CN106687398B - 带有用于高速生产焊接的刮板输送机的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种组装系统，例如焊接系统，包括构造成在装载位置将部件组装到零件上的组装站。刮板输送机包括支撑多个定位元件的可动输送机构件，所述定位元件构造成与零件上的定位特征部协作。摩擦杆沿定位元件布置，并且定位元件延伸超过摩擦杆。摩擦杆构造成支撑零件并将零件从未定向位置重新定向到定向位置。机器人构造成将零件从输送机上的定向位置传送到组装站、例如焊接单元处的装载位置。

Description

带有用于高速生产焊接的刮板输送机的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年7月2日提交的美国临时申请No.62/020,064的优先权，该临时申请通过援引并入本文。

背景技术

本公开涉及一种例如与用于将紧固件固定至冲压件的焊接系统和焊接器一起使用的刮板输送机。

诸如车辆、器具、消费品和家具的复杂组件的生产通常需要制造焊接的子组件，例如带有一个或多个焊接的紧固件的片材金属工件。在生产像车辆一样复杂的组件时，可能有相当大量以及各种这样的片材金属工件，这些片材金属工件在冲压操作中制成，用于后续成批焊接以生产所需的焊接的子组件。机器操作员必须在随机定向并且有时被互锁的片材金属工件装载到焊接机中之前将其从存储箱移除。接着，手动地或自动地添加第二部件，以便为焊接做好准备。在电阻焊接的情况下，两个电极在施加完成电阻焊接所需的力和高电流之前在工件和第二部件上闭合。然后从机器移除完工的子组件，以便为重复焊接操作做好准备。

由于汽车部件生产成本的持续压低，人们更加密切关注劳动生产率。在工业中一种常见的方向是用高度自动化来代替人工。为了有竞争力，重要的是使设备和操作员的生产率最大化。人们进行了很多努力旨在通过建造带有用于为工件定向的元件(例如一个或多个固定件)的设备或允许机器人准确地抓取并定位工件的复杂视觉系统来解决该挑战。这样的系统的建立具有挑战性并且可能需要专业且昂贵的技能来构造、故障排除和维护。这种方案所产生的问题在于对于许多消费者(或特定工厂)而言，设备很难建立、操作和维护。一些消费者(或特定工厂)没有技术人员，或者没有足够复杂的设备来使专业人员和工具方面的投资合理化。在生产环境中，过于复杂可能会限制操作的可靠性。复杂度还增加了设备的资本成本以及用于维持设备运行的备件的库存。

希望使用一种简单地构造、操作、故障排除和维护的设备。也希望使设备转换时间最小化，同时还使其复杂度最小化。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种组装系统包括组装站，所述组装站构造成在装载位置将部件组装到零件上。刮板输送机包括支撑多个定位元件的可动输送机构件，所述多个定位元件构造成与零件上的定位特征部协作。摩擦杆沿定位元件布置。定位元件延伸超过摩擦杆。摩擦杆构造成支撑零件并且将零件从未定向位置重新定向到定向位置。机器人构造成将零件从输送机上的定向位置传送到组装站处的装载位置。

在上述实施例的进一步的实施例中，输送机构件是支撑所述多个定位元件的连续的链。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，输送机包括多排带有定位元件的输送机构件。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，定位元件是传送销。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，输送机包括联接至链的链轮。一支撑杆布置在链的下方并且邻近链轮。支撑杆构造成在定位元件接近输送机的端部时定位所述定位元件。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，输送机具有调整组件，所述调整组件连接至摩擦杆，并且输送机构造成相对于定位元件移动摩擦杆。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，调整组件包括将缸互连至支撑摩擦杆的框架的联动装置。框架构造成响应于缸使联动装置枢转而竖直地运动。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，输送机包括布置在摩擦杆上邻近定位元件的引导件。引导件构造成将零件从未定向位置重新定向到定向位置。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，引导件具有斜坡，所述斜坡构造成与零件的前部协作，以提升前部离开摩擦杆。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，存在多个输送机。每个输送机构造成承载不同的零件。

