CN113814716A - 装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种供作业人员实施具有预定顺序的多个工序来装配多个待装配的产品的装配系统。该装配系统包括：首尾连接的输送线；多个工装架，多个待装配的产品中的一个待装配的产品设置在多个工装架中的一个工装架上，多个工装架按照预定的间隔设置在输送线上，从而被输送线沿预定的流转方向输送；和数量等于多个工序中包括的工序的数量的多个装配工作站，每个装配工作站与多个工序中的一个工序对应，多个装配工作站被按照对应的工序在多个工序中的预定顺序、沿工装架被输送的预定的流转方向、设置为沿着输送线。所述装配系统可以降低装配成本，提高装配效率。

Description

装配系统

技术领域

本发明实施例涉及工业制造领域，尤其涉及一种装配系统。

背景技术

装配通常是将多个零件通过多个工序组装成一种具有特定功能产品的生产过程。目前还存在一些产品由于需要装配多个零部件或者装配工序比较复杂(例如需要多种不同的装配操作，多种不同类型的装配工具或者需要在产品的多个面上进行装配作业)使得无法利用机器人等进行自动装配，而仍然需要人工装配。在装配这些产品时，通常在一个固定工作区域完成一件产品的全部装配工序，即在一个固定区域完成产品所有零部件的安装和产品需要的多种处理(例如涂抹润滑油、零部件扭矩的校正等)。目前通常会提供多个固定工作区域，以能够同时装配多件产品。为此需要在每个固定工作区域配置完成产品所有装配工序所需的一整套装配工具(包括扳手、焊枪、夹具、以及游标卡尺等测量仪表)，以便完成产品的完整装配。由于装配产品的各种零部件通常需要使用多种类型的装配工具，因此在每个固定工作区域均配备一整套装配工具导致需要配备的工具的数量较大，进而导致产品装配的成本较高。

另外，一个固定工作区域通常只有一个作业人员实施装配作业。这就要求作业人员能够独立完成产品的所有装配工序。因此作业人员需要具备产品所有工序的装配能力，这对作业人员的技能要求较高。一个作业人员实施产品的所有装配工序会导致其对各个工序的熟练程度较低，导致作业人员的装配效率较低。最后，由于很多产品的装配通常涉及在产品上面、底面、里面、外面以及不同侧面上的装配作业，因此在现有技术中作业人员需要经常从一个位置转换到另外一个位置以到合适的位置实施不同工序的装配作业。

上述因素导致产品的装配成本较高，而作业人员的装配效率较低。

发明内容

鉴于此，本发明实施例所解决的技术问题之一在于提供一种装配系统，用以克服现有技术中产品装配成本高、效率低的缺陷。

本发明实施例提供了一种装配系统。该装配系统用于供作业人员实施具有预定顺序的多个工序来装配多个待装配的产品。该装配系统包括：输送线、多个工装架和多个装配工作站。上述输送线形成首尾连接的闭环线路。上述多个待装配的产品中的一个待装配的产品设置在多个工装架中的一个工装架上，多个工装架按照预定的间隔设置在输送线上，从而被输送线沿预定的流转方向输送。上述多个装配工作站中包括的装配工作站的数量等于多个工序中包括的工序的数量，多个装配工作站中的每个装配工作站与多个工序中的一个工序对应，多个装配工作站被按照对应的工序在所述多个工序中的预定顺序、沿多个工装架被输送的预定的流转方向、设置为沿着输送线，从而每个装配工作站处的作业人员对被输送线输送至该装配工作站处的工装架上的待装配的产品实施与该装配工作站对应的多个工序中的一个工序。

在本发明的一个或者多个实施例中，多个装配工作站被设置为在预定的流转方向上相邻的两个装配工作站相隔预定的缓冲距离，以使设置有待装配的产品的工装架被输送线从与相邻的两个装配工作站中的一个装配工作站输送通过缓冲距离至相邻的两个装配工作站中的另一个装配工作站所需的时间大于作业人员完成在另一个装配工作站处根据与另一个装配工作站对应的工序进行的装配作业所需的时间。

在本发明的一个或者多个实施例中，装配工作站包括用于完成与该装配工作站对应的多个工序的一个工序的装配工具和待装配的产品零部件中的至少一个。

在本发明的一个或者多个实施例中，装配系统包括备用工作站，备用工作站在预定的流转方向上位于多个装配工作站的下游，并不与多个工装架上的待装配的产品的多个工序中的任一个工序对应。

在本发明的一个或者多个实施例中，装配系统包括可编程逻辑控制器，多个装配工作站包括输入单元，可编程逻辑控制器与输入单元通信连接。当多个装配工作站处的作业人员在完成装配一件所述待装配的产品的装配工序时能够通过输入单元输入作业人员完成的工序的数量。输入单元将作业人员完成的工序的数量发送至可编程逻辑控制器以存储所述作业人员完成的工序的数量。

