CN114643597A - 用于加工工件的制造系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于加工工件的制造系统和方法。一种用于加工工件的制造系统包括：制造单元；支承工件的多个托盘；以及被配置为对工件进行操作的至少一个机器人设备。制造系统还包括第一加工工位和第二加工工位，其均被配置为将多个托盘中的任一个托盘支承在相对于机器人设备的固定位置。另外地，制造系统包括至少一个输送设备，其被配置为将多个托盘中的任一个托盘输送至第一加工工位和第二加工工位中的每一者和从其输送。另外，制造系统包括控制器，其被配置为以如下方式协调制造单元的操作，该方式允许机器人设备持续对第一加工工位处的由托盘支承的工件进行操作，同时另一托盘被转移至第二加工工位或从其转移。

Description

用于加工工件的制造系统和方法

技术领域

本公开总体上涉及制造系统，并且更具体地，涉及一种用于加工工件的自动化制造系统。

背景技术

机器人设备越来越多地并入了制造设施中，以执行以前由人类执行的任务。机器人设备的使用可以降低劳动成本，并且允许提高制造设施的生产量。由机器人设备执行的制造操作的示例包括工件的机械加工、工件的检查和其它类型的操作。工件可以手动装载到机器人设备附近的工位上。当机器人设备对工件完成操作时，可以手动地从工位卸载工件，并替换为机器人设备要操作的另一工件。

包含机器人设备的制造设施通常包括安全系统，该安全系统被配置为在检测到人类存在于机器人设备的工作范围内时停止机器人设备的移动。另外，当在机器人设备的工位上手动装载或卸载工件时，可能会暂时停止机器人设备的移动，直到人类移出机器人工作范围为止。可以理解，机器人设备处于非工作状态的时间段降低了制造设施的生产量。

可以看出，本领域需要一种制造系统，该制造系统避免了原本在工件更换期间发生的机器人设备的非工作时段。

发明内容

通过提供用于加工工件的制造系统的本公开来具体解决和缓解与制造系统相关联的上述需求。制造系统包括：制造单元；多个托盘，各个托盘被配置为支承一个或更多个工件；以及至少一个机器人设备，该至少一个机器人设备安装在制造单元中并被配置为对一个或更多个工件进行操作。另外，制造系统包括至少两个加工工位，包括第一加工工位和第二加工工位，所述至少两个加工工位均位于制造单元中并且均被配置为将多个托盘中的任一个托盘支承在相对于机器人设备的固定位置。此外，制造系统包括至少一个输送设备，该输送设备被配置为将多个托盘中的任一个托盘输送至第一加工工位和第二加工工位中的每一者以及从第一加工工位和第二加工工位中的每一者输送多个托盘中的任一个托盘。另外地，制造系统包括控制器，该控制器被配置为以如下方式协调制造单元的操作，该方式允许机器人设备持续对由多个托盘中的在第一加工工位处的一个托盘支承的工件进行操作，同时多个托盘中的另一个托盘被转移至第二加工工位或从第二加工工位转移。

还公开了一种制造单元，其具有机器人设备、第一加工工位和第二加工工位以及控制器。机器人设备被配置为对均支承在托盘上的一个或更多个工件进行操作。各个托盘被配置为由输送设备输送。第一加工工位和第二加工工位位于机器人设备的可及范围内并且均被配置为将托盘支承在相对于机器人设备的固定位置。控制器被配置为以如下方式协调制造单元的操作，该方式允许机器人设备持续对第一加工工位处的由托盘支承的工件进行操作，同时另一托盘被转移至第二加工工位或从第二加工工位转移。

另外，公开了一种加工工件的方法。所述方法包括以下步骤：在多个托盘中的每一个托盘上支承一个或更多个工件；以及使用输送设备将多个托盘中的任一个托盘输送至位于制造单元中的在机器人设备的可及范围内的第一加工工位。另外，所述方法包括以下步骤：使用机器人设备对由多个托盘中的在第一加工工位处的一个托盘支承的工件进行操作，同时多个托盘中的另一个托盘被转移至位于机器人设备的可及范围内的第二加工工位或从该第二加工工位转移。

已经讨论的特征、功能和优点可以在本公开的各种示例中独立实现或者可以在其它示例中组合，其进一步的细节可以参考以下描述和以下附图看到。

附图说明

参考附图，本公开的这些特征和其它特征将变得更加明显，其中，相同的附图标记始终指代相同的部分，并且其中：

图1是用于加工工件并且具有多个子单元的制造单元的示例的立体图，所述多个子单元包括机械加工子单元、检查子单元和清洁子单元，并且还例示了多个托盘工位(pallet station)，各个托盘工位被配置为支承托盘，其中各个托盘被配置为支承一个或更多个工件；

图2是制造单元的平面图，其例示了安装在机械加工子单元和检查子单元内的机器人设备，并且还例示了具有两个托盘工位的各个机器人设备，并且还例示了用于将工件托盘输送至托盘工位和从托盘工位输送工件的输送设备；

图2A是制造单元的示例的平面图，其中输送设备包括传送机系统，该传送机系统具有用于在多个托盘工位之间输送托盘的多个传送机区段；

图3是输送托盘并接近机械加工子单元入口的输送设备的示例的立体图；

图4是图3的机械加工子单元的示例的立体图，其中，屋顶被移除以例示安装在机械加工子单元内的一对机器人设备，并且例示了位于各个机器人设备附近的一对托盘工位；

图4A是机械加工子单元的另外的示例，其例示了用于将托盘放置在机器人设备附近的托盘工位处的传送机系统；

图4B是沿图4A的线4B-4B截取的剖视图，并且例示了支承加工工位中的一者处的托盘的传送机系统的示例，并且还例示了用于从传送机系统提升托盘以准备机器人设备对工件进行操作的三点定位系统的示例；

图4C是沿图4A的线4C-4C截取的剖视图，并且例示了三点定位系统从传送机系统提升托盘并相对于机器人设备精确定位和定向托盘；

图5是机械加工子单元的平面图，其例示了用于建立机器人设备和托盘工位在机械加工子单元内的位置的单元内部安装参考系统的示例；

图5A是图4A的机械加工子单元的示例的平面图，其示出了用于将托盘放置在机器人设备附近的托盘工位处的传送机系统；

图6是机械加工子单元中的机器人设备的示例的立体图，该机器人设备对支承在托盘上的工件进行操作，该托盘安装在位于机器人设备附近的托盘工位中的一者处的工位框架上；

图7是支承单个工件的托盘的示例的立体图；

图8是支承一对工件的托盘的示例的立体图；

图9是支承四个工件的托盘的示例的立体图，其中所述工件中的两个工件具有与另外两个工件不同的配置；

图10是具有一对叉子的输送设备的示例的立体图，所述一对叉子被示出为插入到托盘的一对叉管中，而托盘安装在托盘工位中的一者处的工位框架上；

图11是三点定位系统的示例的分解立体图，该三点定位系统被配置用于在托盘工位中的一者处将工位框架准确地定位在制造系统的地板上；

图12是图11的三点定位系统的立体图，并且例示了三点定位系统的锥体系统，其中，锥体系统包括主定位锥体、辅定位锥体和支座钮(rest button)，所述项均可移除地联接至嵌入板，该嵌入板结合在形成在制造单元的地板中的带芯洞内；

图13是具有三点定位系统的杯系统的工位框架的立体图，其中，杯系统包括主定位杯、辅定位杯和平垫，所述项被配置为分别与如图12所示接合至地板的锥体系统的主定位锥体、辅定位锥体和与平垫接合；

图14是安装至图13的工位框架的托盘的立体图，其中，托盘包括安装在图13的工位框架的锥体系统上的杯系统；

图15是经由三点定位系统安装至托盘工位的工位框架的示例的立体图，并且还示出了安装在工位框架的上侧的杯系统；

图16是沿图15的线16截取的工位框架的一部分的放大视图，并且例示了安装至工位框架的工位真空锥体和射频识别(RFID)读/写头；

图17是沿图14的线17截取的安装在工位框架上的托盘的一部分的放大视图，并且例示了工位框架的RFID读/写头和托盘的RFID标签；

图18是托盘的示例的下侧的立体图，其例示了杯系统并且具有也安装至托盘的下侧的一对托盘真空杯；

图19是图18的托盘的下侧的平面图，其例示了杯系统、托盘真空杯，并且还例示了真空储存罐和真空歧管；

图20是图19的托盘的一部分的立体图，其例示了将真空歧管分别联接至一对托盘真空杯和真空储存罐的多个真空导管；

图21是沿图14的线21-21截取的剖视图，并且例示了托盘中的各个托盘的主定位杯或辅定位杯以及安装在托盘工位中的各个托盘工位的主定位锥体或辅定位锥体和制造单元的地板上的工位框架的示例；

图22是沿图14的线22-22截取的剖视图，并且例示了托盘中的各个托盘的平垫和安装在托盘工位中的各个托盘工位的支座钮和制造单元的地板上的工位框架的示例；

图23是托盘下降至工位框架上的剖视图，并且例示了托盘的主定位杯与工位框架的主定位锥体的一侧接合，并且还例示了托盘真空杯彼此横向偏移；

图24是图23的托盘进一步下降至工位框架上的剖视图，并且例示了托盘的主定位杯与工位框架的主定位锥体的接合；

图25是图24的托盘完全下降至工位框架上的剖视图，并且例示了托盘的主定位杯与工位框架的主定位锥体的完全接合，并且还例示了托盘真空锥体中的一者与工位真空锥体的联接；

图26是沿图24的线26截取的剖视图，并且例示了在将托盘下降至工位框架上的过程期间托盘真空杯中的一者从工位真空锥体横向偏移；

图27是沿图25中的线27截取的剖视图，并且例示了托盘完全下降至工位框架上，并且还例示了托盘真空杯与工位真空锥体完全接合；

图28是输送托盘的输送设备的示例的侧视图；

图29是图28的由附图标记29标识的部分的放大视图，并且例示了流体联接至输送设备真空锥体的输送设备真空泵，该输送设备真空锥体联接至安装在托盘的下侧上的托盘真空杯中的一者；