在另一示例性实施例中，一种利用输送机定位零件的方法，所述方法包括在未定向位置将零件手动地装载到输送机定位元件上的步骤。零件沿输送机的摩擦杆被拖曳至定向位置。零件被从定向位置自动地拾取。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，多个定位元件以规则的间隔布置。手动装载步骤包括将零件以不规则的间隔手动地装载到定位元件上。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，定位元件是传送销。手动装载步骤包括将传送销通过零件中的孔放置。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，拖曳步骤包括使零件围绕传送销从未定向位置枢转到定向位置。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，手动装载步骤包括将零件手动地装载到多排输送机定位元件上。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，手动装载步骤包括将零件支撑在输送机摩擦杆上，并且包括在手动装载步骤之前相对于输送机定位元件调整摩擦杆的高度的步骤。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，拖曳步骤包括在进行零件拾取步骤之前在输送机的端部附近稳定定位元件。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，所述方法包括在进行零件拾取步骤之前将零件的位置从第一定向位置侧向调整至输送机的端部附近的第二定向位置的步骤。

在另一示例性实施例中，一种组装系统输送机包括连续输送机构件，其每个包括多个传送销，所述多个传送销构造成与零件中的孔协作。摩擦杆沿传送销的排的侧向侧布置。传送销延伸超过摩擦杆。摩擦杆构造成支撑零件并且将零件从未定向位置重新定向到定向位置。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，支撑杆布置在连续输送机构件下方。支撑杆构造成在传送销接近输送机的端部时定位传送销。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，调整组件连接至摩擦杆并且构造成相对于传送销竖直地移动摩擦杆。

在任意上述实施例的进一步的实施例中，输送机包括布置在所述摩擦杆上并与定位元件相邻的引导件。引导件构造成将所述零件从未定向位置重新定向到定向位置。

附图说明

当结合附图考虑时，参照下文详细说明能够进一步理解本公开，其中：

图1是焊接单元实施例的高度示意性视图；

图2是没有防护或物料搬运的焊接系统实施例的简化透视图；

图3是零件输送机的透视图，其中工件随机放置在固定的桌台上；

图4A是另一零件输送机的透视图；

图4B是图4A所示的零件输送机的侧视图，其中为了清晰起见，移除了侧罩；

图4C是图4B所示的零件输送机的侧视图，其中为了清晰起见，移除了输送机链；

图4D是图4C所示的零件输送机的侧视图，其中带有输送机链、摩擦杆和传送销；

图5是图4D所示的零件输送机的一部分的透视图，示出了传送销；

图6A是图4A所示的零件输送机的前部分的透视图，其中安装有第一组引导件；

图6B是图4A所示的零件输送机的前部分的透视图，其中安装有第二组引导件；

图7是焊接机的简化透视图；

图8是结合在焊接机内的电阻焊枪的放大透视图；

图9A是绘制了焊枪的另一放大透视图，其中紧固件进给器位于进给器退回位置，销位于销退回位置，电极位于电极前进位置；

图9B是绘制了位于进给器前进位置的进给器和位于电极前进位置的电极的放大透视图；

图9C是绘制了位于销前进位置的销和从进给器前进位置运动到进给器退回位置的紧固件进给器的放大透视图；

图9D是绘制了位于销前进位置的销和位于进给器退回位置的紧固件进给器的放大透视图。

以上段落的实施例、示例和替代例、权利要求、或下文说明书和附图，包括它们的各个方面和相应各个独立特征中的任何方面和特征，都可以单独或任意组合地使用。结合一个实施例描述的特征能够应用于所有实施例，除非这样的特征不能兼容。

具体实施方式

所公开的系统提供低成本自动化来高速焊接紧固件或者将其它零件(例如销、夹子或支架)高速固定至片材金属冲压件。所述系统能够应用到其它组装工艺中，例如将铆钉、自穿孔紧固件、机械紧固件组装至各种工件(包括由塑料制成的工件)的组装工艺。因此，尽管所公开的系统是主要就焊接系统和方法而言进行讨论的，但是应当理解可以构想其它类型的固定系统。

焊接系统10示意性地示出于图1中。第一和第二输送机12a、12b将不同的零件、例如冲压件进给到焊接站15内的机器人14中。机器人14将零件从输送机12a、12b传送至焊接机16a、16b。一个焊接机16a固定由振动进给碗17a供应的螺栓，另一个焊接机16b固定由振动进给碗17b供应的螺母。图1所示的配置仅仅是示例性的并且可以构造成与所示出的不同的形式。

