CN102284881A - 加工输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加工输送系统，用于将工件顺序地输送至构成生产线的多个加工装置，所述加工输送系统包括：沿所述多个加工装置设置的导轨；以及输送器自动机械，所述输送器自动机械彼此相邻地设置在导轨上并且在导轨上独立地移动，其中在相邻的加工装置之间在导轨上执行工件在相邻的输送器自动机械之间的传送。这能够形成一种具有简单结构和高生产率的加工输送系统。

Description

加工输送系统

技术领域

本发明涉及一种加工输送系统，用于通过多个加工装置执行顺序的加工步骤来制造包括诸如事务设备的多个部件的产品。

背景技术

在生产事务设备等的传统的生产线中，工件被顺序地输送至沿一排加工装置以一定间隔放置的多个保持基座上，并且工件被各个保持基座定位并保持在预定的加工位置。然后，加工自动机械等对工件顺序地执行装配加工或者处理。

图10示出了根据传统实例的加工输送系统。在输送系统中，工件112在导轨114上被间歇地输送，并且通过设置在工件112的停止位置处的加工装置118a、118b和118c来执行加工。在导轨114上设置沿导轨114前进(沿箭头方向)和后退的基座台115。在基座台115上每隔一距离P设置多个夹具120a至120c。保持基座121a至121c固定并设置在工件112的停止位置。相应的加工装置118a、118b和118c对由相应的保持基座121a、121b和121c所保持的工件112进行加工。在完成加工之后，将工件112放置在相应的夹具120a、120b和120c上。基座台115在箭头方向上沿导轨114移动(前进)距离P，并且因此输送相应的夹具120a、120b和120c以用于后续加工步骤。与相应的夹具120a、120b和120c一起被输送的工件112被保持基座保持以用于后续加工步骤，并且然后开始后续加工。在加工期间，基座台115沿导轨114在与箭头方向相反的方向上移动(后退)距离P。通过重复上述操作，顺序地输送工件112。该系统通称为往返式输送系统。

此外，日本专利申请公开No.H06-156667公开了往返式输送装置，该输送装置包括用于滑动设置在不同间距处的部件的滑动器件。该往返式输送装置包括：往复运动通过某一距离行程的往返式构件；和以相同间隔设置的多个基座台部分。随着往返式构件的上升、前进、下降和后退循环，基座台部分上的运输台前进到相邻的基座台部分上，另外，基座台部分滑动。这使得能够输送到设置在不同间距处的基座台部分上。

然而，在由多个加工装置构成的生产线中，相应的加工装置通常具有不同的加工时间周期，所述加工装置单独地执行组装或者加工处理。此外，即使使用相同的加工装置，但是加工方法随着工件的种类而不同，并且因此加工时间周期可以被延长或者缩短。另外，即使使用相同的加工装置和相同类型的工件，但是加工时间周期通常随着工件的个体差异、待组装的部件的个体差异和涂覆到工件上的涂层的状况而相互不同。例如，在将齿轮装配并安装到安装至工件的轴上同时将齿轮的角度校正到预定角度的情况中，由加工自动机械夹持的齿轮的角度每次都不同，并且因此校正齿轮相对于轴的角度的时间周期每次都不同。因此，在加工时间周期方面存在差异，并且在很多情况中加工时间周期在多个加工装置中变得最长。在该情况下，在用于一致地输送工件的传统的往返式输送系统中，通过等待装配齿轮的加工步骤完成来执行输送。

通常，在用于一致地输送工件的传统系统中，例如往返式输送系统，必须通过等待在一个循环中具有最长加工时间周期的加工装置的加工完成来一致地输送工件。因此，最长加工时间周期和输送时间周期的总和相当于一个循环时间周期，并且因此两个时间周期中任一个或者两者必须加快速度(缩短)以用于提高生产率。

此外，甚至在日本专利申请公开No.H06-156667中所公开的输送系统中，一致地输送工件，由此，加工时间周期和输送时间周期的总和相当于一个循环时间周期。因此，在多个加工装置的加工时间周期存在差异的情况中，为了缩短一个循环的时间周期，必须加快输送装置的传送速度或者缩短所有加工很长时间周期的加工装置的加工时间周期，并且因此难以提高生产率。另外，输送系统具有这样的结构，其中用于将工件定位在各个加工装置的加工位置上的基座台被固定并与输送区段分开地放置，因此系统的整个结构是复杂的，其对节省空间是不利的。