在本发明的一个或者多个实施例中，输送线包括：驱动装置、轨道、链条和辊轮。工装架设置在轨道上，被轨道引导沿着轨道流转。驱动装置与链条连接，链条与辊轮连接，以使驱动装置驱动链条，链条带动辊轮转动，从而辊轮带动工装架沿着轨道流转。可编程逻辑控制器包括通信接口，并通过通信接口分别与装配系统外部的服务器和所述驱动装置通信连接。可编程逻辑控制器被配置为：接收一个装配工作站处的作业人员通过装配工作站的输入单元输入的将设置有已完成与一个装配工作站对应的工序的产品的工装架输送至下一个装配工作站的指令；和控制驱动装置将设置有已完成与一个装配工作站对应的工序的待装配的产品的工装架输送至下一个装配工作站。

在本发明的一个或者多个实施例中，多个装配工作站中的一个装配工作站包括具有显示器的无线移动终端，无线移动终端与服务器通信连接，无线移动终端能够接收来自服务器的物料信息、产品的图纸信息、产品的三维模型、订单信息、装配指导信息和质量控制信息中的至少一种信息，并通过无线移动终端的显示器再现物料信息、产品的图纸信息、产品的三维模型、订单信息、装配指导信息和质量控制信息中的至少一种信息。

在本发明的一个或者多个实施例中，装配系统包括水平转动装置和垂直转动装置中的至少一个，其中：水平转动装置用于，在输送线将多个工装架中的一个工装架上的待装配的产品输送至多个装配工作站中的一个装配工作站时，使多个工装架中的一个工装架上的待装配的产品在与重力方向垂直的平面上绕重力方向进行转动，以在与重力方向垂直的平面上转动至第一目标装配角度。垂直转动装置用于，在输送线将多个工装架中的一个工装架上的待装配的产品输送至多个装配工作站中的一个装配工作站时，使多个工装架中的一个工装架上的待装配的产品在与重力方向平行的平面上绕与重力方向垂直的方向进行转动，以在竖直面上转动至第二目标装配角度。

在本发明的一个或者多个实施例中，可编程逻辑控制器被配置为：用于接收服务器针对多个装配工作站中的一个装配工作站发送的水平面上的转动角度调整指令和竖直面上的转动角度调整指令中的至少一种，并根据接收的水平面上的转动角度调整指令和竖直面上的转动角度调整指令中的至少一种控制目标装配工作站的水平转动装置将产品调整至第一目标装配角度或控制目标装配工作站的竖直转动装置将产品调整至第二目标装配角度。

在本发明的一个或者多个实施例中，多个装配工作站中的一个装配工作站包括扫码枪，从而使装配工作站处的作业人员能够使用扫码枪扫描待装配的产品上的包含待装配的产品信息的二维码，以存储待装配的产品信息。

在本发明的一个或者多个实施例中，具有预定顺序的多个工序是根据装配产品使用的装配工具的种类、产品需要装配的零部件的种类、作业人员的数量中的至少一个划分而成的。

在本发明的一个或者多个实施例中，多个待装配的产品为开关的弹簧操作结构，装配系统用于供作业人员将弹簧操作机构的零部件装配至弹簧操作机构的壳体上，其中开关为额定工作电压在110千伏以上的高压开关。

本发明的上述实施例提供一种装配成本低、效率高的装配系统。该装配系统包括按照预定的间隔设置在输送线上的多个工装架，和沿着输送线设置的多个装配工作站。每个工装架用于运载一个待装配的产品，并能够在形成首尾连接的闭环线路的输送线上流转。因此通过工装架在输送线上的流转能够将待装配的产品输送至供沿着输送线设置的多个装配工作站，并且在该装配系统中，装配工作站的数量和上述多个工序的数量相同，装配工作站沿着输送线的设置顺序与上述多个工序的预定顺序一一对应。从而每个装配工作站处的作业人员可以仅仅需要完成与每个装配工作站对应的工序，各个装配工作站也仅需配备完成各个装配工作站对应的工序所需的装配工具(包括扳手、焊枪、游标卡尺等)，而无需配备完成上述多个工序的整套装配工具。同时，一个装配工作站处的作业人员仅仅实施一个工序也使得作业人员无需经常从一个位置转换到另外一个位置以到合适的位置实施不同工序的装配作业。

此外，由于多个工装架可以运载着待装配的产品在装配工作站之间自动地流转，而无需作业人员搬动产品。因此，该装配系统特别适于加工较重的产品，包括质量在10千克以上的产品。

因此，该装配系统可以降低装配成本，提高装配效率。

附图说明

下文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比值绘制的。附图中：

图1为本发明一个或者多个实施例中的装配系统的示意图；和

图2为本发明本一个或者多个实施例中的再一种装配系统的示意图。

附图标记列表：

10：输送线；

11：轨道；

15：链条；

17：辊轮；

20：工装架；

30A、30B、30C、30D：第一、第二、第三、第四装配工作站；

31：输入单元；

32：扫码枪；

70：备用工作站；

40：交换机；

50：路由器；

60：可编程逻辑控制器；

80:无线移动终端

100：服务器；和

L:缓冲距离。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上游”、“下游”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，本发明中的第一和第二只是为了区分名称，并不代表顺序关系，不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，例如，第一输送指令、第二输送指令，仅是为了区别不同的输送指令。术语“工序”可以为一个或一组工人(即作业人员)在一个工作地对一件产品连续进行的生产活动的综合。根据性质和任务的不同，工序可分为工艺工序、检验工序和运输工序等。各个工序按加工工艺过程可细分为各个工艺步骤。按劳动过程也可细分为若干操作。术语“装配工作站”和“备用工作站”中的“工作站”可以为作业人员的工位。装配工作站可以包括作业人员实施一个工序所需的装配工具和待装配至产品上的零部件。装配工具例如为榔头、焊枪和扳手等，产品的零部件例如为齿轮和螺栓等。“备用工作站”是当设置的装配工作站的数量小于一种产品的装配工序的数量时，可以启用的工作站，即备用工作站不与工装架上的待装配的产品的多个工序对应。另外，本发明描述中使用的表述“多个”包括两个和两个以上。