图2更详细地示出了用于高速生产的一个示例性焊接系统10，该焊接系统包括刮板输送机12、高速机器人14、焊接机16、卸载滑道18和控制系统20。刮板输送机12提供多个等间隔的装载站，每个具有用于接合工件的传送销110，诸如紧固件的部件将被焊接至该工件上。刮板输送机12使由操作员在一个端部处装载到传送销110上的工件朝卸载端部(在图3中更详细示出)前进。高速机器人14定位成紧靠刮板输送机12的卸载端部和焊接机16，机器人将在卸载端部处抓取工件，并且将工件带至焊接机16以便焊接。控制系统20互连至焊接系统10的每个元件以提供这些元件的功能控制和这些元件的运动协调，从而使操作循环时间最小化。在一个示例中，焊接系统10可以构造成焊接超过30个或更多个不同的组件。控制系统20保存用于每个组件管理每个组件中的紧固件的位置和数目所需的数据、用于机器人能够释放组件的时间的指令、错误恢复协议、焊接信号、以及其它用于使组件的焊接自动化的信息。

图3是添加有多个工件W的刮板输送机12的透视图。工件W接合在附着于刮板输送机链112上的均匀间隔开的多个传送销110上。三个这样的输送机链112由刮板输送机12的每个端部处的链轮组件支持并驱动，在本示例中刮板输送机具有固定的桌台。输送机链112与在相邻摩擦杆116之间设置的空间对准，以允许传送销110行进并且因此允许工件W行进。

图3所示的工件W用于示出操作原理，但不代表可允许的工件W的范围和尺寸。尽管未以硬件限定，但是图3示出了多个区域来解释刮板输送机12的操作。操作员装载区域A位于操作员容易达到的范围内，操作员将手动地分类、定向和放置工件W，因此工件W的选定属性(例如特定的孔)接合传送销11。在区域A内，工件W的取向不需要是精确的，并且其占据的传送销110的数目及其装载顺序并不重要。链轮组件114驱动输送机链112以使传送销110朝卸载区域C前进。沿着刮板输送机的长度设有工件定向区域B，在该工件定向区域中，工件W作用于摩擦杆116的摩擦促使工件W呈基本一致的取向。还示出了空区域B1，该空区域对应于操作员无法装载工件W的时间。这可能有任意多个理由，例如在无法方便地获取工件W的时候。这可能在工件供应中断时发生，例如可能在保持工件的容器是空的并且需要更换时发生。在定向零件区域B2中，工件被逐步定向使得工件在离开该区域并进入卸载区域C时位于能够被高速机器人14识别的位置。

在卸载区域C，将采用检测方法，因此控制系统20可以将工件W的位置传达给高速机器人14。检测方法可以是感应接近开关、光敏开关、激光、或图像系统。检测方法可以检测并核验卸载区域C中的工件W，或者其可以结合到高速机器人14的用于捕获工件W以装载到焊接机中的工具中。刮板输送机12将前进，以将至少一个工件W定位在卸载区域C中机器人能达到的范围内。高速机器人14能够等待直到工件W已经到达固定的卸载位置，或者如果刮板输送机12和高速机器人14以协调的运动被操作，则高速机器人能够在工件于卸载区域C内运动的同时捕获工件。

检测和核验工件W是否在卸载区域C内所采用的检测方法还可以用于核验工件W的属性，使得未对齐或不正确的工件W可以简单地通过使其运动经过一位置而从刮板输送机12卸下，在该位置处，工件W保持与摩擦杆116和传送销110相接合。

图3所示的输送机框架118仅用于阐释目的。输送机框架可以是如图所示的独立单元，或者可以与支撑焊接系统10的其它部件的框架成一体。输送机链112的数目和长度取决于支持焊接系统10的操作要求所需的传送销110的数目和间隔。传送销110可以不具有圆形横截面并且可以具有当工件W搁置在表面上时接合工件所需的任何长度。所示出的刮板输送机12区域的长度和界限随着焊接系统10的操作要求和其它因素(例如机器防护)以及确保工件W被一致地定向所需的摩擦施加的持续时间而变化。摩擦杆116将通常由宽度、长度、厚度适合于工件W的尺寸的钢板材或片材制成。代替改变传送销110的长度以适应不同的工件W，可以规定，改变摩擦杆116和输送机链112之间的间隔。

图3所示的刮板输送机12是示例性构造。传送路径不必如所示出的那样是线性的。传送路径可以是像旋转桌那样的圆形、可以是蛇形、或者可以沿行进长度具有过渡成不同形状的过渡部。传送路径也不必在一个平面中或者在平行于底板的平面中。输送机链112可以由任意数目的装置驱动，例如机器人14的用于提供协调运动的控制器、速度受控的马达、或连接至气动缸的棘轮驱动器。摩擦杆116可以由任意数目的金属、诸如自修复聚合物的其它材料、或者各材料的组合物制成。如果例如立管或引导件对加速工件W的定向有益、对降低工件W锁定在传送销110上的可能性有益、或者对防止在相邻工件W之间产生干涉的运动有益，则摩擦杆116还可以补充有立管或引导件。摩擦杆之间的空间可以由输送器链112的连接件、附件或罩占据，其防止工件W与相邻摩擦杆116之间的空隙接合，否则这种接合会防止工件W运动至所需对齐位置。

