个实施例，红外线加热器60可以是便携式/可移动的。例如，可以设置一组或多组辊64，以便有助于红外线加热器60从一个地点(例如储藏地点)移动/运动到相对于涂料涂敷工位24所示的位置。应该理解，如本文所用的“可移动”设备可以指不能称为固定件或其它永久附接部件的任何设备或部件。还应该理解，可以预期在使涂敷到制品上的涂料涂层持久时有用的任何设备都可以在固化工位26处使用。
为了简单起见，示例性的涂装工艺过程被描述为具有一个涂料涂敷工位24；然而，应该理解，涂装工艺过程可能常常包括用多个涂料涂层涂敷制品。结果，加工链10可以包括附加的涂料涂敷工位24，并且必要的话还包括加工模块32，以便适应这样的工艺。最后，在所需数量的涂层被涂敷到制品上之后，可以把制品运输到卸载工位28。在卸载工位28处，可以由操作员66将制品从加工链10、或者更具体地说制品运输系统30取下。在通过加工链10之后，可以设想，如果需要，可以将制品运输到另一个加工链用于进一步处理。按照一个实施例，制品可以在传递到另一个加工链之前送到缓冲区。可选地，可以将制品放到储藏地点以便储藏，或者带到运输车上分送到用户。
现在转到图2，图2更详细地示出了用于支承图1的模块化加工工位18、20、22、24、26和28中的一个或多个工位的示例性加工模块32。具体地说，加工模块32可以包括形成框架或构架80的多个梁，例如管状梁。按照一个实施例，构架80可以包括多个竖直对准的支承梁82、84、86和88，所述支承梁82、84、86和88分别用支承板90、92、94和96固定到平地板16上。尽管示出螺栓式连接，但应该理解，支承梁82、84、86和88和/或支承板92、94、96和98可以用任何固定连接装置固定到平地板16上。
竖直对准的支承梁82、84、86和88可以用多个附加的支承梁如水平对准的梁98、100、102和104互相连接。水平对准的支承梁98、100、102和104与竖直对准的支承梁82、84、86和88可以限定加工模块32的入口106和出口108，并可以提供用于一个或多个模块化加工工位如图1的模块化加工工位18、20、22、24、26和28的结构支承体。因而，支承梁82、84、86、88、98、100、102和104可以由钢、碳复合材料、或本领域已知的适于提供所需支承体的任何其它材料制成。按照一个实施例，可能理想的是利用相对轻质的材料，以便容易运输和/或建造加工模块32。
此外，可能理想的是允许一个或多个支承梁82、84、86、88、98、100、102和104的扩展和/或收缩。这种扩展和/或收缩可以使运输和/或建造加工模块32更容易，并且也可以允许为每个加工模块32确定用户化的尺寸和/或形状。例如，加工模块32的所希望的尺寸和/或形状可以取决于许多因素，包括但不限于，设置在加工模块32内的模块化加工工位如模块化加工工位18、20、22、24、26和28的数量。
为了便于调节，各支承梁82、84、86、88、98、100、102和104中的一个或多个可以包括中空管状部分和活塞部分。例如，竖直对准的支承梁82示出具有管状部分82a和活塞部分82b。如应理解的，活塞部分82b可以可滑动地接纳在管状部分82a内，并锁紧在希望的长度处。锁紧可以用任何已知的紧固装置例如螺栓、螺钉、销钉或由弹簧致动的轴承完成。然而，可选地，每个支承梁82、84、86、88、98、100、102和104都可以制成不同的希望长度，如由加工模块32的设计所定。按照一个实施例，可能理想的是仅使竖直对准的支承梁82、84、86和88扩展和/或收缩。
尽管把支承梁82、84、86、88、98、100、102和104示出为形成立方体形状，但可选地，它们可以设置成形成有助于执行具体加工工艺的任何形状。此外，用来形成构架80的支承梁82、84、86、88、98、100、102和104的数量可以根据加工模块32的形状改变。加工模块32的支承梁82、84、86、88、98、100、102和104可以通过机械紧固件、焊接、或本领域已知的用来固定部件的任何其它装置固定在一起。此外，加工模块32的构架80可以用类似的紧固件附接到邻近的加工模块32的框架上。然而，可选地，加工模块32可以靠近邻近的加工模块32设置，并可以不附接于其上。如本文所用的，“邻近的”加工模块可以指定位在加工链10中的另一个加工模块(例如在前或在后的加工模块)附近的加工模块(例如加工模块32)。
构架80的支承梁82、84、86、88、98、100、102和104中的一个或多个可以支承有用物资传输模块40。有用物资传输模块40可以配置成将电力、流体和数据中的至少一者传输通过加工模块32。具体地说，有用物资传输模块40可以将电力、水、压缩空气、气体或其它有用物资传输和/或提供给由加工模块32支承的一个或多个模块化加工工位，如模块化加工工位18、20、22、24、26和28。按照一个实施例，有用物资传输模块40可以包括导线、电缆或能传输一项或多项有用物资的管道的集合。