发明内容

本发明的目的是提供一种加工输送系统，能够高效地输送工件、具有简单结构并且构成高生产率的生产线。

根据本发明，提供了一种加工输送系统，用于将工件顺序地输送至多个加工装置，所述加工输送系统包括：导轨，所述导轨沿着所述多个加工装置设置；以及多个输送器自动机械，所述多个输送器自动机械设置在所述导轨上并且在所述导轨上独立地移动，其中所述多个输送器自动机械包括用于在相邻的输送器自动机械之间传送所述工件的传送机构，并且所述多个输送器自动机械在相邻的加工装置之间在所述导轨上移动，从而通过所述传送机构来顺序地传送所述工件。

本发明进一步的特征在以下参照附图的示例性实施例的说明中变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明实施方式的加工输送系统的透视图。

图2A是图解根据本发明的实例1和2的操作循环的简图。

图2B是图解根据本发明的实例1和2的操作循环的简图。

图2C是图解根据本发明的实例1和2的操作循环的简图。

图3A是图解根据本发明的实例3的操作循环的简图。

图3B是图解根据本发明的实例3的操作循环的简图。

图3C是图解根据本发明的实例3的操作循环的简图。

图4是输送器自动机械的透视图。

图5A是图解输送器自动机械的操作的简图。

图5B是图解输送器自动机械的操作的简图。

图6A是图解传送工件的操作的步骤简图。

图6B是图解传送工件的操作的步骤简图。

图6C是图解传送工件的操作的步骤简图。

图7是图解用于传送工件的机构的俯视图。

图8是图解由电子凸轮进行控制的方框图。

图9A是图解根据对比例1的操作循环的简图。

图9B是图解根据对比例1的操作循环的简图。

图10是根据传统实例的加工输送系统的透视图。

具体实施方式

现在将根据附图来详细地描述本发明的优选实施例。

图1是根据本发明实施方式的加工输送系统的透视图。当假定图纸的向右方向为上游侧时，则输送装置10和11沿向左方向输送工件12。输送装置10和11通过输送器自动机械16a至16d将由载入装置13载入的输送工件12从上游方向输送至加工装置18a至18d的加工位置，输送器自动机械16a至16d设置在输送装置10的导轨14和输送装置11的导轨15上。以这种方式执行装配加工或者处理。这构成了用于制造事务设备等的自动化生产系统(生产线)，其中输送装置10沿彼此相邻设置的多个加工装置18a、18b和18c设置。类似地，输送装置11沿彼此相邻设置的加工装置18d和另一加工装置(未显示)设置。

彼此相邻设置的输送器自动机械16a至16d分别包括各自用作保持工件12的保持单元的手部17a至17d。输送装置10和11包括用于使输送器自动机械16a至16d在导轨上独立地往复运动的单元。各个输送器自动机械16a至16d独立地前进到箭头方向(输送方向)的下游侧，并且退回到与箭头方向相反的上游侧。所述运动使两个相邻的输送器自动机械彼此靠近，并且允许工件12在相邻的加工装置之间在导轨上顺序地传送。例如，输送器自动机械16a和输送器自动机械16b一起执行传送操作，并且输送器自动机械16b和输送器自动机械16a或者输送器自动机械16c一起执行传送操作。

输送装置10的输送器自动机械16a从载入装置13处拾取并保持工件12以用于将工件12依次载入到生产线中，并且围绕Z轴转动90°以沿下游方向前进。然后，输送器自动机械16a移动到与加工装置18a相应的加工位置并且停下来以定位。加工装置18a对由输送器自动机械16a保持的工件12执行诸如组装部件的制造加工。在制造加工期间，输送器自动机械16b围绕Z轴转动180°以便面向输送器自动机械16a，然后等待。当完成加工装置18a的制造加工时，输送器自动机械16a前进并且将工件12输送至传送位置以将工件12传送给相邻的输送器自动机械16b。输送器自动机械16b接收并保持由输送器自动机械16a保持的工件12，并且围绕Z轴转动180°。然后，输送器自动机械16b移动到加工装置18b的加工位置并且停下来以定位。加工装置18b对由输送器自动机械16b保持的工件12执行诸如工件12的涂覆加工的制造加工。在制造加工期间，输送器自动机械16c围绕Z轴转动180°以便面向输送器自动机械16b，然后等待。当完成加工装置18b的制造加工时，输送器自动机械16b前进并且将工件12输送至传送位置以将工件12传送给输送器自动机械16c。输送器自动机械16c接收并保持由输送器自动机械16b保持的工件12，并且围绕Z轴转动180°。然后，输送器自动机械16c移动到加工装置18c的加工位置并且停下来以定位。加工装置18c对由输送器自动机械16c保持的工件12执行诸如润滑脂施加加工的制造加工。在制造加工期间，输送器自动机械16d围绕Z轴转动180°以便面向输送器自动机械16c，然后等待。当完成加工装置18c的制造加工时，输送器自动机械16c前进并且将工件12输送至传送位置以将工件12传送给输送器自动机械16d。输送器自动机械16d接收并保持由输送器自动机械16c保持的工件12，并且加工装置18d对由输送器自动机械16d保持的工件进行加工。然后，输送器自动机械16d将工件12传送给位于下游方向的另一输送器自动机械。顺序地重复这些操作以执行生产。在加工装置的加工时间周期取决于各个加工装置或者工件的种类而被延长的情况中，通过如下所述改变传送工件的位置来缩短一个循环时间周期。