焊接系统10构造成在尽可能最短的时间内接收诸如片材金属冲压件这样的工件W并且将诸如紧固件F的零部件焊接到该工件上(例如，图9A-9D)。刮板输送机12的各个独立站包括传送销110，该传送销接合在工件的孔中，以将工件W从装载位置拉动至卸载位置。工件W的几何形状和质量将决定其在搁置于刮板传输机12上并与传送销110接合时的姿态。刮板输送机12的底座与工件W之间的摩擦足以促使所有工件随其朝卸载位置运动而呈足够一致的取向。

传送销110的数目和间隔将决定刮板输送机12的长度和宽度。传送销110的直径选择成：接合待焊接的工件范围内的孔，具有足够的强度以使弯曲最小化，并且在孔和工件W之间提供一些间隙使得高速机器人14能够可靠地移除工件W。传送销110的长度基于工件接合传送销110位置处的刮板输送机12上方的高度。刮板输送机12的高度取决于是在对操作员而言方便的高度处手动装载输送机、还是直接从生产工件所使用的冲压设备自动地装载输送机。

刮板输送机12具有三排、24个站。排和站的数目取决于多个因素，例如可容许的占地空间、工件装载时间、焊接顺序时间、缓冲库存要求以及相邻站中的工件之间的相互作用。

高速机器人14被编程为从刮板输送机12的卸载端部处的站适当地抓取工件W并且将其转变成与焊接机16接合所需的姿态和位置。由于工具作业使用了简单的传送销110，对于工具作业或工具设置而言不存在编程之外的需要来适应不同的工件。

图4A-6更详细地示出了刮板输送机12的各个特征。如图4A所示，刮板输送机12包括侧罩120和前罩122，所述侧罩和前罩包封驱动元件，例如链112和链轮114。为了清楚起见，图4B-5中移除了罩120、122。

参照图4A-4B，可以提供屏障系统124来防止机器操作员在操作期间过于靠近机器人14。屏障系统124可以结合用于感测需要立即停止传送销110前进的情况的装置。一个示例是监测铰接的屏障面板的位置的传感器，用以确保屏障面板没有因操作员或不适当地置于刮板输送机12的东西而偏离其正常位置。对于不需要包含金属排出和紫外线辐射的组装工艺而言，光电光幕可以作为铰接的分离屏障面板的替代。

参照图4C-4D，调整组件126支撑在输送机框架118上，并且用于为每个工件W提供所需的销暴露量。调整组件126升高或降低固定至桌台128上的安装块130的摩擦杆116，以通过改变传送销110相对于摩擦杆116的暴露量而有效地伸长或缩短传送销110。联动装置132包括臂136，所述臂由输送机框架118枢转地支撑。在一个端部处，臂136互连至杆134，在相对的端部处，桌台128枢转地连接至臂136。致动器缸138连接至杆134并且被控制以旋转臂136，从而使桌台128和被支撑的摩擦杆116向上或向下运动。

支撑杆140布置在链112的上部分的下方，特别是靠近链轮组件114。支撑杆140防止链112松垂或振动，这将工件W更精确地定位，以便为机器人14拾取零件做好准备。

参照图5，输送机链112包括具有凸片142的连接件，销块144固定至所述凸片。传送销110例如通过带螺纹的接口安装至销块144。当焊接系统10被重新配置以焊接不同工件时，不同尺寸和形状的传送销110可以被安装至销块144。

典型地，摩擦杆116和工件W之间的摩擦足以对于机器人14而言足够准确地定位工件。如图6A-6B所示，如果需要更精确地对齐工件W，则可以使用引导件146。对于给定的工件W，引导件146可以提供成一组。引导件146包括用于由操作员操纵的柄部148，因此引导件146可以被容易地定位在摩擦杆116上并且通过紧固件150固定至摩擦杆。相邻引导件146的相邻边缘152、154与工件W的侧面相互作用，以在工件靠近刮板输送机12的端部以便被机器人14拾取时确保工件W的所需取向。图6B所示的示例性引导件158包括斜坡156，所述斜坡提升工件W的前端，因此机器人14利用其夹持部更容易抓取工件。如有需要，机器人14可以使用磁体代替夹持部。