有用物资传输模块40可以包括外部出口110，该外部出口110用于接合外部有用物资连接装置，例如图1中的外部有用物资连接装置36。尽管外部有用物资连接装置36设置在建筑物14的外部，但应该理解，外部有用物资连接装置36也可以设在建筑物14内，例如加工区12内。按照一个实施例，外部有用物资36包括有用物资源，例如电网、发电机、蓄电池、压缩空气罐、液压箱、和/或供水系统。应该理解，外部有用物资连接装置36可以包括任何被加工链10利用的有用物资源。因此，根据待接合的有用物资源的数量，每个公用设计传输模块40可包括多个外部出口110。
每个有用物资传输模块40还可以包括入口112和出口114，所述入口112用于接合在前的加工模块32的有用物资传输模块40，而出口114用于接合在后的加工模块32的公用传输模块40。应该理解，加工链10中的第一加工模块32的有用物资传输模块40的入口112可以保持不使用，而同样，最后一个加工模块32的有用物资传输模块40的出口114可以保持不使用。然而，例如当将附加的加工模块32加入加工链10时，这些端口可能变得必不可少。
此外，有用物资传输模块40可以包括一个或多个设备端口，如第一设备端口116，用于将有用物资提供给一个或多个模块化加工工位，如加工模块32的模块化加工工位18、20、22、24、26和28。按照更一般的示例，加工模块32可以支承第一模块化加工工位118，该第一模块化加工工位118配置成执行加工工艺的至少一个任务。因此，第一模块化加工工位118可以包括为完成待执行的任务必不可少的设备及其它系统和/或部件。具体地说，按照一个示例，第一模块化加工工位118可以包括一件加工设备120、制品运输装置122和工位控制系统124，该制品运输装置122代表制品运输系统30的与该工位118相应的一部分。尽管把加工设备120简化成多个空气喷嘴，类似于空气喷嘴50，但应该理解，可以设想在执行加工任务时有用的任何加工设备。
加工设备120、制品运输装置122和工位控制系统124中的一个或多个可以接收来自有用物资传输模块40的有用物资如电力、流体和数据。例如，加工设备120可以包括管道126，该管道126具有用于接合第一设备端口116的速连联接构件(quick connect coupling member)128。同样，制品运输装置122可以包括管道130，该管道130具有用于接合有用物资传输模块40的第二设备端口134的速连联接构件132。此外，工位控制系统124可以包括管道136，该管道136具有用于接合有用物资传输模块40的速连联接构件138。
应该理解，本文所说明的任何端口或连接装置像例如端口110、112、114和140都可以具体化为电气出口、速连联接构件，或任何其它已知的有用物资接口。此外，每个速连联接构件128、132和138都可以具体化为用于接合各端口110、112、114、116、134和140中的一个或多个的适当的有用物资接口。还应该理解，速连联接构件可以实现各加工工位如模块化加工工位18、20、22、24、26及28，和/或第一模块化加工工位118的相对较快且容易的装配和/或拆卸。通过在整个加工链10中使用共用或通用的接口可以意识到附加的好处。
按照一个实施例，利用一个或多个安装装置142，可以把有用物资传输模块40固定到支承梁82、84、86、88、98、100、102和104之一如支承梁102上。安装装置142可以包括例如吊钩、闩锁、插孔、或能把有用物资传输模块40固定到支承梁82、84、86、88、98、100、102和104中的一个或多个上的任何其它装置。然而，可选地，有用物资传输模块可以设置在管状支承梁82、84、86、88、98、100、102和104中的一个或多个的中空部分例如中心部分内。应该理解，有用物资传输模块40可由将有用物资传输通过加工模块32和/或将其提供给加工模块32所必需的任何数量的支承梁82、84、86、88、98、100、102和104支承和/或固定到其上。
现在转向图3，图3示出了加工模块32的可选实施例。具体地说，加工模块32中的一个或多个可以包括第二模块化加工工位160，该第二模块化加工工位160设置在加工模块32的入口106和出口108之间。第二模块化加工工位160可以包括与第一模块化加工工位118相同的系统和/或部件。具体地说，第二模块化加工工位160可以包括至少一件加工设备120、制品运输装置122和工位控制系统124，所述制品运输装置122代表制品运输系统30的与第二模块化加工工位160的一部分。
应该理解，第二模块化加工工位160的各个系统和/或部件还可以用与前述相同的方式接收来自有用物资传输模块40的有用物资。还应该理解，第一和第二模块化加工工位118和160中任一者或二者可以由图1的模块化加工工位18、20、22、24、26及28代表。因此，每个模块化加工工位18、20、22、24、26及28一般都可以包括加工设备120、制品运输装置122和工位控制系统124中的一个或多个。