为进一步说明本发明实施例的装配系统，下面首先对该装配系统的应用场景进行简要介绍。该装配系统可以适用于较难自动装配的产品。该装配系统尤其适用于比较重使得一个作业人员搬动比较困难的产品的人工装配，例如质量在10千克以上的产品，一个具体的例子为变电站高压开关(例如额定工作电压为110千伏以上的开关)的弹簧操作机构。装配系统用于供作业人员将所弹簧操作机构的零部件装配至弹簧操作机构的壳体上。该弹簧操作机构的壳体可以为不规则的多面体。壳体的多个面上开有孔径不同的安装孔，在装配过程中需要在安装孔中人工装配多个传动部件(例如齿轮和连杆等)和储能部件(例如储能齿轮)和连接部件(例如连接轴)等，在各个安装孔或零部件上涂抹润滑油，人工校正多个零部件的安装位置和尺寸。此外，还需要在弹簧操作机构壳体的不同面上人工装配螺栓、曲轴和销子等。因此，在装配过程中需要多次调整弹簧操作机构的壳体相对于作业人员的角度，以方便作业人员实施不同工序的装配作业。而弹簧操作机构的质量可以高达500千克，可以利用上述装配系统的输送线将经一个装配工作站处的作业人员完成了一个工序的产品自动地输送到下一个装配工作站，以供该下一个装配工作站处的作业人员实施下一个工序的装配作业，而无需作业人员人工将产品从一个装配工作站搬动到下一个装配工作站。当产品经过最后一个装配工作站后就完成了产品的所有装配工序，即产品装配完毕，可从输送线上卸下。

下面结合本发明实施例的附图进一步说明本发明实施例的具体实现方式。

图1为本发明一个或者多个实施例中的装配系统的示意图。该装配系统用于实施具有预定顺序的多个工序来装配多个产品。可以考虑人工装配产品使用的装配工具的种类、产品需要装配的零部件的种类和作业人员的数量中的一个因素或者多个来将产品的整个装配过程(或者叫装配工艺)划分成多个工序。装配工具例如可以包括扳手、焊枪和游标卡尺等。产品需要装配的零部件例如包括固定螺栓、蓄能齿轮和摇臂三种。作业人员的数量是指可以从事一种型号的产品的装配作业的作业人员。在本发明的一些具体实施方式中，可以综合考虑上述所有因素来将产品的整个装配工艺或者过程划分成多个工序，优化装配工具的利用率和工作人员的工作效率。

如图1所示，该装配系统包括形成首尾连接闭环线路的输送线10、多个工装架20和沿着输送线10设置的多个装配工作站30A、30B、30C、30D。每个工装架20用于运载一个待装配的产品，例如如果输送线10上设置10个工装架20，则这10个工装架20可以运载10个待装配的产品在输送线10上流转。工装架20在输送线10上可以循环流转。如图1中箭头所示，工装架20在输送线10上可以按照顺时针方向流转，则工装架20在流转一圈的过程中，经过的最后一个装配工作站为图1中的第四装配工作站30D。当一个工装架20流转通过最后一个装配工作站后，该工装架20上的产品即完成了所有的装配工序，则可以卸载该产品，例如，如图1所示，当产品经过第四工作站30D后就完成了该产品的所有装配工序，可从输送线10箭头X所指的位置卸下该产品。然后该工装架20可以被输送而循环流转至第一个装配工作站30A，再装上一件新的待装配的产品，再次沿着输送线10在各个装配工作站30A、30B、30C、30D之间流转。

多个工装架20是按照预定的间隔(预定的间隔例如可以为5米)设置在输送线10上的。可以考虑工装架20的运动速度等调整、设定相邻工装架20之间的预定的间隔。也可以根据经验初设一个间隔，再通过测试和调整来确定适用不同装配系统的相邻工装架20之间的预定间隔。

如图1中箭头所示，工装架20可以在输送线10上按照顺时针方向流转。装配工作站30A、30B、30C、30D的数量等于工序的数量，多个装配工作站30A、30B、30C、30D在多个工装架20预定的流转方向上的排列顺序与上述工序的预定顺序一一对应，以使每个装配工作站30A、30B、30C、30D的作业人员对流转至每个工作站30A、30B、30C、30D的待装配的产品实施与每个装配工作站30A、30B、30C、30D对应的工序的装配作业。图1中示例性地显示出按照工装架20顺时针方向流转的第一至第四装配工作站30A、30B、30C、30D，每个工作站供作业人员完成产品的一个装配工序。