高速机器人14和焊接机16通过控制系统20协调作用以尽可能快地使工件W与焊接机16接合，因此焊接处理能够完成并且完成的组件能够从焊接机10排出。参照图7和8，焊接机16包括用于适应工件的一定的未对齐的设备，例如浮动组件，工件的未对齐是由于刮板输送机12上的工件的姿态变化、高速机器人14的定位误差以及因工件W变化导致的任何定位误差引起的，或者是由于工件传送期间工件W在高速机器人14的夹持装置中的运动引起的。

更详细地，继续参照图2，焊接系统的尺寸和构造适于待焊接的组件范围。焊接机16的能力，包括其物理尺寸、焊接电流或功率能力、和电极力范围，由工件特性和焊接工艺的要求决定。卸载滑道18的构造和高度基于其中完成的焊接件排出的容器的类型。

图7和8所示的焊接机16是构造成用于焊接凸焊螺母的电阻焊接机。其还可以构造成焊接凸焊螺栓，通过诸如激光焊接的其它方式焊接，或者执行诸如组装的其它处理。焊接系统10的多用性可以通过结合焊接不同尺寸的紧固件F的多个焊接机16或不同类型的操作而被扩展。它们都可以位于高速机器人容易达到的范围内，手动地重新定位，或者自动地供应以将一个或多个焊接机16指引到高速机器人14能达到的范围内的有效位置。

图7所示的焊接机16包括焊接机框架30，其支撑电阻焊枪32和用于将待焊接的紧固件F输送至工件W的进给器34。焊接机框架30保持部件的对齐和定向，并且包括用于调平(leveling)以确保所需功能的设备。电阻焊枪32支撑用于产生所需焊接电流的电阻焊接变换器36和用于实现焊接电极的所需协调运动及实现用于焊接的所需电极力的焊接致动器38。电阻焊接变换器可以是任何类型的，例如交流或逆变器。电阻焊枪定向成在其运动至焊接位置时利用重力来保持与由进给器34输送的紧固件F的接合。进给器34一次一个地将待焊接至工件的紧固件34分配到可动焊接电极44上。

所示的进给器34用于进给凸焊螺母。进给器34的设计是基于待焊接的紧固件F的需要并且可以是螺栓、销或托架；或者基于其它处理，例如进给铆钉、螺钉、铆螺母、机械夹或其它机械紧固件。因此，焊接机16可以采用除电阻焊接之外的处理，或者可以采用不包括这样的机械紧固(包括铆接、自穿孔紧固件、栓接等等)的处理。

焊接机框架30的刚度足以确保在电阻焊枪32的质量改变时以及在焊枪受到外力时电阻焊枪位置的一致性。当需要焊接循环时，焊接致动器32延伸至当进给器34前进以输送待焊接部件时与进给器34对齐的位置。当进给器34退回至其初始位置或进给器退回位置时，焊接致动器32完全延伸以闭合电极并且压紧待焊接的紧固件F使其抵靠由高速焊接机器人14定位的工件W。在焊接过程期间，由电阻焊接变换器36输送的焊接电流产生用于焊接的热量。在完成焊接时，焊接致动器38的输出部退回以使可动焊接电极44返回至其初始位置或电极退回位置。

图7的焊接机框架30将电阻焊枪32保持在所需工作高度，该所需工作高度主要由卸载滑道18的所需高度决定，或者由确保电阻焊枪32的操作没有干涉所需的间隙决定。电阻焊枪32的尺寸设计成适应工件W或多个工件的物理尺寸以及所需的电极力和焊接电流。焊接致动器38的行程由所需的电阻焊枪32的开口决定，其进而决定焊接致动器38的长度。

图7所示的焊接机框架30的构造是出于阐释目的的概括性设计。焊接机框架30可以是标准化型式或者是针对特定应用构建的定制设计。焊接机框架30可以是独立的，其可以安装至支撑焊接系统10的其它部件的框架上，或者其可以结合到提供多种功能的更大设备内。所示的C型电阻焊枪32利用了焊接致动器38，该焊接致动器使电极朝相对的固定焊接电极48以线性运动的方式运动(图8)。线性运动对于凸焊来说是期望的，这是因为在焊接过程中其对于在每个凸点上提供一致的力以及跟随凸点压溃(projection collapse)最为有效。