每个制品运输装置122都可以包括磨擦传动系统，该磨擦传动系统具有一组或多组运载装置轨道，例如运载装置轨道162，运载装置164可以沿着该轨道运输。应该理解，一组或多组运载装置轨道162可以限定贯穿加工链如图1的加工链10的运输路径。磨擦传动系统是已知的，且一般可以包括一个或多个吊架轨(hanger rail)168，所述吊架轨168固定地附接到构架80上以支承一个或多个支承轨170。至少一个支承轨170可以为传动轴172提供支承，所述传动轴172可以机械联接至传动系统174。
传动系统174可以例如包括电动机、液压马达、或气动马达，且如需要还可以包括传动和控制装置，用于以希望的速度并沿希望的方向驱动传动轴172。例如，传动轴172可以沿第一方向旋转以便磨擦地接合运载装置164的轮子，使得运载装置164沿着由箭头“F”表示的正向运输方向移动。然而，可选地，传动轴172可以通过传动系统174沿相反方向旋转以便磨擦地接合运载装置164的轮子，使得运载装置164沿反向运输方向“R”移动，该反向运输方向“R”与正向运输方向“F”相反。类似的磨擦传动系统可以由美国俄亥俄州辛辛那提的OSS Intelli Track公司提供。
尽管说明了磨擦传动系统，然而，应该理解，可以使用多种材料装卸系统。例如，还可以设想使用空气平衡器、起重机组、带电单轨或能移动制品通过加工链10的任何其它装置。另外，应该理解，各运载装置如运载装置164可以包括任何能夹紧待输送的制品通过加工链10的装置。示例性的运载装置可以例如包括吊钩、夹子、闩锁或任何能暂时握紧制品的装置。尽管示出了用于运输制品的单个运载装置164，但应该理解，根据制品的大小和重量，用于运输制品的多个运载装置可能是必要的。
还可以设想，可以用链条、带或任何其它可以将运载装置164输送通过加工链10的装置代替制品运输系统30。按照一个实施例，制品运输系统30可以安装到平地板16上和/或包含运输装置(例如运输带)以便将制品运输通过加工链10。然而，优选地，限定制品运输系统30的制品运输装置122可以各自包括至少一个传动系统174或类似机构，用于促进运载装置164在加工工位118和160中的一个相应工位内独立移动/运动。
每个工位控制系统124可以配置成控制模块化加工工位118和160中的一个相应工位的制品运输装置122和加工设备120中的至少一者的操作。具体地说，工位控制系统124可以与制品运输装置122、或者更具体地说传动系统174通信，并可以配置成发出操作信号，例如正向信号、反向信号及停止信号。正向信号可以与正向运输方向“F”相对应，反向信号可以与反向运输方向“R”相对应，而停止信号可以与固定位置相对应。应该理解，固定位置可以代表其中运载装置164既不沿正向运输方向“F”、也不沿反向运输方向“R”被驱动。
按照一个实施例，第一模块化加工工位118可以沿正向运输方向“F”被驱动，而第二模块化加工工位160同时沿反向运输方向“R”被驱动，或者可选地保持固定不动。按照一具体示例，可能理想的是第二模块化加工工位160的运载装置164相对于加工设备120沿反向运输方向“R”移动。如应理解的，相对于加工设备120的连续正向和反向运动可以证明在加工工艺的各种任务中是有益的，这些任务包括但不限于如前所述的洗涤任务和吹除任务。按照另外的实施例，可能理想的是使第二模块化加工工位160的运载装置164例如响应于缺陷的识别而停止，而一个或多个其它运载装置164继续移动。可以设想各种缺陷，例如由工艺问题和/或设备故障所产生的缺陷。
每个模块化加工工位118和160还可以包括一个或多个位置跟踪装置。按照一个实施例，第一位置跟踪装置176、第二位置跟踪装置178和第三位置跟踪装置180各自被定位以便在运载装置164被运输通过工位118和160时检测其位置。位置跟踪装置176、178和18是已知的，并可以包括例如位置传感器、接近开关/近程开关、条形码读取器或任何能检测运载装置164的位置的其它装置。此外，位置跟踪装置176、178和180可以由构架80、制品运输装置112支承，或者可以用别的方式定位。尽管示出了三个位置跟踪装置176、178和180，但应该理解，可以使用如加工工艺所规定的任何数量的位置跟踪装置。
每个工位控制系统124还可以与位置跟踪装置176、178和180通信，并可以接收来自一个或多个位置跟踪装置176、178和180的信号，所述信号表示运载装置164的第一、第二和第三检测位置。每个工位控制系统124还可以配置成至少部分地基于所检测的运载装置位置之一将一个或多个操作信号(例如正向信号、反向信号和停止信号)发送给制品运输装置122。按照一个实施例，对于工位控制系统124，可能理想的是当运载装置164已相对于加工设备120到达预定位置时，将停止信号发送给制品运输装置122。例如在经过预定的时间之后，工位控制系统124随后可以将正向信号发送给制品运输装置122。另外，工位控制系统124可以至少部分地基于所检测的运载装置位置之一将一个或多个信号发送给加工设备120。