在本发明的一个或多个实施例中，在预定的流转方向上两个相邻的装配工作站30A、30B、30C、30D相隔预定的缓冲距离L(如图1所示)。可以根据下述方式确定该缓冲距离L，即使设置有待装配的产品的工装架20被输送线10从相邻的两个装配工作站中的一个装配工作站被输送通过缓冲距离L至相邻的两个装配工作站中的另一个装配工作站所需的时间大于另一个装配工作站处的作业人员实施与另一个装配工作站对应的工序所需的时间。例如，第一装配工作站30A和第二装配工作站30B相隔预定的缓冲距离L。将该缓冲距离L设置为第一装配工作站30A处的工装架20通过缓冲距离L到达第二装配工作站30B所需的时间大于第二装配工作站30B处的作业人员执行与第二装配工作站30B对应的第二工序所需的时间。当第一装配工作站30A处的作业人员对位于第一装配工作站30A处的工装架20上的待装配产品实施完第一工序后，输送线10可以启动，使第一装配工作站30A处的工装架20通过缓冲距离L到达第二装配工作站30B。上述缓冲距离L可以实现在设置有已完成第一工序的待装配的产品的工装架20被从第一装配工作站30A输送至第二装配工作站30B之前，第二装配工作站30B处的作业人员能够对位于第二装配工作站30B的工装架20上的另一件待装配产品实施完第二工序。因此不会出现两个或者更多工装架20都位于第二装配工作站30B的情形，从而不会影响第二装配工作站30B处的作业人员实施装配作业。再如，各个装配工作站30A、30B、30C、30D的作业人员完成其对应的工序所需的装配时间可以相等，因此工装架20运载待装配的产品通过缓冲距离L需要的时间大于该装配时间即可。在两个相邻的装配工作站之间设置上述预定的缓冲距离L使得在多个待装配的产品的工装架20处于流转的状态下，各个装配工作站30A、30B、30C、30D处的作业人员能够有时间在各个装配工作站30A、30B、30C、30D处分别对各个装配工作站30A、30B、30C、30D处的工装架20实施一个对应的工序。因此，该装配系统可以提高装配效率和装配质量。

装配工作站30A、30B、30C、30D可以为一个简单的供作业人员实施装配工序的工位。工位上可以设置用于完成与各个装配工作站30A、30B、30C、30D对应的工序的装配工具或者待装配的产品的零部件。例如，第一装配工作站30A的工位上可以设置榔头等，第二装配工作站30B的工位上可以设置电动枪和扳手。在本发明的一个或者多个实施例中，各个装配工作站30A、30B、30C、30D设置有实施对应工序的装配工具和对应工序中待装配的产品的零部件。可以在各个装配工作站30A、30B、30C、30D分别设置货架，在货架上拜访装配工具和待装配的产品的零部件。

如图1所示，在本发明的一个或多个实施例中，装配系统还包括备用工作站70。备用工作站70在预定的流转方向上位于所有的装配工作站30A、30B、30C、30D的下游，并且备用工作站70不与工装架20上的待装配产品的多个工序中的任一个工序对应。当装配系统用来装配一种新的产品时，如果装配工作站30A、30B、30C、30D的数量小于该新产品的装配工序的数量时，可以启用备用工作站70。例如，当装配系统从用于装配4个工序的产品变为用于装配8个工序的产品时，可以启用图1中的4个备用工作站70。可以先为各个备用工作站70设计要在该备用工作站70处执行的一个对应工序，并为各个备用工作站70设置作业人员要在该备用工作站70处实施对应工序所需的装配工具和产品零部件。然后即可使用该装配系统供作业人员执行所述新产品的多个装配工序。通过设置备用工作站70可以扩大上述装配系统适用的待装配的产品的型号或者种类。

如图1所示，在本发明的一个或多个实施例中，该装配系统包括可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)60，装配工作站30A、30B、30C、30D包括输入单元31，可编程逻辑控制器60与输入单元31通信连接。输入单元31可以为设置在各个装配工作站30A、30B、30C、30D上的按钮等。装配工作站30A、30B、30C、30D处的作业人员在完成一件待装配的产品的装配工序时可以通过输入单元31输入其完成的工序的数量。可编程逻辑控制器60可以接收各个装配工作站30A、30B、30C、30D)处的作业人员通过输入单元31输入的其完成的工序的数量。这样，可以变可编程逻辑控制器60自动统计作业人员的生产量，因此利用该装配系统可以避免人工统计作业人员的生产量。