电阻焊枪32可以具有实现特定工程范围所需的任何设计、结构或材料。所示的焊接致动器是电伺服型的，但其也可以是具有中间行程位置的气动缸，例如退回缸或其它类似装置。

图8更详细地示出了焊接机16的元件。电阻焊枪32包括两个间隔开的焊枪侧框架40和42，其提供主结构用以保持焊枪的部件、包含焊接力并且提供用于安装在焊接机16内的装置。包含紧固件粗定位销46的可动焊接电极44连接至焊接致动器38的输出轴。包含紧固件定位销50的固定焊接电极48与可动焊接电极44相对。紧固件定位销50由定位销缸52致动，并且其位置由定位销位置传感器53感测。

关于合适的销位置感测的示例可以在2003年6月10日授权的题目为“ResistanceWelding Fastener Electrode”的美国专利6,576,859以及2014年9月18日提交的题目为“Welder with Indirect Sensing of Weld Fastener Position”的PCT国际申请No.PCT/CA2014/050896中找到，该美国专利和PCT国际申请的全部内容通过援引并入本文。

一个或多个传感器可以用于追踪电极和焊接销运动，以监测可能产生导致缺陷零件或焊接系统10故障的错误的情形。例如，当焊枪在由机器人递送的工件上闭合时，如果定位紧固件的销被压低，则工件可能会没有间隙孔，或者工件可能会在机器人夹持部中滑动过远而使得焊接单元的浮动动作难以适应(在后文中更详细地对其进行讨论)。在该情况中，控制系统20可以命令机器人14将工件输送至收容区域，并且从刮板输送机12拾取新的工件。在另一示例中，如果电极没有闭合至期望高度，则可能存在不合适的工件、紧固件，或也许是两个紧固件。在这种情况中，系统可以首先尝试排出紧固件并重新装载。如果发生同样的错误，工件可以如上所示被替换。

固定焊接电极48和紧固件定位销50被特别地设计成适合工件W的厚度加上间隙孔以及紧固件F定位直径。紧固件定位销50需要设计有缓和平滑的过渡弯曲部，以帮助促使电阻焊枪32到达正确的位置。紧固件定位销50上的过度的粗糙度、尖角或台阶可能导致销悬挂在工件上，从而阻止定位销缸52将紧固件定位销50前进至完全延伸的位置。工件W孔位置的明显偏离可以通过这种布置得到适应。最大偏离将在被测紧固件螺纹的40％的范围内。我们的展示系统略高，为具有8mm螺纹的紧固件提供了5mm的补偿窗口。

定位销缸52的行程和力能力需要足够大以克服施加于可动焊接电极44中的紧固件粗定位销46的力。

电阻焊枪32通过一个或多个浮动组件59连接至焊接机框架30，所述浮动组件允许平面内的运动。出于简化考虑，将描述一个机构，尽管图4示出了在电阻焊枪32的相对侧存在一个这种机构。框架上的托架54与焊接单元上的托架56的平面对齐通过至框架的连接件58和至焊接单元的连接件60提供。销和轴承设置在该机构的部件之间的附接位置处，以使焊枪32能够相对于框架30自由地浮动。复位组件61包括复位致动器66，该复位致动器接合引导销62和64以促使电阻焊枪到达固定初始位置，该初始位置是紧固件定位销50的标称位置，高速机器人14已被编程为在该标称位置定位用于紧固件定位销50的间隙孔。

图8的电阻焊枪32在焊枪侧框架40和42之间提供间隙，以容纳进给器34。与焊枪侧框架40和42一样，进给器34具有电阻焊枪32和工件或高速焊接机器人夹持部之间干涉的潜在位置，因此希望保持进给器不造成妨碍，这通过将进给器放置在电阻焊枪32的喉部实现。进给器34通常设置有通过管、轨道或承载件(例如图1所示的振动进给碗17a、17b)来自自动进给系统的部件，例如紧固件。容纳该设备所需的进给路径可以相当长，并且其可以设置并容纳在焊接机框架30内。

为了装载诸如紧固件的部件，焊接致动器38的杆前进(其中进给器34处于进给器退回位置)，以将可动焊接电极44升高至与进给器34相互作用所需的电极前进位置(图9A)。进给器34以线性运动的方式前进至进给器前进位置(图9B)，在该位置，紧固件与紧固件粗定位销46对准。此时，紧固件粗定位销46前进至其完全延伸的销前进位置(图9C)以捕获紧固件。然后，进给器34撤回至其初始进给器退回位置(图9D)，该动作导致进给器34释放紧固件粗定位销46上的紧固件。在进给器34不妨碍可动焊接电极44的情况下，一旦高速焊接机器人14确认其已经将工件放置在固定焊接电极48中的紧固件定位销50上，焊接致动器48便可以自由地使可动焊接电极44前进。