图30是托盘在被输送设备下降至工位框架上的初始阶段期间的剖视图，并且例示了接合至输送设备的输送设备真空锥体的托盘的托盘真空杯中的一者，而托盘的另一托盘真空杯与工位框架的工位真空锥体垂直分离；

图31是托盘进一步下降至工位框架上的剖视图，并且例示了托盘的托盘真空杯仍然接合至输送设备的输送设备真空锥体，并且还例示了托盘的另一托盘真空杯接合至工位框架的工位真空锥体；

图32是托盘完全下降至工位框架上的剖视图，并且例示了托盘的托盘真空杯中的一者与输送设备的输送设备真空锥体脱离，而托盘的另一托盘真空杯保持接合至工位真空锥体；

图33是接近机械加工子单元的单元门的输送设备的立体图，并且还例示了安装在机械加工子单元的壁上的通过传感器；

图34是接近机械加工子单元的子单元门的输送设备的侧视图；

图35是加工工件的方法的流程图。

具体实施方式

现在参考例示了本公开的优选示例和各种示例的附图，图1至图2中示出的是用于工件186的自动化加工的制造系统100的示例。制造系统100包括制造单元102，其可以是制造设施或工厂的一部分。制造系统100包括多个托盘160和安装在制造单元102中的至少一个机器人设备200。托盘160中的每一者被配置为支承一个或更多个工件186。各个机器人设备200被配置为对工件186进行操作。在一些示例中，各个机器人设备200包括至少一个机器人臂204。

制造系统100包括多个托盘工位300。托盘工位300包括用于各个机器人设备200的至少两个加工工位。例如，针对机器人设备200中的每一者，制造系统100包括位于制造单元102中的第一加工工位306和第二加工工位308。第一加工工位306和第二加工工位308均被配置为将多个托盘160中的任一个托盘支承在相对于机器人设备200的固定位置，以允许机器人设备200对支承在托盘160上的一个或更多个工件186进行操作。

如图2至图3所示，制造系统100包括至少一个输送设备400，该输送设备被配置为自主地(即，无需人类干预)将多个托盘160中的任一个托盘输送至第一加工工位306和第二加工工位308以及从第一加工工位306和第二加工工位308输送多个托盘160中的任一个托盘。另外，输送设备400可以将托盘160输送至制造单元102中的其它托盘工位300中的任一者以及从制造单元102中的其它托盘工位300中的任一者输送。如图2所示，制造系统100还包括控制器104(即，处理器)，该控制器被配置为以如下方式协调制造单元102的操作，该方式允许机器人设备200持续对由多个托盘160中的在第一加工工位306处的一个托盘支承的工件186进行操作，同时多个托盘160中的另一个托盘被转移至第二加工工位308或从第二加工工位308转移。在这点上，控制器104可以被配置为以如下方式协调各个输送设备400和各个机器人设备200的操作，该方式允许各个机器人设备200持续对机器人设备200的第一加工工位306处的由托盘160支承的工件186进行操作，而输送设备400将另一托盘160转移至同一机器人设备200的第二加工工位308或从同一机器人设备200的第二加工工位308转移。在这点上，机器人设备200的机器人臂204可以继续移动和/或机器人设备200的末端执行器206(图6)可以继续在第一加工工位306处对工件186进行操作，而输送设备400将托盘160输送至第二加工工位308或从第二加工工位308输送。然而，在未示出的其它示例中，托盘工位300中的一者或更多者可以包括用于各个机器人设备200的至少一个加工工位，并且控制器104可以协调机器人设备200和输送设备400的操作，以允许机器人设备200对支承在加工工位处的托盘160上的工件186进行操作，而输送设备400紧邻同一加工工位。

如图1至图2A所示，托盘工位300可以包括一个或更多个供应工位302和/或一个或更多个缓冲排队工位304或位置。供应工位302中的每一者被配置为在由输送设备400输送或移动至加工工位以由机器人设备200根据针对托盘160上的工件186限定的预定加工操作进行操作之前支承托盘160。在制造单元102完成针对托盘160上的工件186限定的所有加工操作之后，输送设备400可以将托盘160返回至供应工位302中的一者，之后可以从供应工位302移除(例如，手动、经由叉车或起重机(未示出))并将该托盘放入仓库或输送至另一制造单元以进行另外的加工。如上所述，制造单元102还可以包括一个或更多个缓冲排队工位304或位置。各个缓冲排队工位304可以在针对托盘160上的工件186限定的加工操作之间临时支承多个托盘160中的任一个托盘。制造单元102还可以包括一个或更多个操作员工位106(例如，桌子)，以供员工(诸如监督制造系统100的操作的生产监督员或主管)占用。

有利地，机器人设备200的自主操作与托盘160的经由输送设备400的输送相协调避免了机器人设备200的非工作时段，所述非工作时段原本在如下情况下发生：在各个机器人设备200的加工工位处手动装载和卸载工件186。由于机器人设备200的持续操作，所以制造系统100可以使得工件186移动通过制造单元102的速度提高，这使得相对于依赖于手工劳动来输送和/或加工工件186的传统制造系统的生产量而言，提高了制造单元102的生产量。另外，相对于与传统制造系统相关联的劳动成本而言，当前公开的制造系统100显著降低了劳动成本。

参考图1至图6，制造单元102可以包括用于对工件186执行多种不同加工中的任一种的一个或更多个子单元130。在附图所示示例中，制造单元102包括机械加工子单元132、检查子单元134和清洁子单元136。制造单元102中的子单元130中的任一者或更多者可以包括用于对工件186自主执行操作的一个或更多个机器人设备200。例如，机械加工子单元132可以包括被配置用于机械加工、修整、钻孔、打磨、增材制造(例如，增材印刷)或执行多种其它类型的操作中的任一种的一个或更多个机器人设备200。检查子单元134可以包括用于诸如在机械加工和/或清洁工件186之后对工件186的尺寸进行检查的一个或更多个机器人设备200。在一个示例中，检查子单元134中的机器人设备200上的末端执行器206可以是用于对工件186的长度、宽度、洞直径、形状、表面轮廓、特征空间位置(例如，在三维空间中)和/或其它几何特征进行测量的检查激光扫描仪(未示出)。虽然当前公开的制造系统100是在机械加工子单元132、检查子单元134和清洁子单元136的上下文中描述的，但制造单元102可以包括多种不同子单元130中的任一者，并且不限于附图所示的子单元130。

如上所述，制造系统100包括被配置为当工件186位于安装在加工工位中的一者处的托盘160上时对该工件进行操作的一个或更多个机器人设备200。例如，机械加工子单元132可以包括一对机器人设备200。在本公开中，机器人设备200可以被描述为任何设备、机器、组件、系统、子系统和/或能够对工件自主执行一个或更多个操作的任何类型的自动化装备或半自动化装备。在这点上，机器人设备200不限于具有一个或更多个机器人臂204的设备。在所示示例中，机器人设备200中的每一者可以可选地安装在直线式轨道系统210(例如，图4)上，以允许机器人设备200在纵向方向上移动，以扩展各个机器人设备200的工作范围。在一些示例中，机器人设备200可以具有可旋转的机器人底座202。

如图6所示，各个机器人设备200可以具有至少一个机器人臂204，该机器人臂具有安装在机器人臂204的远端上的末端执行器206。末端执行器206可以被配置为多种不同类型加工工具中的任一种。例如，末端执行器206可以被配置为保持机械加工工具的机械加工主轴。然而，在其它示例中，机器人设备200可以包括被配置为成形工具、增材制造头(例如，三维印刷头)、用于将复合材料层压到铺层工具上的层压头、用于将涂层施加至工件186的涂层施加器或其它末端执行器配置的末端执行器206。针对检查子单元134，机器人设备200的末端执行器206可以是激光检查设备。在另一示例中，末端执行器206可以是用于扫描复合工件186的内部状况(诸如空隙)的超声设备。可以理解，检查子单元134中的机器人设备200的末端执行器206可以以用于检查工件186的多种配置中的任一种来提供。

制造单元102的机器人设备200可以具有相对高的自由度，以允许机器人设备200对不同尺寸、形状、材料和配置的多种工件186进行操作。另外，机器人设备200中的一者或更多者可以具有自动工具更换器(未示出)，从而提供在一个或更多个输送设备400正在第一加工工位306和/或第二加工工位308处装载或卸载托盘160的同时自主(即，无需人类干预)更换由末端执行器206使用的工具(未示出)的能力。在这点上，末端执行器206工具的自主更换可以允许机器人设备200对工件186执行多种操作。例如，机器人设备200可以执行增材制造操作，以将材料添加至工件186，然后自主更换末端执行器206工具，以使机器人设备200能够对同一工件186或对不同工件186执行钻孔操作。有利地，由于自主末端执行器206工具更换而增加的机器人设备200的操作灵活性可以减少生产装备所需的工厂占地面积(相对于支持使用单个机器人设备200执行相同操作所需的多种不同类型的生产装备(例如，传统铣床、增材制造机)所需的占地面积而言)。

如上所述，制造系统100包括至少两个加工工位(包括第一加工工位306和第二加工工位308)，其专用于各个机器人设备200并且被配置为在机器人设备200可及范围内支承托盘160。在图2至图5所示的示例制造单元102中，机械加工子单元132包括两个机器人设备200，各个机器人设备具有第一加工工位306和第二加工工位308。第一加工工位306可以支承正由机器人设备200操作的工件186的托盘160，而第二加工工位308支承已由机器人设备200操作并且等待输送设备400将托盘160输送至下一托盘工位300的工件186的托盘160。在图2至图5所示的机械加工子单元132布置中，两个机器人设备200可以被配置为协同地针对超过单个托盘160的尺寸的工件186工作。例如，直线式轨道系统210一侧的两个加工工位可以共同支承单个工件186，而两个机器人设备200都对工件186进行操作。机械加工子单元132中的机器人设备200的操作可以由位于操作员工位106处的人类操作员(该操作员可以在操作员工位106处看到机器人设备200)监督和/或至少部分地控制。