如图1所示所示，在本发明的一个或者多个实施例中，输送线10包括驱动装置、轨道11，链条15和辊轮17。马达可以作为驱动装置。多个工装架20设置在轨道11上，被轨道11引导沿着轨道11流转。链条15可以沿着轨道11的长度方向延伸，驱动装置与链条15机械连接。两排辊轮17可以设置在轨道11上，每排都可以包括多个辊轮17。例如两排包括多对在轨道11的宽度方向上相对设置的两个辊轮。链条15与辊轮17连接，例如链条15可以与连接轴机械连接，连接轴的两端可以连接一对在轨道11的宽度方向上相对设置的两个辊轮17。在装配系统运行时，驱动装置可以驱动链条15，链条15带动辊轮17转动，而辊轮17带动工装架20被轨道11引导着流转。这里两排辊轮17的作用类似于滑轨，工装架20通过在辊轮17上滑动实现被轨道11引导沿着轨道11流转。具有上述结构的输送线10特别适合输送较重的产品。并且链条15可以带动一对或者多对辊轮17，因此借助链条15可以减少所需的驱动装置的数量，降低成本。在本发明的一个或者多个实施例中，链条15可以分段设置。可以在每两个相邻的装配工作站30A、30B、30C、30D之间设置一段链条15，由一个马达驱动。这样可以实现分段控制待装配的产品的输送。例如，当图1中第一工作站30A处的作业人员完成了一件产品的第一个工序的装配后，该作业人员可以通过第一工作站30A上的输入单元31输入输送指令，可编程逻辑控制器60接收到该输送指令后会控制该段链条15的马达启动，使位于第一个工作站30A的工装架20向第二个工作站30B输送已经完成第一个工序的产品。

可编程逻辑控制器60包括通信接口，可以根据不同装配系统具体的通信距离、通信协议和通信速率要求等选择合适的接口，例如RS485接口和Profibus-DP等通讯接口。可编程逻辑控制器60通过通信接口分别与服务器(参见图2)和每个多个装配工作站30A、30B、30C、30D之间传送生产指令和数据。服务器可以是产品装配工厂的本地服务器，也可以是远程服务器。可以一台可编程逻辑控制器60分别与每个装配工作站30A、30B、30C、30D连接，控制多个装配工作站30A、30B、30C、30D。可编程逻辑控制器60可以借助逻辑运算电路或者指令实现接收一个装配工作站30A、30B、30C、30D处的作业人员通过装配工作站30A、30B、30C、30D的输入单元31输入的将运载着已经完成与一个装配工作站30A、30B、30C、30D对应的工序的产品的工装架20输送至下一个装配工作站30A、30B、30C、30D的指令，控制输送线10的驱动装置(例如马达)将运载着已经完成与一个装配工作站30A、30B、30C、30D对应的工序的产品的工装架20输送至下一个装配工作站30A、30B、30C、30D。上述装配系统能够在作业人员的控制下对装配工作站30A、30B、30C、30D上的产品进行自动输送控制。这样就使得作业人员的操作简单，在输送过程中无需人工搬运待装配的产品，提高了工作效率。

可编程逻辑控制器60可以通过通信接口分别与服务器和驱动装置通信连接。可编程逻辑控制器60被配置为：接收一个装配工作站(例如第一装配工作站30A)处的作业人员输入的将设置有已完成与该一个装配工作站对应的工序的产品的工装架20输送至下一个装配工作站(例如第二装配工作站30B)的指令。作业人员可以通过装配工作站的输入单元31输入上述输送指令。响应于该输送指令，可编程逻辑控制器60可以控制驱动装置将设置有已完成与该一个装配工作站对应的工序的待装配的产品的工装架20输送至下一个装配工作站。可以理解，上述服务器可以是装配系统外部服务器，例如位于装配系统所在的工厂中的服务器或者云服务器。上述实施例中的装配系统允许各个装配工作站处的作业人员主动控制经其完成了一个工序的装配作业的待装配的产品的输送。

回到图1，在本发明的一个或多个实施例中，装配工作站30A、30B、30C、30D可以配有扫码枪32。装配工作站30A、30B、30C、30D处的作业人员能够扫描待装配的产品上的包含待装配的产品信息的二维码。待装配的产品信息可以包括多种产品信息，例如产品零部件的名称、生产厂家、使用寿命和检修周期和产品的使用注意事项等。可以将录入的二维码中的待装配的产品信息通过可编程逻辑控制器传送给服务器，存储在服务器中。