原理性焊接系统10的每个部件的示例性操作顺序如下。每当在能达到的范围内存在可用工位时，自动地或由设备操作员把工件装载在刮板输送机12上。每当在卸载区域C内没有适当定向以用于拾取的工件W时，刮板输送机12就使工件W朝卸载区域C前进。当高速机器人可以自由地开始传送过程并且工件W已被检测为处于有利于接合的取向时，高速机器人14就运动至合适位置以接合工件W。当电阻焊枪32打开足以接收高速机器人14以装载工件W时，高速机器人14将使工件W运动至与固定焊接电极48对准的位置。与高速机器人14的操作独立地或同时地，当可动焊接电极44已经被焊接致动器38运动至用以从进给器34接收紧固件34的位置时，进给器34将前进至紧固件F与可动焊接电极44对准的位置。然后，紧固件粗定位销50前进以与紧固件F接合。接着进给器34退回至其休止位置。当进给器34已经退回时，紧固件F将通过可动焊接电极44朝工件W升高，其中紧固件搁置于可动焊接电极上。当焊接致动器38到达在可动焊接电极44和固定焊接电极48之间工件W和紧固件应当接触的行进距离时，将从复位引导件68和70释放复位引导销62和64。随后，紧固件定位销50将前进，以监测并核验零件位置以及通过促使电阻焊枪32运动而使待焊接零件(如果存在)对准。焊接机16将进行焊接操作。当工件W不需要额外的紧固件F并且能够被焊接电极支撑时，高速机器人14将与工件W脱离并且运动以从刮板输送机14拾取另一工件W。否则，高速机器人将继续保持并支撑工件W，直到可动电极44退回到足以允许高速机器人14将子组件指引到下一焊接位置或者释放完成的组件使得其可以离开焊接系统10的位置。焊接致动器38将使可动焊接电极44返回至其完全降低位置，以再次开始紧固件进给和焊接循环。

如果需要焊接额外的紧固件，一旦可动焊接电极44已经返回至进给器34循环位置，就可以重复进给器34操作过程和焊接过程。如果完成焊接，高速机器人14可以将组件运动至其可以被释放的位置。

所公开的焊接系统高速焊接紧固件以使劳动生产率最大化，同时降低复杂度以使停机时间和资本成本最小化。通过使操作员不必与焊接机循环同步地装载部件，设备和操作员两者的生产率都得到提高。当操作员可以从存储箱抓取多个工件并且将它们以高于设备循环时间的速率装载到设备中时，操作员从存储箱获得更多的工件所需的时间可以被淹没在系统循环时间内，因此焊接处理能够以焊接机的最大生产率进行。

通过使生产率最大化，允许焊接机或组件处理的资本成本分摊在更多的组件上。除了因增加生产焊接速率带来的劳动力节约之外，增加的生产量提供了将任何补充错误避免系统的成本分摊在更多的组件上的机会。

该系统提供了足够的速度、多用性和可靠性定位在冲压站中，在该冲压站生产冲压件或者进行注塑成型以消除库存和额外物料搬运。

还应理解的是，尽管在所示的实施例中公开了特定部件布置，但是其它布置将从中受益。尽管示出、描述并要求保护了特定步骤顺序，但是应理解的是，除非其它方式指出，可以以任何顺序、单独或组合地执行这些步骤并且仍然受益于本发明。

尽管不同示例具有图示中显示的特定部件，但是本发明的实施例不局限于那些特定组合。可以将这些示例中的一个示例的部件或特征与这些示例中的另一个示例的特征或部件组合使用。

尽管已经公开了示例性实施例，但是本领域技术人员将认识到，某些改进将落入权利要求的范围之内。为此，应研究以下权利要求来确定其真正的保护范围和内容。

Claims (22)