(实例1)

首先，描述了在加工位置之间的距离P相等并且各个加工装置18a至18c的加工时间周期不同的情况中的操作。如图2A中所示，当输送器自动机械16b移动(前进)到位置f时，由输送器自动机械16b所保持的工件被传送给输送器自动机械16c。已经传送了工件的输送器自动机械16b移动(后退)到初始位置，并且从已经移动到位置e的输送器自动机械16a处接收下一个工件。加工装置18a和18b的加工时间周期被交错地设置，以便在输送器自动机械16a到达位置e的同时输送器自动机械16b返回到原始位置，这是最高效的。具体地，当输送器自动机械16b后退时加工装置18c可加工，并且当输送器自动机械16a后退时加工装置18b可加工。注意在图2A中，上游侧输送器自动机械移动到下游侧输送器自动机械的位置处。相反地，下游侧输送器自动机械可以移动到上游侧输送器自动机械的位置处。

(实例2)

其次，描述了在加工位置之间的距离P相等并且加工装置18a的加工时间周期显著地比加工装置18b和18c的加工时间周期长的情况中的操作。如在图2B中所示，在加工装置18a的加工时间周期较长的情况中，输送器自动机械16b移动到位置e1，并且从输送器自动机械16a接收工件。具体地，当加工装置18a对由输送器自动机械16a保持的工件进行加工时，输送器自动机械16b退回到位置e1然后等待。当加工装置18a完成加工时，输送器自动机械16a将工件传送至输送器自动机械16b，并且输送器自动机械16b前进距离P以输送工件。然后，在加工装置18b的加工位置处进行加工。当加工装置18b完成加工时，输送器自动机械16b前进距离P以输送工件，并且将工件传送给位于位置f处的输送器自动机械16c。如上所述，在加工装置18a的加工时间周期较长的情况中，输送器自动机械16b接管输送器自动机械16a传送工件的距离，并且改变将工件从输送器自动机械16a传送给输送器自动机械16b的位置。因此，与传统的输送系统相比，有可能缩短了一个循环时间周期。

图2C是在图2B中图解的操作的定时图表。理解的是，当输送器自动机械16b前进和后退同时加工装置18a执行加工时，输送器自动机械16a既不前进也不后退。

(对比例1)

为了对比，参见图9A和9B，描述了在加工位置之间的距离P相等并且加工装置18a的加工时间周期显著地比图10所示的传统输送系统中的加工装置18b和18c的加工时间周期长的情况中的操作。图9A是图10中所示的传统输送系统的示意图，并且图9B是定时图表。如图9A和9B中所示，在传统的输送系统中，当加工装置118a完成加工时，保持基座121a下降并将待传送的工件释放到夹具120a上，并且基座台115将工件传送过距离P。保持基座121b保持工件并且上升，从而从夹具120a处接收工件。然后，保持基座121b移动到加工装置118b的加工位置处。基座台115后退，同时加工装置118b进行加工。通过重复以上操作，顺序地输送工件。然而，在依次输送工件并且多个加工装置进行加工的情况中，工件被输送到随后的加工装置处的定时对应于所有加工装置完成加工的时间点。在加工装置118a的加工时间周期较长的情况中，甚至当加工装置118b完成加工时，也不可能输送工件，并且必须等到加工装置118a完成加工为止。因此，一个循环时间周期由于等待时间而变长。

(实例3)

接下来描述各个加工装置18a至18c的加工时间周期相同但是加工装置18a和加工装置18b的加工位置之间的距离P1比加工装置18b和加工装置18c的加工位置之间的距离P2长的情况。图3A是输送系统的示意图，并且图3B和3C是定时图表。