现在转向图4，图4示出了加工模块32的可选实施例。具体地说，由运载装置轨道162所限定的运输路径166可包括竖直间断(discontinuity)200。应该理解，按照一个实施例，竖直间断200可以出现在运输路径166包括与第二运输高度204竖直地间隔开的第一运输高度202之处。具体地说，第一模块化加工工位118的两组运载装置轨道162可以定位在第一运输高度202，而第二模块化加工工位160的运载装置轨道162定位在第二运输高度204。这种沿着运输路径166的间断可能是由于加工链10的设计出现的，如由加工区12的分布构形或各种其它因素所确定。此外，可能理想的是改变运输路径166相对于加工设备120的高度。
可以设置第一竖直升降装置206以相对于运输路径166在竖直方向上移动各组运载装置轨道162之一。具体地说，第一升降装置206可以配置成将邻近竖直间断200的一组运载装置轨道162从第一运输高度202移动到第二运输高度204。各竖直升降装置例如竖直升降装置206是已知的，并可以包括例如电动或气动升降机构，因而可以接收来自有用物资传输模块40的任何必需的有用物资。此外，第一竖直升降装置206可以由加工模块32的构架80支承和/或固定到该加工模块32的构架80上。
还可以设置控制系统例如工位控制系统124以控制第一竖直升降装置206的操作。具体地说，按照一个实施例，工位控制系统124还可以与第一竖直升降装置206通信，并可以配置成向该第一竖直升降装置206发出操作信号，例如上升信号和下降信号。例如，第一竖直升降装置206可以配置成响应于上升信号将运载装置轨道162从第一运输高度202移动到第二运输高度204。此外，第一竖直升降装置206可以配置成响应于下降信号将运载装置轨道162从第二运输高度204移动到第一运输高度202。
另外，工位控制系统124可以配置成响应于位置跟踪装置176、178和180之一所检测的运载装置位置发出上升信号和/或降低信号。具体地说，按照一个实施例，可能理想的是当确定运载装置164相对于运载装置轨道162已到达预定位置时发出上升信号。在运载装置轨道上升之后，运载装置164可以例如通过传动系统174在第二运输高度204处继续被沿着运输路径168运输。
运输路径168可以包括另外的竖直间断，例如图5中所示的第二竖直间断210。因此可以设置类似于第一升降装置206的第二升降装置212使运载装置164前进通过第二间断210。具体地说，第二竖直升降装置212可以例如响应于从工位控制系统124所发出的信号将运载装置轨道162从第二运输高度204移动到第一运输高度202。应该理解，工位控制系统124可以响应于由位置跟踪装置176、178和180之一所检测的运载装置位置发出下降信号。还应该理解，在整个加工链10中可以使用任何数量的竖直升降装置，例如可以手动或自动操作的升降装置206和212，以便适应竖直间断和/或相对于加工设备120沿竖直方向移动运载装置164之一。
按照一个实施例，可能理想的是将一个或多个竖直升降装置如升降装置206和212加入加工链10中，以便适应位于平地板16上方的加工设备120。具体地说，加工链10可以包括一件或多件传统上位于平地板16下方的加工设备120，例如桶或槽。为了使用方便起见，加工链10可以将所有设备120(包括这些桶或槽)定位在地面上方，并因此可以利用一个或多个竖直升降装置206和212使运载装置164相对于加工设备120前进通过加工链10。
应该理解，利用具有翻转、停止和升降能力中至少一者的制品运输装置122可允许减小加工设备120的尺寸和/或输出能力。例如，常规的固化工位可能需要能发出大量热量的相对较大的红外线加热器。具体地说，红外线加热器的尺寸可以被确定成当它以等于整个作业线速度的速度通过固化工位时足够固化制品上的涂料涂层。然而，如本文所述的制品运输装置120可以在制品通过固化工位26时使制品停止和/或翻转。因此，加工设备120，或者更具体地说，本文所用的红外线加热器可以具有较低的热量输出要求。结果，可以认识到有关加工设备120的显著的成本节约。
图6中总的示出用于加工链10的示例性控制系统220。具体地说，控制系统220可以包括加工链10以内的每个模块化加工工位如模块化加工工位18、20、22、24、26及28的工位控制系统124。应该理解，图1的模块化加工工位18、20、22、24、26及28可以包括与图2-图5的第一和第二模块化加工工位118和160的任一实施例类似的配置。具体地说，如图1中所示的加工链10的加工模块32可以如待执行的加工工艺所确定地各自包括模块化加工工位18、20、22、24、26及28中的一个或多个。