1.一种组装系统，包括：

组装站，所述组装站构造成在装载位置将部件组装到零件上；

刮板输送机，所述刮板输送机包括：

支撑多个定位元件的可动输送机构件，所述定位元件构造成与零件上的定位特征部协作；

沿定位元件布置的摩擦杆，所述定位元件延伸超过所述摩擦杆，所述摩擦杆构造成支撑零件并且在可动输送机构件沿摩擦杆拖曳零件时将零件从未定向位置重新定向到定向位置；和

机器人，所述机器人构造成将零件从刮板输送机上的定向位置传送至组装站处的装载位置。

2.根据权利要求1所述的组装系统，其中，所述可动输送机构件是支撑所述多个定位元件的连续的链。

3.根据权利要求2所述的组装系统，其中，刮板输送机包括带有定位元件的多排输送机构件。

4.根据权利要求2所述的组装系统，其中，所述定位元件是传送销。

5.根据权利要求2所述的组装系统，其中，刮板输送机包括联接至链的链轮，并且在所述链下方、邻近所述链轮布置一支撑杆，所述支撑杆构造成在所述定位元件接近刮板输送机的端部时定位所述定位元件。

6.根据权利要求1所述的组装系统，其中，刮板输送机具有调整组件，所述调整组件连接至摩擦杆并且构造成相对于所述定位元件移动所述摩擦杆。

7.根据权利要求6所述的组装系统，其中，所述调整组件包括将缸互连至支撑摩擦杆的框架的联动装置，所述框架构造成响应于缸使联动装置枢转而竖直地运动。

8.根据权利要求1所述的组装系统，其中，刮板输送机包括布置在摩擦杆上邻近所述定位元件的引导件，所述引导件构造成将零件从未定向位置重新定向到定向位置。

9.根据权利要求8所述的组装系统，其中，所述引导件具有斜坡，所述斜坡构造成与零件的前部协作以提升前部离开摩擦杆。

10.根据权利要求1所述的组装系统，还包括多个输送机，每个输送机构造成承载不同的零件。

11.一种利用输送机定位零件的方法，所述方法包括以下步骤：

将零件在未定向位置手动地装载到输送机的定位元件上的手动装载步骤，其中所述输送机的所述定位元件由输送机构件承载；

利用所述输送机构件将零件沿输送机的摩擦杆拖曳至定向位置的拖曳步骤；并且

从定向位置自动地拾取所述零件的零件拾取步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，多个定位元件以规则的间隔布置，所述手动装载步骤包括将零件以不规则的间隔手动地装载到所述定位元件上。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述定位元件是传送销，手动装载步骤包括将所述传送销通过零件中的孔放置。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述拖曳步骤包括使零件围绕所述传送销从未定向位置枢转到定向位置。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述拖曳步骤包括在进行零件拾取步骤之前在输送机的端部附近稳定定位元件。

16.根据权利要求11所述的方法，所述方法包括在进行所述零件拾取步骤之前将零件的位置从第一定向位置侧向调整至输送机的端部附近的第二定向位置的步骤。

17.一种利用输送机定位零件的方法，所述方法包括以下步骤：

将零件在未定向位置手动地装载到输送机的定位元件上的手动装载步骤；

利用输送机构件将零件沿输送机的摩擦杆拖曳至定向位置的拖曳步骤；

从定向位置自动地拾取所述零件的零件拾取步骤；并且

其中，所述手动装载步骤包括将零件支撑在输送机的摩擦杆上，并且所述方法包括在所述手动装载步骤之前相对于输送机定位元件调整摩擦杆的高度的步骤。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述手动装载步骤包括将零件手动地装载到多排输送机定位元件上。

19.一种组装系统输送机，其包括：

连续输送机构件，所述连续输送机构件包括多个传送销，所述多个传送销中的至少一个构造成与零件中的孔协作；

沿所述传送销的排的侧面布置的摩擦杆，所述传送销延伸超过所述摩擦杆并且构造成相对于所述摩擦杆移动，所述摩擦杆构造成支撑零件并且在摩擦杆位于固定位置时将零件从未定向位置重新定向到定向位置。

20.根据权利要求19所述的组装系统输送机，包括布置在连续输送机构件下方的支撑杆，所述支撑杆构造成在所述传送销接近所述输送机的端部时定位所述传送销。

21.根据权利要求19所述的组装系统输送机，其中，所述输送机包括布置在所述摩擦杆上邻近定位元件的引导件，所述引导件构造成将零件从未定向位置重新定向到定向位置。

22.一种组装系统输送机，其包括：

连续输送机构件，所述连续输送机构件包括多个传送销，所述多个传送销中的至少一个构造成与零件中的孔协作；

沿所述传送销的排的侧面布置的摩擦杆，所述传送销延伸超过所述摩擦杆，所述摩擦杆构造成支撑零件并且在摩擦杆位于固定位置时将零件从未定向位置重新定向到定向位置；和

调整组件，所述调整组件连接至所述摩擦杆并且构造成相对于所述传送销竖直地移动所述摩擦杆。