下面以装配高压开关的弹簧操作机构为例来具体说明装配系统的构成及其工作方式。综合考虑该弹簧操作机构装配工具的种类、需要装配的零部件的种类和能够从事弹簧操作机构装配作业的作业人员的数量，可以将整个产品的装配过程(工艺)划分成4个工序。第一个工序可以与图1中的第一装配工作站30A对应，第一工序包括：使用桁车将弹簧操作机构的壳体安装至工装架20上，并使用榔头等在安装好的壳体的多个面的安装孔里装轴承。第二工序与图1中的第二装配工作站30B对应，第二工序可以包括：使用电动枪和扳手等装配工具安装用于释放弹簧操作机构弹簧的储能齿轮和摇臂，并使用扭矩扳手校正储能齿轮的位置。第三工序可以与图1中的第三装配工作站30C对应，第三工序可以包括：使用榔头、扳手等安装连杆、曲轴和下底座，并使用游标卡尺测量连杆和曲轴的尺寸。第四工序可以与图1中的第四装配工作站30D对应，第四工序可以包括：装配弹簧，并使用液压工具将弹簧压缩至预定的位置。可以在输送线10上设置5个间隔的工装架20，这5个工装架20上可以设置5个弹簧操作机构的壳体，并被输送线10输送，在输送线10上流转。工装架20可以按照顺时针或者逆时针方向流转。该装配系统包括4个装配工作站30A、30B、30C、30D，即装配工作站30A、30B、30C、30D的数量等于工序的数量。各个装配工作站30A、30B、30C、30D可以设置有作业人员实施对应工序的装配工具。第一装配工作站30A可以设置例如榔头等，第二工作站30B可以设置电动枪和扳手。除了实施对应工序的装配工具，各个装配工作站30A、30B、30C、30D还可以设置有要在对应工序中要装配的产品零部件。可以在各个装配工作站30A、30B、30C、30D分别设置货架，在货架上拜访装配工具和待装配的产品的零部件。装配工作站30A、30B、30C、30D在多个工装架20预定的流转方向上的排列顺序与上述工序的预定顺序一一对应，以使每个装配工作站30A、30B、30C、30D处的作业人员对流转至每个装配工作站30A、30B、30C、30D的待装配的产品进行与每个装配工作站30A、30B、30C、30D对应的工序的装配作业。在预定的流转方向上两个相邻的装配工作站30A、30B、30C、30D相隔预定的缓冲距离L，以使设置有待装配的产品的工装架20被输送线10从与相邻的两个装配工作站中的一个装配工作站输送通过缓冲距离L至相邻的两个装配工作站中的另一个装配工作站所需的时间大于作业人员完成在另一个装配工作站处根据与另一个装配工作站对应的工序进行的装配作业所需的时间。在一个或者多个实施方案中，可以按照作业人员完成各个工序所需的作业时间基本相等的方式将一种待装配产品的生产过程划分成多个工序。在这种情况下，装配系统中任意两个相邻的装配工作站30A、30B、30C、30D之间相隔的缓冲距离L可以相等。这样可以简化装配系统的设计，输送线10也可以固定的速度输送各个工装架20。

上面的4个工序可能需要在弹簧操作机构壳体的不同面上实施装配作业，每切换一个工序可能都要调整产品相对于作业人员的角度，以使得作业人员能够在合适的位置执行装配作业。为此，在本发明的一个或者多个实施例中，装配系统可以包括水平转动装置和/或垂直转动装置，以使待装配的产品在水平面上和/或竖直面上能够转动，从而在水平面上转动至第一目标装配角度，和/或在竖直面上转动至第二目标装配角度。具体地，水平转动装置可以包括液压驱动装置和转盘，转盘可以与工装架20固定连接。在输送线10将一个设置有一件待装配产品的工装架20输送至一个装配工作站时，该装配工作站的作业人员可以启动液压驱动装置驱动转盘转动这样即可实现带动工装架20在水平面上转动，将该工装架20上的待装配产品转动至方便作业人员实施与该装配工作站对应的工序的第一目标装配角度。竖直转动装置可以为手动的摇轮。在输送线10将一个工装架20上的待装配的产品输送至一个装配工作站时，作业人员通过摇动摇轮可以上下转动待装配的产品，将其转动至作业人员实施其工序的第二目标装配角度。

图2为本发明本一个或者多个实施例中的再一种装配系统的示意图。该装配系统包括可编程逻辑控制器60、装配工作站30A、30B、30C、30D和服务器100。服务器100中可以存储有产品信息(例如产品的型号和参数以及产品零部件信息)、产品的图纸信息和显示产品装配过程的可视化图像等。在实际应用中，作业人员可以查询服务器100中的产品信息、产品的图纸信息和产品装配过程的可视化图像。并且，服务器100可以通过可编程逻辑控制器60向装配工作站30A、30B、30C、30D发送查询到的产品信息、产品的图纸信息和产品装配过程的可视化图像，将这些信息和图像显示给装配工作站30A、30B、30C、30D处的作业人员。例如装配工作站30A、30B、30C、30D可以包括一个显示器，可以使该显示器再现上述信息和图像。这样，作业人员就可以查询产品信息、产品的图纸信息和产品装配过程的可视化图像等。并且可以根据再现的信息实施装配作业。尤其是作业人员可以根据产品装配过程的可视化图像对产品进行装配。相较于作业人员利用图纸装配各零部件的方案，上述装配系统可用于智能搜索和显示产品信息、产品的图纸信息和显示产品装配过程的可视化图像等。这有助于提高产品装配质量和效率。

如图2所示，装配系统还可以包括无线移动终端80，该无线移动终端80包括显示器。无线移动终端80可以与服务器100或者产品管理系统无线连接。例如，参见图2，可以利用交换机40和路由器50来支持无线移动终端80登录服务器100。从而装配工作站30A、30B、30C、30D处的作业人员可以通过无线移动终端80登录服务器100或者产品管理系统。

在本发明的一个或者多个实施方式中，无线移动终端80的数量可以与装配工作站30A、30B、30C、30D的数量一致。作业人员能够通过移动终端80登录服务器100或者产品管理系统，查看存储在服务器100或者产品管理系统中的物料信息、产品的图纸信息、产品的三维模型、订单信息、装配指导信息和质量控制信息中的至少一种信息，在作业人员对产品进行装配时，无线移动终端80可以放置在装配工作站30A、30B、30C、30D上。作业人员还可以操作无线移动终端80使上述信息再现至无线移动终端80的显示器上。例如，可以再现产品信息、装配零部件信息和产品装配过程对应的可视化图像，这样作业人员可以查看物料信息和产品的图纸信息等，还可以根据产品装配过程对应的可视化图像对待装配的产品实施上面所述的多个工序的装配作业。无线移动终端80还可以显示装配工作站30A、30B、30C、30D的工作状态，可以实现作业人员对装配工作站30A、30B、30C、30D进行远程控制。无线移动终端80还用于根据生产计划实现对产品零部件入库的移动检测和装配完成的产品的出库的移动检测。作业人员还可以通过无线移动终端80登录服务器100或者产品管理系统，在线查看服务器100或者产品管理系统中的物料清单、图纸信息、产线信息(包括管理工作站30A、30B、30C、30D上的零部件的数量和种类，当前待装配的产品的型号等信息，某个日期后需要装配的另外一个型号的产品的定好信息，和上述作业人员的生产量等)以及订单完成进度等。