工位控制系统124可以包括任何市售的微处理器，所述微处理器包括用于控制相应的加工工位18、20、22、24、26及28的制品运输装置122和加工设备120中至少一者的操作的装置/机构。一般地，各工位控制系统124可以包括处理器222、存储器224和任何用于执行涂敷的其它部件。各种电路也可以与工位控制系统124相关联，例如有用物资供电电路、信号调节电路和操作相应加工工位18、20、22、24、26及28所需的任何其它类型的电路。
各工位控制系统124可以接收来自操作员接口的输入，并可以响应于该输入控制和/或超控(override)相应的加工工位18、20、22、24、26及28的制品运输装置122和/或加工设备120的操作。如应理解的，操作员接口226可以接收指示所需操作的操作员输入命令。因此，操作员接口226可以包括触摸屏、键盘、控制板或任何其它能有助于操作员与工位控制系统124之间通信的装置或机构。还可以设想，输入可选地可以是来自辅助操作员的自动化系统或者代替操作员操作的自主操作系统的由计算机产生的命令。
按照一个实施例，每个工位控制系统124的存储器224都可以包括独特操作模式，该独特操作模式与存储于该存储器上的具体任务相对应。例如，该独特操作模式可以包括一个或多个操作信号，所述操作信号将要通过至少一个通信管道传送至制品运输装置122和加工设备120中的至少一者。这些操作信号可以例如包括正向信号、反向信号和停止信号，如前所述。此外，可以把上升信号和下降信号发送给制品运输装置122，该制品运输装置122包括竖直升降装置如竖直升降装置206和212。另外，也可以发送例如开始操作信号和停止操作信号的操作信号，所述操作信号可以直观地起动或停止加工设备120的操作，应该理解，如本文所用的“独特操作模式”一般是指有助于执行任务的运动或操作的任何序列或模式，包括如速度和行进方向这样的参数。
每个工位控制系统124可以如前所述响应于操作员的输入、或者可选地自动或按照预定模式(例如与存储于其上的独特操作模式相应)发送操作信号。按照一个实施例，工位控制系统124可以通过通信管道228与位置跟踪装置176、178和180通信，并可以配置成接收指示所检测的运载装置位置的信号。工位控制系统124还可以配置成至少部分地基于一个或多个所检测的运载装置位置发送与独特操作模式相应的至少一个信号。
可设置主控制系统230以协调各个模块化加工工位18、20、22、24、26及28的工位控制系统124的操作。然而，可选地，工位控制系统124之一可以被指定一主控制系统以协调加工链10的操作。主控制系统230可以是标准设计，且一般可以包括处理器232(例如中央处理单元)、存储器234和输入/输出电路如通信管道228。应该理解，如本文所述的通信管道228可以是任何形式的有线通信和/或无线通信，并且一般可以传送任何的前述操作信号和/或位置信号。按照一个实施例，可以经由有用物资传输模块40传送一个或多个数据通信。
处理器232可以通过执行操作指令，例如存储在存储器234中的编程代码来控制主控制系统230的操作，其中操作可以在主控制系统230的内部或外部启动。如应理解的，可以利用一种控制方案，该控制方案通过通信管道228监测各个模块化加工工位18、20、22、24、26及28的系统和/或部件(例如传感器、致动器或控制单元)的输出。这样的信息可以例如用来控制向各个模块化加工工位18、20、22、24、26及28的工位控制系统124和/或其它系统与部件的输入。
按照一个实施例，主控制系统230的存储器234可以将多个独特操作模式存储于其上。主控制系统230可以接收来自每个工位控制系统124的指示测得的第一、第二和第三运载装置位置的信号。在响应时，主控制系统230可以独立地将操作信号(如与独特操作模式之一相对应的操作信号)传送到各个工位控制系统124。工位控制系统124又可以将操作信号传送到位于相应的工位18、20、22、24、26及28处的制品运输装置122和/或加工设备120。
主控制系统230还可以在各个运载装置124横越到相邻的工位18、20、22、24、26及28时为各个模块化加工工位18、20、22、24、26及28的运载装置124变址(index)。按照一个实施例，主控制系统230可以同时发送变址信号给各个模块化加工工位18、20、22、24、26及28的工位控制系统124。因而，各个工位控制系统124的处理器222可以配置成在各个工位执行的任务已完成之后，等待和/或预期来自主控制系统230的变址信号。
按照一个实施例，变址可以包括例如通过使用一个或多个位置跟踪装置176、178和180检测运载装置164在各个工位18、20、22、24、26及28内的希望位置。主控制系统230可以配置成等待来自各个模块化加工工位18、20、22、24、26及28的指示希望位置的信号，然后同时将各个运载装置164转移到相邻的工位18、20、22、24、26及28。因此，附加的一些操作信号对于变址也可能有用，例如停止信号信号、速度调节信号或对检测和转移运载装置164有用的任何其它信号。