图3B的定时图表示出了这样的操作，其中类似于如上所述的实例1和2，在输送器自动机械16b完成后退操作并且输送器自动机械16a和16b都停止的情况下传送工件。相反，图3C的定时图表示出了这样的操作，其中在输送器自动机械16b完成后退操作以紧邻着输送器自动机械16a停止之后，在输送器自动机械16a和输送器自动机械16b以相同的移动速度同步前进的同时传送工件。也就是说，在图3C的情况中，并行地执行输送器自动机械16b的前进操作和工件在两个相邻输送器自动机械16a与16b之间的传送操作。结果，有可能进一步缩短在一个循环中的输送时间周期。

图4示出了各个输送器自动机械16(16a至16d)的结构。输送器自动机械16安装在可围绕O1轴线旋转180°以上的台30上，并且输送器自动机械16包括可围绕台30上方的O2轴线旋转180°以上的臂31和可围绕所述臂的顶端处的O3轴线旋转180°以上的头部32。头部32在其顶部包括用作保持工件的保持单元的手部17(17a至17d)。输送器自动机械16根据从控制单元输出的指令来驱动构成工件传送机构的臂31和头部32，并且将手部移动到所要求的位置。此处描述的输送器自动机械16的结构仅是一实例，并且只要能够将手部17移动到所要求的位置，则不限制所述臂和接头的数量。此外，可以使用伺服电动机或者可以使用步进电动机作为用于转动和驱动臂31和头部32的单元。

手部17可以被构造成通过吸附垫来吸附工件，但是期望手部17具有连接头部32前表面上的固定爪34与活动爪35的形式。活动爪35水平地移动被放置在固定爪34的顶面上的工件，并且夹紧工件。以这种方式，可以夹持工件并高精度地定位。更期望固定爪34能够保持工件。注意固定爪34和活动爪35的功能可以互换，并且两个爪可以都设置成活动爪。

可以使用例如气缸的气动装置或者可以使用利用滚珠丝杠等的电动机作为驱动活动爪35的单元。检测存在由手部17保持的工件的方法可以包括使用电动机通过电流控制来进行检测。根据工件的尺寸将活动爪35检测存在工件的位置预先设定为最大操作距离和最小操作距离，最大操作距离和最小操作距离不是关于点而是关于范围，从而被用作检测工件的检测范围。当通过控制单元的指令操作活动爪35与上述检测范围的工件接触时，测量活动爪35的移动量相对于预先指令的时间周期没有变化的期间的时间周期。在经过某一时间周期之后的时间点处，识别出工件被保持。

接下来，参见图5A和5B，描述了一种方法，其中输送器自动机械16没有用于沿Z方向线性驱动的轴，并且头部32沿Z轴方向被线性地上下移动。在图5A中，点A表示臂31的旋转中心，并且点B表示头部32的旋转中心。点A和点B通过直线R连接。绘出从点A到导轨表面的竖线M。类似地，从点B绘出竖线L。竖线M和直线R在交点A处形成角度θa，角度θa被称为臂31的旋转角。类似地，竖线L和直线R在交点B处形成角度θb，角度θb被称为头部32的旋转角。为了进行上下运动的同时保持头部32的姿态水平，控制臂31的旋转角θa和头部32的旋转角θb以便满足以下的等式：

θa＝θb...(1)

头部32被操作以沿一弧线移动。因此，头部32沿Z方向移动并且同时沿X方向移动。为了垂直于输送系统的导轨表面移动头部32，输送器自动机械16沿与头部32移动方向相反的反X方向移动与头部32沿X方向移动距离相同的距离。结果，阻止头部32沿X方向移动。

更具体地说，在图5B中，绘出了连接在点A和点B(B1到B3)之间的直线R(R1到R3)。直线R和经过点A的水平线形成角度θn。当臂31处于竖直姿态时，水平线和经过点B1的直线R形成90°的角度，并且当臂31处于水平姿态时，水平线和经过点B3的直线R形成0°的角度。当操作臂31和头部32以便满足等式(1)时伴随的头部32沿X方向的移动量通过附图标记N来表示。当直线R的角度θn的值为0°＜θn＜90°时，从点B竖向延伸到导轨表面的直线和水平地延伸的直线R3在点C处相交。点B在由直线R围绕点A转动所形成的圆周上从点B1移动到点B3。阻止头部32沿X方向移动的输送器自动机械16沿X方向的移动量N等于一直角三角形的底边长度，所述直角三角形的顶点在点A、点B和点C处并且在点B处与半径为R且圆心在点A的圆相切。也就是说，N通过以下等式(2)来表示：

N＝R·cosθn...(2)