仍然参考图1至图5A，机械加工子单元132可以被子单元壁142和子单元屋顶156包围，以控制灰尘并阻止不受控制的人类进入。机械加工子单元132可以包括至少一个入口144，以供输送设备400进出机械加工子单元132。如下文更详细描述的，各个入口144可以具有至少一个通过传感器152和入口关卡146(例如，子单元门148)，该入口关卡是可选择性地配置的(即，可打开和可关闭)，以在入口144处检测到输送设备400时允许输送设备400通过(即，进入或离开)入口144，而不触发机械加工子单元132中的机器人设备200的紧急停止。机械加工子单元132还可以包括单独的人门(未示出)，以允许人类进入机械加工子单元132。机械加工子单元132可以包括灰尘管理系统(未示出)，以保持清洁的工作环境并减少灰尘堆积对机械加工子单元132中的机器人设备200和其它部件和工件186的负面影响。例如，机械加工子单元132可以包括用于收集在工件186的机械加工、修整、钻孔和/或打磨期间产生的灰尘的集尘室(未示出)。

在图2至图2A中，检查子单元134被示出为具有安装在直线式轨道系统210上的单个机器人设备200，并且具有检查激光扫描仪作为末端执行器206。另外，检查子单元134被示出为具有均位于机器人设备200的可及范围内的四(4)个加工工位，包括第一加工工位306、第二加工工位308、第三加工工位312和第四加工工位314。类似于机械加工子单元132的操作，检查子单元134中的机器人设备200可以被配置为对安装在位于一个加工工位处的托盘160上的一个或更多个工件186进行检查，而一个或更多个托盘160分别被输送至检查子单元134中的其它加工工位中的一者或从检查子单元134中的其它加工工位中的一者输送。类似于机械加工子单元132，检查子单元134的操作可以由提供机器人设备200的可见性的操作员工位106处的操作员监督和/或部分地控制。检查子单元134可以至少部分地被子单元边界140包围，在所示示例中，该子单元边界可以包括在检查子单元134的相反侧中的每一者上的安全围栏154。检查子单元134的相反端均可以由一个或更多个门激光扫描仪(未示出)跨检查子单元134的入口144扫掠激光束或帘而产生的光学安全帘(未示出)保护。与机械加工子单元132的上述操作类似，检查子单元134的所述端上的入口144均可以包括通过传感器152，其在被触发时(例如，在接收到输送设备信号时)使得控制器104允许输送设备400进入检查子单元134，而不触发机器人设备200的紧急停止。

简要参考图5，子单元130中的任一者可以包括用于建立一个或更多个对象在子单元130内的位置的单元内部安装参考系统120。单元内部安装参考系统120可以包括多个球套(ball nest)122，所述多个球套嵌入地板108内或子单元壁142、天花板或其它标志件(monument)上。各个球套122可以被配置为接纳球形球(未示出)，以用作用于建立或验证对象(例如，托盘工位300、工位框架350、机器人设备200-图6)在子单元130(例如，机械加工子单元132和/或检查子单元134)中的三维位置的激光系统(未示出)的目标。如果制造单元102最近发生了重大变化(诸如子单元130的配置发生变化)或者在安装新的机器人设备200之后，或者如果怀疑工位框架350或机器人设备200的位置或取向可能由于最近的地震事件或由于输送设备400与子单元130中的工位框架350或机器人设备200的接触而更改，则可以使用单元内部安装参考系统120。

除了具有机器人设备200的子单元130之外，制造系统100还可以包括由技术人员(即，人类)而不是机器人设备200操作的一个或更多个子单元130。由技术人员配备的各个子单元130可以包括用于支承托盘160的一个或更多个加工工位。例如，图2中的清洁子单元136具有并排布置的两个清洁室138。然而，在其它示例中，制造单元102可以包括位于直线上和/或机器人设备200之间的清洁室138。不管位置如何，各个清洁室138都可以由清洁技术人员配备，并且可以包括用于支承包含将由清洁技术人员清洁或清洗的一个或更多个工件186的托盘160的单个加工工位。清洁子单元136可以用于清洁工件186，诸如在机械加工子单元132加工工件186之后，并且在检查子单元134检查工件186之前。清洁子单元136可以包括灰尘控制和收集系统(未示出)。另外，各个清洁室138可以使用压缩空气源，以允许清洁技术人员从托盘160、工件186以及将工件186支承在托盘160上的工件安装夹具182(例如，图6)吹掉机械加工灰尘。制造单元102还可以具有子单元(未示出)，以执行附加手动加工，诸如工件186的去毛刺、工件186的视觉检查和其它手动操作。

参考图2至图3，制造系统100可以包括任何数量的输送设备400。如上所述，各个输送设备400被配置为在加工工位之间输送托盘160。输送设备400可以以多种不同配置中的任一种提供。例如，在图2中，输送设备400可以被提供为车辆。在未示出的其它示例中，输送设备400可以被提供为高架装备(诸如起重机或起重机架(未示出))，或者被提供为无人机(未示出)。在图2A、图4A至图4C和图5A所示的又一示例中，如下所述，输送设备400可以被提供为传送机系统420的多个地板安装传送机区段422。在一个示例中，输送设备400可以被描述为被编程为自主导航制造单元102的机器人车辆。机器人车辆(例如，图2)可以具有用于沿托盘工位300之间的预定输送设备路线110进行导航的引导系统。

在图2A中，传送机系统420(例如，图2A)可以具有多个传送机区段422，所述多个传送机区段限定了托盘工位300之间的输送设备路线110。各个传送机区段422可以包括由一系列滚轴(未示出)支承的传送带426(图4A)。滚轴可以由在传送带426的相反侧上从地板108延伸的一系列支承柱(未示出)支承。传送机系统420可以在沿不同方向定向的两个传送机区段420的各个交叉点处包括可旋转传送机区段424。当沿一个传送机区段422输送的托盘160到达可旋转传送机区段424时，可旋转传送机区段424使托盘160旋转，从而将托盘160定向成与交叉传送机区段422对齐，以允许托盘160沿交叉传送机区段422移动。另选地或另外地，传送机系统420可以在各个交叉点处包括机械推动机构(未示出)，以将托盘160从一个传送机区段422推动到交叉传送机区段422上。

输送设备路线110可以由多个路线区段112组成。输送设备400和/或托盘160在托盘工位300之间的移动的定时和顺序的调度可以由制造系统100的控制器104控制，并且可以基于工件186流动通过制造单元102的时间模拟。个体输送设备400(例如，图2)沿输送设备路线110的移动和/或托盘160经由传送机系统420(例如，图2A)沿输送设备路线110的输送可以由输送设备软件模块控制。

在图2的示例中，托盘160经由输送设备400的移动可以被编程或控制成在公共(即，单向)方向上沿某个已知路径或路线区段112行进，以避免与其它托盘160和/或其它输送设备400的移动发生冲突。被配置为车辆的输送设备400的引导系统可以是激光引导系统(未示出)，其具有用于跟踪安装至地板108和/或制造单元102的其它结构(例如，子单元壁142、制造设施壁等)的激光反射器(未示出)的激光设备。在另一示例中，输送设备400的引导系统可以是磁性引导系统或直线式标尺引导系统，其在各个输送设备400上包括传感器(未示出)，以对安装在制造设施的地板108上或地板108中的磁性元件或标尺元件(例如，磁带、直线式标尺—未示出)进行感测。

输送设备400和/或制造单元102可以包括一个或更多个安全系统，所述一个或更多个安全系统被配置为在确定输送设备400与沿输送设备400路线的障碍物之间的接触的可能性时自动停止输送设备400的移动。在一些示例中，各个输送设备400(诸如各个机器人车辆)可以包括光成像和测距系统(例如，LIDAR)，以避免与意外对象发生碰撞。制造单元102可以包括用于在工件186的生产期间临时停放输送设备400(即，车辆)的一个或更多个空闲工位(未示出)。空闲工位可以战略性地定位在制造单元102内，以降低输送设备400到达任何托盘工位300所需的平均时间。空闲工位可以位于输送设备路线110之外，以避免干扰其它输送设备400的移动。空闲工位均可以包括用于在输送设备400停放在空闲工位时对该输送设备的电池进行再充电的充电系统。

参考图1、图4、图5和图6，制造系统100可以在各个托盘工位300处包括工位框架350。各个工位框架350可以可移除地安装至制造单元102的地板108。如图11至图16和图18所示并在下面更详细地描述的，各个工位框架350可以经由具有多个定位点321(图15)的机械定位系统316(图15)精确且可重复地定位并定向在托盘工位300处，所述多个定位点被配置为精确且可重复地将工位框架350定位至制造单元102的地板108。类似地，各个托盘160可以经由具有多个定位点321(图18)的机械定位系统316(图18)定位并定向在工位框架350上，所述多个定位点被配置为将托盘160精确且可重复地定位至工位框架350。在所示示例中，各个定位系统316可以是恰好具有三个定位点321的三点定位系统320。然而，在未示出的其它示例中，定位系统316可以是四点定位系统，其具有以正交样式(诸如矩形样式或正方形样式)布置的四个定位点321。不管定位点321的数量如何，定位系统316(诸如图11至图16所示的三点定位系统320)都被配置为使得当在加工工位306、308处将托盘160装载到工位框架350上时，托盘160(图6)上的一个或更多个工件186(图6)在加工工位306、308所关联的机器人设备200(图6)的末端执行器206(图6)的可及范围内。

针对图4A至图4C的制造系统100示例(其中输送设备400包括传送机系统420)，各个加工工位306、308处的托盘160可以经由机械定位系统316定位和定向。各个加工工位306、308处的机械定位系统316包括用于支承托盘160的多个定位点321。一旦传送机系统420将托盘160输送到机器人设备200附近的加工工位306、308中的一者中，加工工位306、308处的定位点321就被配置为将托盘160从传送带426提起，并且在传送带426上方的相对短的距离(例如，高达3英寸)按照相对于机器人设备200的精确位置和取向不可移动地支承托盘160，如下所述。