通过协调整个加工链10的操作，主控制系统230可以接收来自一个模块化加工工位的运载装置位置信号，并至少部分地基于该运载装置位置信号将操作信号发送给另一些加工工位。例如，可能理想的是仅当模块化加工工位20的运载装置164已到达预定位置(例如由一个或多个位置跟踪装置176、178和180所检测的位置)时，才转移模块化加工工位18的运载装置164。应该理解，主控制系统230可以至少部分地利用来自所有位置跟踪装置176、178和180的位置信号来协调整个加工链10的操作。
主控制系统230还包括操作员接口如交互式操作员显示器236，该操作员显示器236用于同时监测和/或控制加工链10的各个模块化加工工位18、20、22、24、26及28的操作。按照一个实施例，交互式操作员显示器236可以用来同时监测加工链10的各个制品运输装置122的状况。另外，交互式操作员显示器236可以显示各个运载装置164被运输通过加工链10的实时直观图像。交互式操作员显示器236还可以配置成接收来自操作员的操作员输入命令，并把操作员输入命令传送到模块化加工工位18、20、22、24、26和28中的至少一者的制品运输装置122或加工设备120。
应该理解，可预期控制系统220的许多应用和配置。按照一个实施例，主控制系统230、工位控制系统124、位置跟踪装置176、178和180、制品运输装置122和加工设备120都可以通过局域网互相连接，如图7中所示。因而，主控制系统230可以直接与各个模块化加工工位18、20、22、24、26及28的系统和/或部件通信，并因此可以不通过工位控制系统124指引/控制通信(包括操作信号)。类似地，位置信号可以从位置跟踪装置176、178和180直接传达至主控制系统230。
工业适用性
本发明的加工链10可以提供可移动且灵活的加工链，该加工链支持改进的加工工艺。具体地说，加工链10包括若干加工模块32，所述加工模块32可以相对较快而方便地运输和部署。此外，模块化加工工位18、20、22、24、26及28可以很容易加入加工链10的各模块32中和/或从加工链10的模块32中取出。另外，制品运输系统30及其操作方法可允许在每个模块化加工工位18、20、22、24、26及28处的独立过程控制，并因此可以提供关于加工工艺的改善的效率。尽管描述了涂装工艺，但应该理解，如本文所述的加工链10可用来执行多种加工工艺中的任一种。
总的参见图1、7，可以按照需要通过设立多个加工模块32部署加工链10例如涂装作业线。具体地说，多个支承梁82、84、86、88、98、100、102和104可以固定到加工区12的平地板16上，并可以互相连接以便提供框架或构架80。支承梁82、84、86、88、98、100、102和104中的一个或多个可以是能够扩展和/或收缩以便于各个加工模块32的运输和/或部署。构架80可以为一个或多个模块化加工工位(例如第一模块化加工工位118及第二模块化加工工位160和/或模块化加工工位18、20、22、24、26及28)提供支承结构。另外，构架可以包括预先构造的有用物资，亦即有用物资传输模块40，所述有用物资传输模块40由一个或多个支承梁82、84、86、88、98、100、102和104支承。
各个模块化加工工位如工位118和160可以包括加工设备120、制品运输装置122、和工位控制系统124中的至少一者，所述制品运输装置122代表制品运输系统30的对应于相应工位的部分。应该理解，加工设备120可以位于平地板16的上方，并可以是可移动的以便于设备120从一个地点如贮藏地点运动到相对于工位的可操作位置。每个工位118和160的加工设备120和制品运输装置122、工位控制系统124以及各种其它系统和/或部件可以从有用物资传输模块40接收一项或多项有用物资。
应该理解，改变加工链10(如增加或除去模块化加工工位)也可以相对容易地完成。具体地说，通过使多个梁82、84、86、88、98、100、102和104互相连接以形成构架80，可以将与加工工位116和180类似的模块化加工工位加入加工链10，构架80可以连接到相邻的加工模块32或者可选地定位在相邻的加工模块32附近。可由梁82、84、86、88、98、100、102和104之一支承的有用物资传输模块40可以与邻近的加工模块32的有用物资传输模块40连接以便将有用物资提供给增加的加工工位。
制品运输装置122、加工设备120和工位控制系统124中的一个或多个可以由构架80支承，或者以另外的方式定位在增加的加工工位的可操作距离内。此外，制品运输装置122、加工设备120和工位控制系统124中的一个或多个可以如利用如上所述的速连联接构件与有用物资模块40连接以便接收其中一个或多个有用物资。