控制输送器自动机械16在导轨上的移动量N和臂31及头部32的旋转以便满足等式(1)和(2)。结果，可以竖向移动头部32同时保持头部32平行于导轨表面的姿态。

图6A至6C图解了一种在两个相邻的输送器自动机械之间传送工件的方法。当位于上游侧的输送器自动机械16a到达传送工件12的位置时，如图6A中所示，位于下游侧的输送器自动机械16b采取姿态以便在工件12下方蠕行。其次，如图6B所示，输送器自动机械16b提升手部17b，并且如图6C所示，操作输送器自动机械16b以铲起工件12，从而从输送器自动机械16a处接收工件12。工件的传送方式使得工件的运动最少，并且使得能够更稳定地传送。

替代地，当输送器自动机械16a和输送器自动机械16b处于传送工件12的位置时，输送器自动机械16a可以降低工件12，从而将工件12传送给输送器自动机械16b。此外，可以同时操作输送器自动机械16a和输送器自动机械16b从而传送工件。

图7示出了当输送器自动机械16a和输送器自动机械16b处于传送工件12的位置时的状况。用于传送工件12的输送器自动机械16a的手部17a被成形为保持工件12的外侧，而用于接收工件12的输送器自动机械16b的手部17b被成形为保持工件12的内侧。结果，可以在所述手部之间没有干涉的情况下传送工件。此外，可能采用这样的组合，用于传送工件的输送器自动机械的手部被成形为保持工件的内侧，而用于接收工件的输送器自动机械的手部被成形为保持工件的外侧。替代地，还可以采用这样的组合，用于传送工件的输送器自动机械具有通过一个爪来保持工件的外侧并且通过另一个爪来保持工件的内侧的形式，从而用于接收工件的输送器自动机械具有和用于传送工件的输送器自动机械相反形式的两个爪。

每个输送装置10和11包括例如关于一个导轨的多个载体，并且构成具有线性或者弯曲结构的线性电动机，其中每个载体包括独立移动单元。

图8示出了一种使用电子凸轮来将输送器自动机械的头部垂直于导轨表面移动的控制方法。输送器自动机械在X方向的移动轴被称为主轴，并且输送器自动机械的臂和头部的旋转轴被称为跟随所述主轴的从属轴。为了沿Z轴方向线性地上下移动头部，虽然输送器自动机械没有沿Z方向的线性轴，但是通过利用等式(1)和等式(2)计算出对应于输送器自动机械沿X方向的移动量的臂和头部的转动量。通过凸轮曲线来产生对应于主轴移动量的臂计算移动量和头部计算移动量，并且将臂计算移动量和头部计算移动量保存在凸轮表50中。输入输送器自动机械沿X方向的线性移动的当前位置的信息，并且使用凸轮表50来产生分别用于输送器自动机械的臂和头部的伺服电动机53a和53b的位置指令。根据时时刻刻地移动的输送器自动机械的位置，产生用于伺服电动机53a和53b的位置指令。速度控制系统51a和51b对位置指令求微分，以便产生速度指令，并且同时利用由分别与伺服电动机53a和53b连接的脉冲发送器54a和54b反馈的位置信息的差值来产生校正量。每个伺服电动机53a和53b经受使用加入校正量的速度指令的速度控制。以这种方式，进行电子凸轮控制。

虽然已经参照示例性实施例来描述了本发明，但是应当理解，发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将给予最宽泛的解释，以便包括所有的这种改进和等效结构及功能。

Claims (3)

1.一种加工输送系统，用于将工件顺序地输送至多个加工装置，所述加工输送系统包括：

导轨，所述导轨沿着所述多个加工装置设置；以及

多个输送器自动机械，所述多个输送器自动机械设置在所述导轨上并且在所述导轨上独立地移动，

其中所述多个输送器自动机械包括用于在相邻的输送器自动机械之间传送所述工件的传送机构，并且所述多个输送器自动机械在相邻的加工装置之间在所述导轨上移动，从而通过所述传送机构来顺序地传送所述工件。

2.根据权利要求1所述的加工输送系统，其中在两个相邻的输送器自动机械在所述导轨上彼此同步地移动的同时执行所述工件在所述两个相邻的输送器自动机械之间的传送。

3.根据权利要求1所述的加工输送系统，其中所述传送机构包括：

臂，所述臂安装到各个所述多个输送器自动机械上并且是能旋转的；以及

头部，所述头部包括用于保持所述工件的保持单元并且能在所述臂的顶端处旋转，

其中通过使所述各个所述多个输送器自动机械在所述导轨上的移动与所述臂和所述头部的转动同步，以保持所述头部的姿态水平，同时竖向移动所述头部，从而执行所述工件的传送。

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