如图4A至图4C所示，各个加工工位306、308处的定位点321可以包括锥体系统322，其包括用于提升和支承托盘160的定位锥体。例如，各个加工工位306、308处的定位系统316可以是具有主定位锥体332和辅定位锥体334(两者都可以位于传送机区段422的一侧)的三点定位系统320。主定位锥体332和辅定位锥体334是锥形的。三点定位系统320还包括第三定位元件335(例如，平板)，其位于传送机区段422的与定位锥体相反的一侧。定位锥体的配置可以类似于下面描述的并在图15、图18、图19和图21至图25中示出的定位锥体，并且其形状也与托盘160所包括的杯系统324的下面描述的定位杯互补。主定位锥体332、辅定位锥体334和第三定位元件335均可以安装在从地板108向上延伸的定位点柱318上。各个定位点柱318具有定位点致动器319(例如，机电致动器、气动致动器、液压致动器等)，以垂直移动主定位锥体332、辅定位锥体334和第三定位元件335。

参考图4B，各个托盘160可以定位在传送机系统420上，使得当托盘160到达加工工位306、308(例如，图4A)中的一者时，托盘160的定位杯的垂直中心线(未示出)通常与加工工位306、308处的定位锥体的垂直中心线(未示出)对齐。例如，托盘160的定位杯的垂直中心线可以在定位锥体的垂直中心线的相对小的距离(例如，0.5英寸)内。

参考图4C，其中托盘160在加工工位306、308处固定在传送机区段422上，定位点致动器319被激活，以将主定位锥体332、辅定位锥体334和第三定位元件335向上移动分别与托盘160的主定位杯337、辅定位杯342和第三定位特征345(例如，平坦的下侧)接合。定位锥体的锥形形状与定位杯的锥形形状的接合使得托盘160(和工件186)自定位到相对于机器人设备200的可重复且精确的位置。定位点致动器319可以将托盘160从传送带426提起，并且按照相对于机器人设备200的精确且可重复的位置和取向不可移动地支承托盘160(和工件186)。

在图4B至图4C中，使加工工位306、308处的锥体系统322向上移动成与托盘160的杯系统324接合也可以使得加工工位306、308的工位真空连接器369与托盘160的托盘真空连接器177接合。工位真空连接器369流体联接至工厂真空压力源116(诸如工厂真空泵)。当工位真空连接器369与托盘真空连接器177密封接合时，工厂真空压力源116可以在工件安装夹具182的安装表面188的孔184(图6)处提供真空压力，以在机器人设备200对工件186进行操作时将工件186真空联接至工件安装夹具182，如下面关于图6所描述的。

针对图2、图4A至图4C和图5A的传送机系统420，不需要托盘160(和工件186)的精确位置和/或精确取向的加工工位306、308可以省略定位系统316。例如，涉及诸如清洗(例如，在清洁子单元136处)、去毛刺、视觉检查和其它工件操作的手动加工的加工工位306、308可以省略定位系统316。另外，托盘工位300(诸如供应工位302和缓冲排队工位304或位置)可以省略定位系统316。供应工位302和缓冲排队工位304处的托盘160可以替代地被支承在专用于该托盘工位300的传送机区段422上。

参考图6，示出了制造系统100的示例，其中，各个托盘160安装在靠近机器人设备200的加工工位306、308处的工位框架350上。如上所述，在本文公开的制造系统100示例中的任一者中，托盘160可以具有一个或更多个工件安装夹具182。各个工件安装夹具182可以被配置为支承一个或更多个工件186。各个工件安装夹具182可以具有安装表面188。安装表面188的轮廓可以与将由工件安装夹具182支承的工件186的轮廓互补。工件安装夹具182可以永久地安装至托盘160。例如，各个工件安装夹具182可以经由延伸穿过形成在托盘基板162中的多个紧固件洞(例如，圆形洞和/或槽-未示出)中的一者或更多者的机械紧固件联接至托盘160。

工件安装夹具182的安装表面188可以包含多个孔184。工件安装夹具182的孔184可以经由工件安装夹具182中的内部通道(未示出)流体联接至真空压力源114(图16)。孔184处的真空压力可以使得工件186真空联接至安装表面188，并且可以在机器人设备200对工件186进行操作时防止工件186相对于托盘160移动。另外，如下所述，工件186与安装表面188的真空联接可以在输送设备400输送托盘160时防止工件186相对于托盘160移动。

参考图7至图9，示出了支承不同配置的工件186的托盘160的示例，其中各个工件186安装在牢固地联接至托盘160的工件安装夹具182上。托盘160可以基于将由托盘160支承的工件186的尺寸和/或数量按照一个或更多个长度来提供。例如，图7和图9例示了具有65英寸宽×88英寸长的标准尺寸的托盘160。图7示出了支承单个工件186的托盘160。图9示出了尺寸与图7中的尺寸相同的托盘160，并且示出了托盘160支承四个相对较小尺寸的工件186(其中工件186中的两个工件具有与托盘160上的其它两个工件186不同的尺寸)。图8例示了如下托盘160，其宽度与图7和图9的托盘160的宽度相同，但延伸长度为113英寸，并且示出为支承两个工件186，各个工件具有相对较长的长度。可以理解，托盘可以按照多种不同尺寸、形状和配置中的任一种提供，并且不限于本文公开的尺寸和形状。

如上所述，制造单元102可以被配置为对任何尺寸、形状、配置和材料成分的工件186(包括金属工件186和/或非金属工件186)进行加工。例如，工件186可以由铝、钢或多种其它金属成分中的任一种构成。在另一示例中，工件186可以是由纤维增强聚合物基质材料构成的复合工件186。

参考图10，示出了被配置为用于在制造单元102的托盘工位300之间输送托盘160的车辆的输送设备400的示例。输送设备400可以具有车辆底盘402和车轮406。在所示示例中，输送设备400具有一对可垂直移动的车叉408。车叉408可以是可配置的，以与各个托盘160的对应的一对叉管166(图6)接合，从而使托盘160提升和下降至制造单元102的托盘工位300上。车叉408可以插入托盘160的叉管166中，同时托盘160安装在托盘工位300中的一者处的工位框架350上。车叉408可以是可垂直移动的，以使托盘160从托盘工位300提升和下降。在未示出的另选示例中，输送设备400可以被配置为具有相对较低的轮廓的非叉状输送设备，并且可以被配置成比地板108(图6)上方的工位框架面板356的高度短的高度。在这种布置中，工位框架350可以在一端开口，以允许输送设备400在工位框架面板356下方和托盘160下方移动。一旦输送设备400位于托盘160下方，输送设备400就可以向上提升成与托盘160的底部接合，以从工位框架350提起托盘160。然后输送设备400可以将托盘160平移离开工位框架350并将托盘160输送至另一托盘工位300。

如上所述，本文公开的任何输送设备400车辆可以具有激光引导系统(未示出)，该激光引导系统具有用于发射激光束以从安装在制造单元102中的不同位置处的激光反射器(未示出)反射的至少一个车辆信号通知设备404(例如，激光信标)。另外，由车辆信号通知设备404发射的激光束可以由位于子单元130(图3)的入口144(图3)附近的通过传感器152(图3)感测，以触发入口关卡146(例如，子单元门148-图3)的激活，从而允许输送设备400通过入口144。在另一示例中，车辆信号通知设备404可以是无线传输设备，其被配置为通过制造单元102的专用wifi网络发送无线信号。无线信号可以包括打开入口144的请求。如下所述，当输送设备400在入口144附近等待时，响应于通过传感器152感测到或接收到输送设备信号，控制器104(图2)可以确定是否允许输送设备400通过入口144。除了车辆信号通知设备404之外，本文公开的输送设备400示例中的任一者还可以包括输送设备真空源410(例如，真空泵)，其用于在工件安装夹具182(图6)的安装表面188(图6)的孔184处产生真空压力，以在输送设备400在托盘工位300之间输送托盘160时保持工件186与工件安装夹具182的真空联接。

参考图11至图14，图11中示出的是能够安装至制造单元102的地板108的锥体系统322的示例的分解视图。锥体系统322是恰好包含三个定位点321的定位系统316的一部分，该锥体系统包括按照三角形样式布置的两个定位锥体332、334和第三定位元件335。然而，定位系统316可以包括超过三个的定位点321。锥体系统322的定位锥体包括主定位锥体332和辅定位锥体334。第三定位元件335可以被配置为如图所示的支座钮336。主定位锥体332、辅定位锥体334和第三定位元件335(例如，支座钮336)可以分别可移除地联接至可以结合在形成在制造单元102的地板108中的带芯洞328(图21)内的嵌入板326(图21)。主定位锥体332和辅定位锥体334可以分别具有大致圆锥形的外表面(例如，简单的圆锥形状、卵形状或其它圆形圆锥形状–图21)，并且支座钮336可以至少具有部分球形外表面(例如，图22)。锥体系统322是三点定位系统320的一部分，其用于在托盘工位300中的一者处将工位框架350准确且可重复地定位并定向在制造系统100的地板108上。

图12示出了分别螺纹接合至地板108中的嵌入板326的主定位锥体332、辅定位锥体334和支座钮336。图11和图12还示出了公用设施凹坑310，托盘工位300和/或工位框架350可以通过该公用设施凹坑进入各种公用设施(诸如工厂真空压力源116、工厂压缩空气源118、控制器输入/输出线路和/或电力)。在制造单元102的一些示例中，托盘工位300中的每一者(包括第一加工工位306和第二加工工位308(图1至图2)、供应工位302(图1至图2)和缓冲排队工位304)(图1至图2)可以包括锥形系统322，以与多个托盘160中的任一个托盘的杯系统324接合，从而使任何托盘160能够相对于制造单元102的地板108精确定位。在制造单元102的其它示例中，只有靠近机器人设备200的加工工位306、308才可以具有锥体系统322，而其余托盘工位300可以没有锥体系统322。