加工链10的操作可以用控制系统220控制和/或协调。具体地说，主控制系统230和若干工位控制系统124中的一个或多个可以配置成使至少一个运载装置164从加工链10的起点例如沿正向运输方向“F”前进到加工链10的终点。按照具体示例，这种前进可以包括按照第一独特操作模式独立地移动模块化加工工位118的运载装置164以及按照第二独特操作模式独立地移动第二模块化加工工位160的运载装置164。按照一个实施例，第一独特操作模式可以包括正向运输方向“F”和反向运输方向“R”。例如，第二独特操作模式可以包括例如通过升高和/或降低运载装置164而沿竖直方向相对于运输路径166移动运载装置164。
主控制系统230的存储器234上可以存储第一和第二独特操作模式以分别控制第一和第二模块化加工工位118和160的操作。当各个运载装置164被运输通过一个相应的加工工位118和160时各个模块化加工工位118和160的第一位置跟踪装置176可以检测该运载装置164的第一位置，并将第一位置信号传送给主控制系统230。应该理解，可以通过工位控制系统124传送任何操作信号(包括位置信号)。
主控制系统230的处理器232可以配置成至少部分地基于所检测的第一位置将与第一和第二独特的操作模式中每一者相对应的操作信号传送到加工工位118和160中的一个相应工位上。例如，在处理器232检测到各个运载装置164正在进入一个相应的模块化加工工位118和160后，该处理器232将一个或多个操作信号(例如正向信号)独立地传送到各个制品运输装置122。类似地，处理器232可以配置成至少部分地基于所检测的第一位置将一个或多个操作信号独立地传送到加工设备120。
此外，加工工位118和160的第二位置跟踪装置178和第三位置跟踪装置180可以分别检测第二和第三位置，并且例如通过工位控制系统124将第二和第三位置信号传送到主控制系统230。处理器232还可以配置成至少部分地基于所检测的第二位置和第三位置中的一者、将与第一和第二独特操作模式中的每一者相对应的操作信号独立地传送到加工工位118和160中的一个相应工位上。类似地，处理器232可以配置成至少部分地基于所检测的第二位置和第三位置中的一者将一个或多个操作信号独立地传送到加工设备120。
例如，处理器232可以配置成在检测到运载装置164相对于加工设备120已到达预定位置后，将反向信号传送到第一模块化加工工位118的制品运输装置122。类似地，处理器232可以配置成在检测到运载装置164相对于加工设备120已到达预定位置后，将下降信号传送到第二模块化加工工位160的制品运输装置122或第二竖直升降装置212。在任一实施例中，可以至少部分地基于第二位置信号和第三位置信号中的一者确定运载装置164(是否)已到达预定位置。
此外，主控制系统230的处理器232可以配置成当各个模块化加工工位118和160的各个运载装置164横越到邻近的加工工位时为运载装置164变址。变址可以例如包括如前所述检测每个运载装置164的第二位置和第三位置中的一者，同时将每个运载装置164转移到邻近的加工工位。
应该理解，包括多个如上所述的模块化加工工位18、20、22、24、26和28的加工链10可以相对容易地部署和/或改变。如第一和第二模块化加工工位118和160所示例的各个模块化加工工位18、20、22、24、26和28的特征为具有单独的制品运输装置122，该制品运输装置122允许各个运载装置164独立地运动通过相应工位。控制系统220协调在各工位18、20、22、24、26和28发生的独立运动，并使各个运载装置164向邻近的一个模块化加工工位的转移同步，以便为加工链10限定一个叠加的工艺流程。
应该理解，以上说明仅出于举例说明的目的，绝非限制本发明的范围。因此，本领域技术人员将会意识到，通过研究附图、所公开的内容以及所附的权利要求书，能得到本发明的其它方面。

Claims (10)

1.一种涂装作业线(10)，包括：
多个模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)，所述多个模块化加工工位连续地设置并限定正向运输方向(F)，其中每个模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)包括制品运输装置(122)，所述制品运输装置用于移动至少一个运载装置(164)通过所述模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)，其中所述模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)中的至少一者包括涂料涂敷设备(56)；和
控制系统(220)，所述控制系统与各个制品运输装置(122)通信，并且配置成按照独特操作模式独立地移动各个模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)的运载装置(164)，以及在所述运载装置(164)横越到邻近的模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)时为各个模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)的运载装置(164)变址。