本发明实施例中的无线移动终端80可以包括智能手机(如Android手机、iOS手机、Windows Phone手机等)、多媒体手机、功能性手机、低端手机、电脑、平板电脑、视频矩阵、监控平台、车载设备、卫星、掌上电脑、笔记本电脑、移动互联网设备(MID，Mobile InternetDevices)等。上面仅是举例，而非穷举，包含但不限于上述设备。可以理解，考虑到生产案卷，上述无线移动终端80优选为专门用作生产的移动终端。

可选地，在本发明的一种实施例中，可编程逻辑控制器60还用于将产品的装配过程信息发送到服务器100，使得服务器100根据装配过程信息生成生产报表，生产报表表征产品对应的作业人员、装配状态、装配数量和装配时间。

本发明实施例中可编程逻辑控制器60将产品的生产信息(包括各个作业人员装配的产品的件数(即各个作业人员完成的工序的数量))发送到服务器100，使得服务器100根据生产信息生成生产报表，相较于人工对生产信息进行收集、统计，再经过后期分析后形成生产报表的方案，本示例中服务器可通过可编程逻辑控制器60发送装配工作站30A、30B、30C、30D处的作业人员的生产信息，实现自动统计，实时分析生成生产报表。这样能够减少人工成本，提高工作效率，并且不易出错，能够提高生产报表的准确性。

上述装配系统可以实现生产过程可视化，装配作业人员信息追溯、工艺过程追溯、质量信息追溯。实现管理精益化，生产过程可视化包括生产工单的订单完成进度可视化、物料清单在线查看、图纸信息在线查看、产线信息可视化。触摸屏用于向作业人员展示生产线综合情况，例如，部门组织结构、装配技能、员工日常任务、作业人员日常调度、注意事项、管理事项、质量问题、员工绩效评估等。通过产品管理系统，向作业人员展示生产线综合情况，便于作业人员了解生产过程，提高装配效率。

上面的多个实施例提供一种成本低、装配效率高的人工装配系统。该装配系统包括按照预定的间隔设置在输送线上的多个工装架，和沿着输送线设置的多个装配工作站。每个工装架用于运载一个待装配的产品，并能够在形成首尾连接的闭环线路的输送线上按照预定的流转方向被输送。该装配系统通过工装架在输送线上的流转能够将待装配的产品输送至供沿着输送线设置的多个装配工作站。并且装配工作站的数量等于多个工序的数量，各个装配工作站沿输送线的设置顺序与多个工序的预定顺序一一对应。从而每个装配工作站处的作业人员可以仅仅需要实施与每个装配工作站对应的工序，各个装配工作站也仅需配备实施各个装配工作站对应的工序所需的装配工具(包括扳手、焊枪、游标卡尺等)和产品零部件，而无需配备实施上述多个工序(即产品的整个生产过程)所需的整套装配工具和产品零部件。同时，一个装配工作站处的作业人员仅仅实施一个工序也使得作业人员无需经常从一个位置转换到另外一个位置以到合适的位置执行不同工序的装配作业。此外，由于多个工装架可以输送待装配的产品在装配工作站之间自动地流转，而无需作业人员搬动待装配的产品。因此，该装配系统特别适于加工较重的产品。

Claims (12)

1.装配系统，其特征在于，用于供作业人员实施具有预定顺序的多个工序来装配多个待装配的产品，所述装配系统包括：

输送线(10)，所述输送线(10)形成首尾连接的闭环线路；

多个工装架(20)，所述多个待装配的产品中的一个待装配的产品设置在所述多个工装架(20)中的一个工装架上，所述多个工装架(20)按照预定的间隔设置在所述输送线(10)上，从而被所述输送线(10)沿预定的流转方向输送；和

多个装配工作站，所述多个装配工作站中包括的装配工作站的数量等于所述多个工序中包括的工序的数量，所述多个装配工作站中的每个装配工作站与所述多个工序中的一个工序对应，所述多个装配工作站被按照对应的工序在所述多个工序中的预定顺序、沿所述多个工装架(20)被输送的预定的流转方向、设置为沿着所述输送线(10)，从而所述每个装配工作站处的作业人员对被所述输送线(10)输送至该装配工作站处的工装架(20)上的待装配的产品实施与该装配工作站对应的所述多个工序中的一个工序。