图13示出了经由杯系统324(图18)安装至制造单元102的地板108的工位框架350的示例。在所示示例中，工位框架350包括从工位框架面板356向下延伸的三个工位框架腿352。工位框架350的杯系统324类似于托盘160的杯系统324。杯系统324包括按照与锥体系统322的三角形样式互补的三角形样式布置的两个定位杯338、342(图18)和第三定位特征345(图18)。第三定位特征345可以被配置为平垫346。定位杯338、342和第三定位特征345(例如，平垫346)可以安装在工位框架350的工位框架腿352的底部上。主定位杯338、辅定位杯342以及平垫346可以被配置为分别与锥体系统322的主定位锥体332、辅定位锥体和支座钮336接合。为了将工位框架350固定至地板108，螺纹插入件330可以在各个带芯洞328的位置处嵌入地板108中。工位框架腿352中的每一者可以包括从各个工位框架腿352的下端横向突出的腿突出部354。各个腿突出部354可以包括如下洞，该洞用于接纳机械紧固件(例如，螺栓)来与螺纹插入件330螺纹接合，以用于在工位框架的杯系统324安装至地板108的锥体系统322时将工位框架350固定至地板108。

图14示出了经由三点定位系统320安装至图13的工位框架350的托盘160的示例，并且该三点定位系统的配置类似于用于将工位框架350联接至制造单元102的地板108的上述三点定位系统320。在这点上，工位框架350可以包括如图13所示和上文所述的锥体系统322，并且该锥体系统从工位框架面板356向上突出。托盘160可以包括如上所述的杯系统324。托盘160的杯系统324可以安装至托盘160的下侧，并且可以与从工位框架面板356向上突出的锥体系统322接合。有利地，三点定位系统320被配置为精确地且可重复地将各个托盘160相对于机器人设备200(图6)定位在托盘工位300处的托盘160的标称位置的相对严格的公差内(例如，0.010英寸内)。

尽管锥体系统322被描述为包括两个锥体和一个支座钮，但是在另选示例(未示出)中，锥体系统322可以恰好包括被配置为分别与杯系统324的主定位杯338、辅定位杯342和平垫346接合的三个球体。在又一另选示例中，代替锥形系统322安装至地板108，制造单元102和杯系统324安装至工位框架腿352的底部，锥形系统322可以安装至工位框架腿352的底部，并且杯系统324可以安装至制造单元102的地板108。同样地，代替锥形系统322从工位框架面板356向上突出并且杯系统324安装至托盘160的下侧，锥体系统322可以安装至托盘160的下侧，并且杯系统324可以安装至工位框架面板356。

参考图15至图16，图15中所示的是被配置为经由上述三点定位系统320安装至制造单元102的地板108(图14)的工位框架350的示例。如上所述，在各个托盘工位300(图1至图2)处(包括在机器人设备200(图1至图2)的第一加工工位306和第二加工工位308(图1至图2)处)，工位框架350可以经由如图13所示的三点定位系统320接合至制造单元102的地板108。另外，多个托盘160中的任一个托盘可以被配置为在任何托盘工位300处(包括在第一加工工位306和第二加工工位308处)经由如图14所示的三点定位系统320安装至工位框架350。

在图15至图16中，工位框架350可以由诸如金属材料(例如，钢)的刚性材料构成，并且可以包括支承在工位框架腿352上的工位框架面板356。工位框架面板356可以被显著地标记和/或涂上鲜艳的颜色，以提高人们的认知。四个工具特征358的集合可以永久地安装在工位框架350的顶侧上。在所示示例中，工具特征358被配置为球或球体。然而，工具特征358可以按照多种另选形状、尺寸和配置中的任一种来提供。工具特征358可以从工位框架面板356向上突出，并且可以用于经由激光扫描系统(未示出)或机械探测系统(未示出)验证工位框架350位于并定向在工位框架350的标称位置的预定公差内(例如，0.010英寸内)(相对于制造单元102的世界坐标系(未示出)而言)。

参考图16至图17，本文公开的托盘工位300(包括图4A至图4C中的加工工位306、308)中的任一者可以包括RFID读/写头364，其联接至电连接器366，并由从制造单元102的地板108中的公用设施凹坑310(图15)向上延伸的电力电缆(未示出)供电。RFID读/写头364可以被配置为从RFID标签176(图17)接收数据，该RFID标签安装至各个托盘160的下侧，作为用于明确识别各个托盘160和用于存储与安装在放置或定位在托盘工位300处的托盘160上的工件186有关的信息的手段。托盘工位300中的任一者(包括图4A至图4C中的加工工位306、308)和/或本文公开的工位框架350中的任一者可以包括用于检测托盘160何时被放置或定位在托盘工位300处(诸如托盘160何时装载在工位框架350上)的托盘存在开关360。

另外，在图15至图18中，本文公开的托盘工位300和/或工位框架350中的任一者可以包括工位真空连接器369(诸如工位真空锥体370)，其用于与托盘真空连接器177(诸如托盘真空杯178(图18))真空联接，该托盘真空连接器可以被包括在各个托盘160中，以如下文更详细描述地保持工件186(图6)与工件安装夹具182(图6)的真空联接。在这点上，托盘工位300和/或工位框架350还可以包括机械真空阀362，其用于在托盘160放置在工位框架350处时托盘160的杯系统324(图18)与工位框架350的锥体系统322(图13)接合之后，当托盘真空连接器177(图18)与工位真空连接器369接合时致动工厂真空压力源116，如上所述并在下面更详细地描述的。

图16还示出了从地板108中的公用设施凹坑310(图15)向上延伸出的压缩空气导管368(图15)。压缩空气导管368可以流体联接至工厂压缩空气源118，并且可以具有指向工位真空锥体370的终端。在将托盘160定位在托盘工位300(诸如通过经由输送设备400使托盘160下降至工位框架350上)的过程期间，可以(例如，通过制造单元102的控制器104)命令工厂压缩空气源118将一股压缩空气从压缩空气导管368引导到工位真空锥体370上，作为在托盘真空杯180(图18)下降成与工位真空锥体370接合之前从工位真空锥体370吹走碎屑(例如，碳尘、金属灰尘等)，从而确保工位真空锥体370与托盘真空杯180之间的紧密密封的手段。

参考图18至图19，示出了托盘160的示例的下侧。在本文公开的制造系统100示例中的任一者中，托盘160可以由刚性材料(诸如钢)构成，并且可以包括托盘基板162，该托盘基板具有多个开槽洞(未示出)和/或锥形洞(未示出)，以附接多种不同配置的工件安装夹具182(图16)中的任一者。托盘基板162可以由托盘框架164(例如，肋、腹板)支承，以提供高刚度且高强度结构，一个或更多个工件安装夹具182可以紧固至该高刚度且高强度结构。在图6至图10的示例中，托盘160可以包括被配置为接纳一对车叉408(图10)的一对叉管166。然而，在另选示例中(例如，图4A至图4C)，托盘160可以不设有叉管166，并且输送设备400可以不设有车叉408。在一个这样的示例中，输送设备400可以被配置为在工位框架350处的托盘160下方移动，并且将托盘160垂直地移动至工位框架350上以及从工位框架350移开。在另一示例中，输送设备400(例如，无人机、高架起重机等)可以被配置为从上方附接至托盘160，并且可以将托盘160垂直地移动至托盘工位300上以及从托盘工位300移开。

如上所述，托盘160包括用于接合工位框架350的锥体系统322(图15)或接合与上述传送机系统420(例如，图2A、图4A至图4C和图5A)相关联的锥体系统322的上述杯系统324。在图18中，杯系统324包括主定位杯338、辅定位杯342和第三定位特征345(诸如平垫346)。主定位杯338可以在托盘160的托盘近端居中。托盘近端可以被描述为车叉408插入到叉管166中的一端。辅定位杯342和平垫346均可以分别位于与托盘近端相反的托盘远端。然而，为了匹配图4A至图4C中的定位系统316的主定位锥体332、辅定位锥体334和第三定位元件335的布置，主定位杯338和辅定位杯342可以位于托盘160的相反端上并且位于托盘160的一侧上，第三定位特征345可以位于托盘160的相反侧的大约中点处。

如图19所示，本文公开的托盘160配置中的任一者的主定位杯338可以被配置为圆形锥形洞340。本文公开的托盘160配置中的任一者的辅定位杯342可以被配置为开槽锥形洞344。开槽锥形洞344可以具有垂直于穿过开槽锥形洞344的中心和第三定位特征345(例如，平垫346)的中心的轴线定向的槽轴线(未示出)。第三定位特征345或平垫346可以具有平坦的外表面(例如，图22)。在本文公开的制造系统100示例中的任一者中，主定位锥体332(图15)与辅定位杯338的圆形锥形洞340的接合可以限制托盘160在主定位锥体332处横向移动。另外，在本文公开的制造系统100示例中的任一者中，辅定位锥体334(图15)与辅定位杯342的开槽锥形洞344的接合可以限制托盘160绕主定位锥体332枢转，同时适应不同托盘160上的主定位锥体332与辅定位锥体334之间的距离的微小差异。此外，在本文公开的制造系统100示例中的任一者中，第三定位元件335(例如，支座钮336)与第三定位特征345(例如，平垫346的平坦外表面)的接合可以限制托盘160的取向，诸如将托盘160保持在水平取向上。

仍然参考图18至图20，如上所述，各个托盘160可以包括一个或更多个托盘真空连接器177(诸如托盘真空杯178、180)，所述一个或更多个托盘真空连接器中的每一者可以经由真空导管174流体联接至真空歧管172。输送设备400(图10)和托盘工位300(图15)(包括第一加工工位306和第二加工工位308(图1至图2))均可以具有真空压力源114(图15)，其可流体联接至工件安装夹具182(图6)的孔184(图6)，以在孔184处产生真空压力，从而将工件186真空联接至安装表面188(图6)。托盘160还可以包括经由真空导管174流体联接至真空歧管172的真空储存罐170。如下文更详细描述的，托盘真空连接器177(例如，托盘真空杯178)被配置为当托盘160由输送设备400输送时与输送设备真空连接器411(例如，输送设备真空锥体412-图10和图32)配合。托盘真空连接器177(例如，托盘真空杯180)被配置为当托盘160安装在工位框架350(例如，图14)上时或者当托盘160被放置在加工工位306、308(例如，图4B至图4C)处时与工位真空连接器369(例如，工位真空锥体370-图16)配合。在来自工厂真空压力源116(图15)和/或来自输送设备真空源410(图10)的真空压力损失的情况下，真空储存罐170可以向孔184提供备用真空压力，以保持工件186与工件安装夹具182的真空联接。