2.根据权利要求1所述的涂装作业线(10)，其特征在于，至少一个模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)包括可移动的加工设备(120)。
3.根据权利要求2所述的涂装作业线(10)，其特征在于，所述涂装作业线还包括多个加工模块(32)，其中每个加工模块(32)包括多个梁(82、84、86、88、98、100、102、104)，所述多个梁形成构架(80)并限定所述加工模块(32)的入口(106)和出口(108)，所述模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)中的至少一者设置在各个加工模块(32)内。
4.根据权利要求3所述的涂装作业线(10)，其特征在于，每个加工模块(32)包括有用物资传输模块(40)，所述有用物资传输模块(40)由所述梁(82、84、86、88、98、100、102、104)之一支承，用于将电力、流体和数据中的至少一者传输通过加工模块(32)。
5.根据权利要求4所述的涂装作业线(10)，其特征在于，设置在各个加工模块(32)内的所述至少一个模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)的制品运输装置(122)、加工设备(120)和工位控制系统(124)中的至少一者包括用于接合所述有用物资传输模块(40)的至少一个设备端口(116、134、140)的速连联接构件(128、132、138)。
6.根据权利要求5所述的涂装作业线(10)，其特征在于，第一独特操作模式包括沿正向运输方向(F)移动所述运载装置(164)以及沿反向运输方向(R)移动所述运载装置(164)，其中所述反向运输方向(R)与所述正向运输方向(F)相反。
7.一种改变具有多个模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)的涂装作业线(10)的方法，所述方法包括：
通过使多个梁(82、84、86、88、98、100、102、104)互相连接以形成构架(80)而将模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)加入所述涂装作业线(10)；将由所述梁(82、84、86、88、98、100、102、104)中的至少一者支承的有用物资传输模块(40)与邻近的模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)的另一有用物资传输模块(40)连接；利用所述梁(82、84、86、88、98、100、102、104)中的至少一者支承制品运输装置(122)；以及将所述制品运输装置(122)与所述有用物资传输模块(40)连接。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括将至少一件可移动的加工设备(120)定位在所述模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)的可操作距离内，并将所述可移动的加工设备(120)与有用物资传输模块(40)连接。
9.一种用于操作具有多个模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)的涂装作业线(10)的方法，所述方法包括：
使至少一个运载装置(164)从所述涂装作业线(10)的起点沿着运输路径(166)沿正向运输方向(F)前进到涂装作业线(10)的终点；以及
其中，所述前进步骤包括按照第一独特操作模式独立地移动第一模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)的第一运载装置(164)以及按照第二独特操作模式独立地移动第二模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)的第二运载装置(164)，并且当第一和第二运载装置(164)中的每一者横越到邻近的模块化加工工位(18、20、22、24、26、28、118、160)时为所述第一和第二运载装置(164)变址。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，独立地移动所述第一运载装置(164)的步骤包括沿正向运输方向(F)移动所述第一运载装置(164)以及沿反向运输方向(R)移动所述第一运载装置(164)，所述反向运输方向(R)与所述正向运输方向(F)相反。
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