2.根据权利要求1所述的装配系统，其特征在于，所述多个装配工作站被设置为在所述预定的流转方向上相邻的两个装配工作站相隔预定的缓冲距离(L)，以使设置有所述待装配的产品的所述工装架(20)被输送线(10)从与所述相邻的两个装配工作站中的一个装配工作站输送通过所述缓冲距离(L)至所述相邻的两个装配工作站中的另一个装配工作站所需的时间大于作业人员完成在所述另一个装配工作站处根据与所述另一个装配工作站对应的工序进行的装配作业所需的时间。

3.根据权利要求1所述的装配系统，其特征在于，所述装配工作站包括用于完成与该装配工作站对应的所述多个工序的一个工序的装配工具和待装配的产品零部件中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的装配系统，其特征在于，所述装配系统包括备用工作站(70)，所述备用工作站(70)在所述预定的流转方向上位于所述多个装配工作站的下游，并不与所述多个工装架(20)上的待装配的产品的多个工序中的任一个工序对应。

5.根据权利要求1所述的装配系统，其特征在于，所述装配系统包括可编程逻辑控制器(60)，所述多个装配工作站包括输入单元(31)，所述可编程逻辑控制器(60)与所述输入单元(31)通信连接，当所述多个装配工作站处的作业人员在完成装配一件所述待装配的产品的装配工序时能够通过所述输入单元(31)输入作业人员完成的工序的数量，所述输入单元(31)将所述作业人员完成的工序的数量发送至所述可编程逻辑控制器(60)以存储所述作业人员完成的工序的数量。

6.根据权利要求5所述的装配系统，其特征在于，

所述输送线(10)包括：

驱动装置；

轨道(11)，所述工装架(20)设置在所述轨道(11)上，被所述轨道(11)引导沿着所述轨道(11)流转；和

链条(15)和辊轮(17)，所述驱动装置与所述链条(15)连接，所述链条(15)与所述辊轮(17)连接，以使所述驱动装置驱动所述链条(15)，所述链条(15)带动所述辊轮(17)转动，从而所述辊轮(17)带动所述工装架(20)沿着所述轨道(11)流转；

所述可编程逻辑控制器(60)包括通信接口，并通过所述通信接口分别与所述装配系统外部的服务器和所述驱动装置通信连接，所述可编程逻辑控制器(60)被配置为：接收一个装配工作站处的作业人员通过所述装配工作站的输入单元(31)输入的将设置有已完成与所述一个装配工作站对应的工序的产品的工装架(20)输送至下一个装配工作站的指令；和控制所述驱动装置将设置有已完成与所述一个装配工作站对应的工序的待装配的产品的工装架(20)输送至下一个装配工作站。

7.根据权利要求6所述的装配系统，其特征在于，所述多个装配工作站中的一个装配工作站包括具有显示器的无线移动终端(80)，所述无线移动终端(80)与所述服务器通信连接，所述无线移动终端(80)能够接收来自所述服务器的物料信息、产品的图纸信息、产品的三维模型、订单信息、装配指导信息和质量控制信息中的至少一种信息，并通过所述无线移动终端(80)的显示器再现所述物料信息、产品的图纸信息、产品的三维模型、订单信息、装配指导信息和质量控制信息中的至少一种信息。

8.根据权利要求6所述的装配系统，其特征在于，所述装配系统包括水平转动装置和垂直转动装置中的至少一个，其中：

所述水平转动装置用于，在所述输送线(10)将所述多个工装架(20)中的一个工装架上的待装配的产品输送至所述多个装配工作站中的一个装配工作站时，使所述多个工装架(20)中的一个工装架上的待装配的产品在与重力方向垂直的平面上绕重力方向进行转动，以在与重力方向垂直的平面上转动至第一目标装配角度；

所述垂直转动装置用于，在所述输送线(10)将所述多个工装架(20)中的一个工装架上的待装配的产品输送至所述多个装配工作站中的一个装配工作站时，使所述多个工装架(20)中的一个工装架上的待装配的产品在与重力方向平行的平面上绕与重力方向垂直的方向进行转动，以在竖直面上转动至第二目标装配角度。

9.根据权利要求8所述的装配系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器(60)被配置为：用于接收所述服务器针对所述多个装配工作站中的一个装配工作站发送的水平面上的转动角度调整指令和竖直面上的转动角度调整指令中的至少一种，并根据接收的水平面上的转动角度调整指令和竖直面上的转动角度调整指令中的至少一种控制所述目标装配工作站的水平转动装置将产品调整至第一目标装配角度或控制所述目标装配工作站的竖直转动装置将产品调整至第二目标装配角度。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的装配系统，其特征在于，所述多个装配工作站中的一个装配工作站包括扫码枪(32)，从而使装配工作站处的作业人员能够使用所述扫码枪(32)扫描所述待装配的产品上的包含所述待装配的产品信息的二维码，以存储所述待装配的产品信息。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的装配系统，其特征在于，所述具有预定顺序的多个工序是根据装配产品使用的装配工具的种类、产品需要装配的零部件的种类、作业人员的数量中的至少一个划分而成的。

12.根据权利要求1-9中任一项所述的装配系统，其特征在于，所述多个待装配的产品为开关的弹簧操作结构，所述装配系统用于供作业人员将所述弹簧操作机构的零部件装配至所述弹簧操作机构的壳体上，所述开关为额定工作电压在110千伏以上的高压开关。

Images