参考图21至图22，图21示出了工位框架350的分别安装在制造单元102的地板108上的主定位锥体332、辅定位锥体334上的主定位杯338、辅定位杯342的示例的剖视图。工位框架350的主定位杯338和辅定位杯342均可以联接至工位框架腿352的底部。如上所述，主定位锥体332和辅定位锥体334可以分别螺纹接合至嵌入板326，该嵌入板粘附地结合在地板108中的带芯洞328内。图21还示出了托盘160的分别安装在工位框架350的主定位锥体332或辅定位锥体334上的主定位杯338或辅定位杯342。托盘160的主定位杯338和辅定位杯342可以在托盘160的下侧联接至托盘框架164。工位框架350的主定位锥体332和辅定位锥体334可以从工位框架面板356向上突出。

图22是示出了工位框架350的平垫346的示例的剖视图，该平垫搁置在制造单元102的地板108上经由嵌入板326的支座钮336上。工位框架350的平垫346可以联接至工位框架腿352的底部。支座钮336可以螺纹接合至结合在地板108中的带芯洞328内的嵌入板326。还示出了托盘160的安装在托盘工位300的支座钮336上的平垫346。托盘160的平垫346可以在托盘160下侧联接至托盘框架164。工位框架350的支座钮336可以从工位框架面板356向上突出。

参考图23至图27，图23至图25示出了当托盘160下降至工位框架350上时托盘160和工位框架350的一部分的剖视图，并且例示了托盘160的主定位杯338或辅定位杯342分别与工位框架350的主定位锥体332、辅定位锥体334接合的过程，并且还例示了托盘160的托盘真空杯180与工位框架350的工位真空锥体370的接合。图26至图27是示出了托盘真空杯180与工位真空锥体370的接合的放大视图。如上所述，图23至图27中的托盘160中的每一者具有托盘真空杯180，其可以安装至托盘160(图18至图19)的下侧。图23至图27中的托盘工位300(包括第一加工工位306和第二加工工位308(图1至图2))均可以包括工位真空锥体370。工位真空锥体370可以流体联接至真空导管174，该真空导管在各个托盘工位300处从公用设施凹坑310(图15)延伸出来。真空导管174可以流体联接至工厂真空压力源116(例如，工厂真空泵)。

如图23至图27所示，当输送设备400将托盘160放置在第一加工工位306或第二加工工位308处时，工位真空锥体370被配置为与托盘真空杯180密封接合，从而在工件安装夹具182的安装表面188(图6)的孔184(图6)处提供真空压力，以当机器人设备200对工件186进行操作时将工件186保持在固定位置。工位真空锥体370可以被支承在安装在安装支架414上的锥体弹簧416上，该安装支架安装至工位框架350。托盘真空杯180可以包括位于托盘真空杯180基部处的圆周密封件372(例如，擦拭密封件)。当在第一加工工位306或第二加工工位308处将托盘160下降至工位框架350上时，圆周密封件372可以促进托盘真空杯180与工位真空锥体370的密封接合。锥体弹簧416被配置为朝向托盘真空杯180向上推动工位真空锥体370，从而保持工位真空锥体370的外表面与圆周密封件372的密封接合。另外，锥体弹簧416可以允许工位真空锥体370横向移动成与托盘真空杯180对齐，以促进它们之间的密封接合。

如图23所示，当输送设备400将托盘160输送至新的托盘工位300时，托盘160最初可以稍微横向地偏离工位框架350。更具体地，托盘160的杯系统324(图18)最初可以横向地偏离工位框架350的锥体系统322(图13)。结果，托盘真空杯180也可以横向地偏离工位真空锥体370。主定位锥体332和辅定位锥体334的高度可以大于工位真空锥体370的高度，从而使得在工位真空锥体370与托盘真空杯180接合之前主定位锥体332和辅定位锥体334分别与主定位杯338和辅定位杯342接合。

图24示出了托盘160进一步下降至工位框架350上，并且例示了托盘160的主定位杯338(或辅定位杯342)与工位框架350的主定位锥体332(或辅定位锥体334)的进一步接合。图26是示出了在将托盘160下降至工位框架350上的过程期间托盘真空杯180最初横向地偏离工位真空锥体370的放大视图。由于主定位锥体332和辅定位锥体334的锥形形状，所以托盘160下降至工位框架350上使得主定位锥体332和辅定位锥体334的侧表面分别与主定位杯338和辅定位杯342的侧表面接合，从而横向移动托盘160，使托盘真空杯180移动成与工位真空锥体370轴向对齐，类似于与图4B至图4C中所示的传送机系统420布置相关联的上述自对齐过程。

图25示出了托盘160下降至工位框架350上，并且例示了托盘160的主定位杯338(或辅定位杯342)与工位框架350的主定位锥体332(或辅定位锥体334)的完全接合，并且允许托盘真空杯180与工位真空锥体370接合。图27是示出了托盘160完全下降至工位框架350上并且托盘真空杯180经由圆周密封件372密封至工位真空锥体370的放大视图。如上所述，当托盘160下降至工位框架350上时，机械真空阀362(图16)可以被激活，从而将托盘真空杯180流体联接至工厂真空压力源116(图15)，并在工件安装夹具182的孔184(图6)处产生真空压力。

参考图28至图32，图28示出了输送托盘160的输送设备400的示例，该托盘支承安装在工件安装夹具182上的工件186。如上所述，输送设备400可以包括一个或更多个输送设备真空源410(例如，真空泵)。输送设备400还可以包括输送设备真空锥体412(图32)，其可以经由真空导管174流体联接至一个或更多个输送设备真空源410。在图28至图29的示例中，输送设备真空锥体412可以安装至输送设备400。例如，输送设备真空锥体412可以经由安装支架414安装至车叉408中的一者。类似于工位真空锥体370的安装布置，输送设备真空锥体412可以由锥体弹簧416支承。如上所述，托盘160中的每一者可以具有托盘真空连接器177。在图16中，托盘真空连接器177是向下开口并位于托盘基板162的下侧上的托盘真空杯178。

图30示出了在由输送设备400下降至工位框架350上的初始阶段期间的托盘160。托盘160的托盘真空杯178最初接合至输送设备400的输送设备真空锥体412，同时托盘160的托盘真空杯180与工位框架350的工位真空锥体370垂直分离，类似于图23中所示的上述布置。图31示出了托盘160进一步下降至工位框架350上，并且例示了托盘160的托盘真空杯178仍然接合至输送设备400的输送设备真空锥体412，并且还示出了托盘160的托盘真空杯180接合至工位框架350的工位真空锥体370，类似于图27中所示的布置。图32示出了托盘160完全下降至工位框架350上。车叉408进一步下降，从而导致托盘160的真空杯178与输送设备400的输送设备真空锥体412脱离，而托盘160的托盘真空杯180保持接合至工位真空锥体370。有利地，真空杯178、180和真空锥体370、412的布置允许在托盘160转移到工位框架350上和从工位框架350上转移期间工件安装夹具182的安装表面188处的不间断真空压力。

当需要将托盘160移出工位框架350时，输送设备400(图10)可以接近托盘160以使车叉408插入到托盘160的叉管166中。如图30至图32所示，叉管166中的每一者具有相反的侧壁168，所述侧壁在叉管166的顶部比在叉管166的底部更窄，并且在车叉408插入叉管166中并垂直提升成与托盘160接合以将托盘160提升离开托盘工位300时使托盘160在车叉408上自居中。当车叉408升高时，输送设备真空锥体412被配置为与托盘真空杯178密封接合，之后托盘真空杯180从工位真空锥体370脱离。输送设备真空锥体412与托盘真空杯178的接合将输送设备真空锥体412流体联接至输送设备真空泵410。输送设备真空泵410(图10)在工件安装夹具182的孔184处提供真空压力，以当托盘160被输送设备400输送时保持工件186与工件安装夹具182的安装表面188(图6)的真空联接。

参考图33至图34，示出了接近机械加工子单元132的入口144的输送设备400的示例。如上所述，制造单元102可以包括任何数量的子单元130，各个子单元具有至少部分地包围子单元130的子单元边界140。子单元边界140可以将子单元130与制造单元102的其余部分分开，并且出于安全原因可以阻止人类进入子单元130，并且还可以防止机械加工子单元132中的一个或更多个机器人设备200可能在制造操作(例如，修整、打磨等)期间产生的碎屑(诸如加工灰尘(例如，碳尘))的逸出。

在本文公开的制造系统100示例中的任一者中，子单元边界140具有供输送设备400进出子单元130的至少一个入口144。入口144中的至少一者可以具有通过传感器152。另外，入口144中的至少一者可以具有入口关卡146(例如，子单元门148)，其可选择性地配置成阻止或允许输送设备400通过入口144进入或离开子单元130。通过传感器152可以是入口144附近的子单元边界140的外侧和/或内侧上的激光扫描仪或帘。子单元边界140可以包括物理子单元壁142、物理围栏、物理帘或其它物理边界结构。如上所述，入口关卡146可以是物理子单元门148(例如，卷门、侧铰链门、大门等)。另选地或另外地，入口关卡146可以是非物理关卡。例如，各个入口关卡146可以包括由一个或更多个门激光扫描仪(未示出)产成的光学安全帘(未示出)，所述一个或更多个门激光扫描仪被配置为在跨入口144的二维平面中进行扫描。输送设备400均可以具有当输送设备400通过入口时在特定位置并按照特定顺序穿透光学安全帘的物理特征(未示出)作为确认输送设备400而不是人类正在进入子单元的手段。

如上所述，针对被配置为车辆的输送设备400，输送设备400可以具有被配置为发射或发送输送设备信号(例如，激光束、无线信号等)的至少一个车辆信号通知设备404(例如，激光信标、无线发送设备等)。子单元130的入口144处的通过传感器152可以被配置为当输送设备400接近或靠近子单元130的入口144和/或在入口144的预定距离(例如，10英尺)内时感测或接收输送设备信号。例如，在通过传感器152是被配置为接收由输送设备安装无线传输设备发送的无线信号的无线接收器的情况下，可以通过专用wifi网络发送无线信号。无线信号可以包括打开入口144的请求。

响应于通过传感器152感测到或接收到输送设备信号，控制器104(图2)可以确定是否允许输送设备400通过入口144。如果允许通过，则控制器104可以命令入口关卡146允许输送设备400通过入口144。例如，在机械加工子单元132的情况下，当通过传感器152感测到接近的输送设备400的输送设备信号时，控制器104确定是否允许输送设备400通过入口144，并且可以打开子单元门148以允许输送设备400进入或离开机械加工子单元132(这取决于输送设备400是在机械加工子单元132的内部还是外部)。在检查子单元134的情况下，在检查子单元134的通过传感器152接收到接近的输送设备400的输送设备信号时，控制器104可以允许输送设备400通过入口144。在输送设备400已通过入口144并且正在远离入口144移动之后，控制器104可以重新激活入口关卡146(例如，关闭子单元门148)，以阻止通过入口144。入口144可以在所有其它时间保持关闭，除非操作员手动命令打开。

参考图35，示出了使用上述制造单元102示例中的任一者来加工工件186的方法500的步骤的流程图。方法500的步骤502包括在多个托盘160中的每一者上支承一个或更多个工件186。如上所述，各个托盘160可以包括一个或更多个工件安装夹具182，各个托盘160被配置为支承一个或更多个工件186。在托盘160(例如，经由手动操作的叉车或起重机)装载到供应工位302上之前，工件186中的每一者可以(例如，被技术人员)装载到托盘160的工件安装夹具182上。

方法500的步骤504包括：使用输送设备400将多个托盘160中的任一个托盘输送至第一加工工位306，该第一加工工位可以位于机器人设备200的可及范围内。如上所述，制造单元102包括被配置为在不同托盘工位300之间输送托盘160的一个或更多个输送设备400。如上所述，所述一个或更多个输送设备400可以包括高架装备，诸如起重机或起重机架(未示出)或无人机(未示出)。在另一示例中，输送设备400可以包括上述地板安装传送机系统420(图2A、图4A至图4C和图5A)，并且步骤504可以包括：使用沿多个托盘工位300之间的传送设备路线延伸的多个传送机区段422来输送托盘160。

在输送设备400是车辆的示例中，输送托盘160的过程可以包括：将输送设备400的一对可垂直移动的车叉408插入托盘160的一对叉管166中。托盘160可以被支承在供应工位302处的工位框架350上。所述方法可以包括以下步骤：将多个托盘160中的任一个托盘输送至供应工位302和/或从供应工位302输送，该供应工位被配置为在由输送设备400拾取或接合以将托盘160输送至一个或更多个加工工位306、308之前支承多个托盘160中的任一个托盘。所述方法还可以包括以下步骤：将多个托盘160中的任一个托盘输送至缓冲排队工位304和/或从缓冲排队工位304输送，该缓冲排队工位被配置为在加工工位306、308中的一者处的加工操作之间临时支承多个托盘160中的任一个托盘。

如上所述，各个叉管166的相反侧壁168在叉管166的顶部可以比在底部更窄。所述方法可以包括以下步骤：在叉管166内升高车叉408，从而提升托盘160，并且使各个车叉408与叉管166的侧壁168中的一者接合。因此，所述方法包括：由于在叉管166内升高车叉408以提升托盘160时车叉408与叉管166的侧壁168的接合而使托盘160在一对车叉408上自居中。在到达另一托盘工位300(诸如第一加工工位306)时，所述方法可以包括以下步骤：使车叉408下降，以将托盘160放置在第一加工工位306处的工位框架350上。

方法500的步骤506包括：使用机器人设备200对第一加工工位306处的由托盘160支承的工件186进行操作，同时使用输送设备400将另一托盘160输送至第二加工工位308或从第二加工工位308输送，该第二加工工位可以位于机器人设备200的可及范围内。所述方法可以包括以下步骤：使用制造单元102的控制器104以如下方式控制输送设备400和机器人设备200的移动，该方式使得在托盘160通过输送设备400移动至第二加工工位308和从第二加工工位308移动期间，机器人设备200持续对工件186进行操作。以这种方式，制造系统100显著减少或消除了工件输送、处理和加工(例如，机械加工、检查、清洁等)中的人类干预，这有利于提高工件加工的一致性，并且也减少了工作时间和劳动成本。

方法500可以包括以下步骤：使用至少一个定位系统316(例如，三点定位系统320)按照相对于机器人设备200的精确且可重复的位置和取向将托盘160联接至第一加工工位306和/或第二加工工位308。在这点上，所述方法可以包括以下步骤：使用上述三点定位系统320将任何托盘160联接至托盘工位300中的任一者。如上所述，托盘工位300中的每一者(包括供应工位302和缓冲排队位置304)可以利用三点定位系统320来准确地将托盘160定位在托盘工位300处。将多个托盘160中的任一个托盘联接至第一加工工位306或第二加工工位308的步骤可以包括：将托盘160的杯系统324联接至包括在第一加工工位306和/或第二加工工位308的锥体系统322。如上所述，一个示例中的锥体系统322具有按照三角形样式布置的主定位锥体332、辅定位锥体334和第三定位元件335(例如，支座钮336)。杯系统324具有也按照三角形样式布置的并且被配置为分别与锥体系统322的主定位锥体332、辅定位锥体334和第三定位元件335接合的主定位杯338、辅定位杯342和第三定位特征345(例如，平垫346)。

如上所述，在图2、图4、图5和图6的示例中，托盘工位300中的每一者具有可以安装至制造单元102的地板108的工位框架350。在这样的布置中，所述方法可以包括以下步骤：在第一加工工位306和第二加工工位308中的每一者处，经由三点定位系统320将工位框架350安装至制造单元102的地板108，以及经由另一三点定位系统320将多个托盘160中的任一个托盘安装至第一加工工位306和第二加工工位308中的每一者处的工位框架350。为了促进将工位框架350安装至制造单元102的地板108，所述方法可以包括以下步骤：将主定位锥体332、辅定位锥体334和支座钮336中的每一者安装至嵌入板326，该嵌入版包含形成在制造单元102的地板108中的带芯洞328。所述方法还可以包括以下步骤：将主定位锥体332、辅定位锥体334和支座钮336分别接合至分别包括从工位框架350向下延伸的三个工位框架腿352的主定位杯338、辅定位杯342和平垫346。

在图4A至图4C的具有传送机系统420作为输送设备400的示例中，将托盘160联接至第一加工工位306或第二加工工位308的过程包括：将托盘160输送到靠近机器人设备200的加工工位306、308中的一者中。所述过程还包括：经由定位点致动器319使定位点321(例如，主定位锥体332、辅定位锥体334和第三定位元件335)向上移动成分别与托盘160的主定位杯338、辅定位杯342和第三定位特征345(例如，平坦的下侧)接合，并且从传送带426提起托盘160。当机器人设备200对工件186进行操作时，定位点321可以在传送带426上方按照相对于机器人设备200的精确位置和取向不可移动地支承托盘160。

当将托盘160装载到工位框架350上或将托盘160放置在托盘工位300处(例如，第一处理工位306或第二处理工位308处)时，所述方法可以包括以下步骤：经由工位框架350上的RFID读/写头364读取各个托盘160所包括的RFID标签176，以允许控制器104确定地识别装载到工位框架350上或放置在托盘工位300处的托盘160。另外，所述方法可以包括以下步骤：当将托盘160装载到工位框架350上或将托盘160放置在托盘工位300处时经由托盘存在开关360检测托盘160的存在。有时，所述方法可以包括以下步骤：使用安装在托盘工位300处和/或工位框架350上的工具特征358的集合来验证托盘工位300或工位框架350相对于制造单元102的世界坐标系的位置。

在托盘160中的每一者上支承一个或更多个工件186的步骤502可以包括：在托盘160中的至少一者上支承一个或更多个工件安装夹具182。如上所述，工件安装夹具182中的至少一者可以具有包含多个孔184的安装表面188。所述方法可以包括以下步骤：将工件186安装在工件安装夹具182的安装表面188上。另外，所述方法可以包括以下步骤：在使用输送设备400的真空压力源114(例如，输送设备真空源410，诸如真空泵)输送托盘160(例如，经由输送设备400)时，将工件186真空联接至安装表面188，并且在使用分别在第一加工工位306和/或第二加工工位308处的真空压力源114(例如，工厂真空压力源116)将托盘160支承在第一加工工位306和/或第二加工工位308时，将工件186真空联接至安装表面188。

当经由输送设备400输送托盘160时将工件186与安装表面188真空联接可以包括：将输送设备400升高成与托盘160接合，以从托盘工位300提起托盘160。例如，如上所述，输送设备400可以具有可以插入可以包括在托盘160中的一对叉管166中的一对车叉408。输送设备400还包括安装至输送设备400的输送设备真空锥体412。输送设备真空锥体412可以安装在锥体弹簧416上。锥体弹簧416可以将输送设备真空锥体412向上推动成与托盘160的托盘真空杯178接合。

输送设备真空锥体412可以流体联接至输送设备真空源410(例如，真空泵)。所述方法可以包括以下步骤：当将车叉408升高成与托盘160接合时，将输送设备真空锥体412与托盘160的托盘真空杯178密封接合。例如，所述方法可以包括以下步骤：使用圆周密封件372将托盘真空杯178密封至输送设备真空锥体412。所述方法可以包括以下步骤：激活输送设备真空源410，以在安装表面188的孔184处产生真空压力，从而当托盘160由输送设备400支承和/或输送时将工件186真空联接至工件安装夹具182。

当在第一加工工位306或第二加工工位308上支承托盘160时工件186与安装表面188的真空联接可以包括：使用输送设备400(例如，车叉408)将托盘160下降至第一加工工位306或第二加工工位308上。如上所述，第一加工工位306和第二加工工位308均可以具有工位框架350，该工位框架具有(例如，经由公用设施凹坑310)流体联接至工厂真空压力源116的工位真空锥体370。在将托盘真空杯180下降至工位真空锥体370上之前，所述方法可以包括以下步骤：使用工位框架350处的压缩空气导管368将一股压缩空气引向工位真空锥体370，以移除工位真空锥体370上可能存在的任何碎屑(例如，机械加工灰尘)。

所述方法可以包括以下步骤：当将托盘160下降至工位框架350上时，经由圆周密封件372将工位真空锥体370与托盘160的托盘真空杯180密封接合。所述方法还可以包括以下步骤：通过触发机械真空阀362(图16)激活工厂真空压力源，从而在工件安装夹具182的安装表面188的孔184处产生真空压力，以在第一加工工位306或第二加工工位308中的一者处将工件186真空联接至工件安装夹具182。为了适应由工厂真空压力源116或由输送设备真空源410提供的真空压力的潜在损失，所述方法可以另外包括：使用可以包括在托盘160中的真空储存罐170保持工件186与安装表面188的真空联接。

针对上述具有至少部分地由子单元边界140(例如，子单元壁142、安全围栏154等)包围的子单元130(例如，机械加工子单元132、检查子单元134等)的制造单元102的示例，所述方法可以包括以下步骤：将输送设备400移向子单元的入口144。如上所述，子单元130的入口144可以包括至少一个通过传感器152。另外，入口144可以包括入口关卡146，其可选择性地配置成阻止或允许输送设备400通过入口144。如上所述，入口关卡146可以是物理子单元门148，如可以包括在机械加工子单元132中。另选地，入口关卡146可以是由一个或更多个门激光扫描仪(未示出)产生的光学安全帘(未示出)，如可以包括在检查子单元134中。

当输送设备400接近入口144时，所述方法可以包括以下步骤：使用车辆信号通知设备404(例如，输送设备激光信标)发射诸如激光束的输送设备信号。另选地，车辆信号通知设备404可以是被配置为通过专用wifi网络发送无线信号(即，输送设备信号)的无线发送设备(未示出)。如上所述，无线信号可以包括打开入口144的请求。另外地，所述方法可以包括以下步骤：当输送设备400在入口144的预定距离内并且面向入口144时使用通过传感器152感测输送设备信号。例如，通过传感器152可以接收无线信号，该无线信号可以包括允许输送设备400通过入口144的请求(即，针对控制器104)。所述方法还可以包括以下步骤：响应于通过传感器152感测到或接收到输送设备信号，使用制造单元102控制器104命令入口关卡146允许输送设备400通过入口144，诸如通过打开机械加工子单元132的子单元门148，和/或去激活检查子单元134的门激光扫描仪，和/或允许输送设备400通过由门激光扫描仪产生的二维光学帘。

此外，本公开包括根据以下条款的示例：

条款1.一种用于加工工件(186)的制造系统(100)，所述制造系统包括：制造单元(102)；多个托盘(160)，各个托盘被配置为支承一个或更多个工件(186)；至少一个机器人设备(200)，所述至少一个机器人设备安装在所述制造单元(102)中并且被配置为对所述一个或更多个工件(186)进行操作；至少两个加工工位(306、308)，所述至少两个加工工位包括第一加工工位(306)和第二加工工位(308)，所述至少两个加工工位均位于所述制造单元(102)中并且均被配置为将所述多个托盘(160)中的任一个托盘支承在相对于所述机器人设备(200)的固定位置；输送设备(400)，所述输送设备被配置为将所述多个托盘(160)中的任一个托盘输送至所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)中的每一者以及从所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)中的每一者输送所述多个托盘(160)中的任一个托盘；以及控制器(104)，所述控制器被配置为以如下方式协调所述制造单元(102)的操作，所述方式允许所述机器人设备(200)持续对由所述多个托盘(160)中的在所述第一加工工位(306)处的一个托盘支承的工件(186)进行操作，同时所述多个托盘(160)中的另一个托盘被转移至所述第二加工工位(308)或从所述第二加工工位(308)转移所述多个托盘(160)中的另一个托盘。

条款2.根据条款1所述的制造系统(100)，其中：所述制造单元(102)包括多个托盘工位(300)，各个托盘工位被配置为支承所述多个托盘(160)中的一个托盘。

条款3.根据条款2所述的制造系统(100)，其中，所述托盘工位(300)被配置为以下项中的至少一项：加工工位(306、308)；供应工位(302)，所述供应工位被配置为在经由所述输送设备(400)将所述多个托盘(160)中的任一个托盘从所述供应工位(302)输送至所述加工工位(306、308)中的一者之前支承该托盘(160)；以及缓冲排队工位(304)，所述缓冲排队工位被配置为在所述加工工位(306、308)中的一者处的加工操作之间临时支承所述多个托盘(160)中的任一个托盘。

条款4.根据条款1所述的制造系统(100)，其中：所述输送设备(400)包括传送机系统(420)，所述传送机系统具有沿所述多个托盘工位(300)之间的输送设备路线(110)延伸的多个传送机区段(422)。

条款5.根据条款1所述的制造系统(100)，所述制造系统还包括：定位系统(316)，所述定位系统被配置为按照相对于所述机器人设备(200)的精确且可重复的位置和取向将所述多个托盘(160)中的任一个托盘联接至所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)中的任一者。

条款6.根据条款5所述的制造系统(100)，其中，所述定位系统(316)是具有按照三角形样式布置的三个定位点(321)的三点定位系统(316)。

条款7.根据条款6所述的制造系统(100)，其中，所述定位系统(316)包括：锥体系统(322)，所述锥体系统包括在所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)中的每一者中，并且具有定位锥体(332、334)；以及杯系统(324)，所述杯系统包括在所述多个托盘(160)中的每一个托盘中，并且具有被配置为分别与所述定位锥体(332、334)接合的定位杯(338、342)。

条款8.根据条款7所述的制造系统(100)，其中：所述定位锥体(332、334)均具有大致锥形的外表面(188)；并且所述定位杯(338、342)中的两者分别包括圆形锥形洞(340)和开槽锥形洞(344)。

条款9.根据条款1所述的制造系统(100)，其中，所述加工工位(306、308)中的至少一者包括以下项中的至少一项：RFID读/写头(364)，所述RFID读/写头被配置为读取包括在各个托盘(160)中的RFID标签(176)，以允许所述控制器(104)确定地识别位于所述第一加工工位(306)和/或所述第二加工工位(308)处的所述托盘(160)；以及工具特征(358)的集合，所述工具特征用于验证所述托盘(160)相对于所述制造单元(102)的世界坐标系的位置。

条款10.根据条款1所述的制造系统(100)，其中：各个托盘(160)被配置为支承至少一个工件安装夹具(182)，所述至少一个工件安装夹具具有包含多个孔(184)的安装表面(188)；并且所述输送设备(400)和所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)中的至少一者具有真空压力源(114)，所述真空压力源能够流体联接至所述工件安装夹具(182)的所述多个孔(184)，以在所述多个孔(184)处产生真空压力，从而将所述工件(186)真空联接至所述安装表面(188)。

条款11.根据条款10所述的制造系统(100)，其中：所述托盘(160)均具有托盘真空连接器(177)；所述输送设备(400)包括：至少一个输送设备真空泵(410)；输送设备真空连接器(411)，所述输送设备真空连接器安装至所述输送设备(400)并且流体联接至所述输送设备真空泵(410)；并且所述输送设备真空连接器(411)被配置为当所述输送设备(400)接合所述托盘(160)时与所述托盘真空连接器(177)密封接合，从而在所述工件安装夹具(182)的所述安装表面(188)的所述多个孔(184)处提供真空压力，以在所述托盘(160)由所述输送设备(400)输送时保持所述工件(186)与所述工件安装夹具(182)的真空联接。

条款12.根据条款10所述的制造系统(100)，其中：所述托盘(160)均具有托盘真空连接器(177)；所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)均包括流体联接至工厂真空压力源(116)的工位真空连接器(369)；并且所述工位真空连接器(369)被配置为当所述输送设备(400)将所述托盘(160)放置在所述第一加工工位(306)或所述第二加工工位(308)处时与所述托盘真空连接器(177)密封接合，从而在所述工件安装夹具(182)的所述安装表面(188)的所述多个孔(184)处提供真空压力，以在所述机器人设备(200)对所述工件(186)进行操作时将所述工件(186)真空联接至所述工件安装夹具(182)。

条款13.根据条款1所述的制造系统(100)，其中：所述制造单元(102)包括至少一个子单元(130)，所述至少一个子单元具有至少部分地包围所述子单元(130)的子单元边界(140)，所述子单元(130)包含所述机器人设备(200)以及所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)，所述子单元边界(140)具有至少一个入口(144)，以供输送设备(400)进出所述子单元(130)，所述入口(144)具有至少一个通过传感器(152)并且具有入口关卡(146)，所述入口关卡选择性地配置为阻止或允许所述输送设备(400)通过所述入口(144)；所述输送设备(400)具有被配置为发射输送设备信号的输送设备信号通知设备；所述通过传感器(152)被配置为当所述输送设备(400)接近所述入口(144)时感测所述输送设备信号；并且所述控制器(104)被配置为，响应于所述通过传感器(152)感测到所述输送设备信号，命令所述入口关卡(146)允许所述输送设备(400)通过所述入口(144)。

条款14.根据条款13所述的制造系统(100)，其中，所述子单元(130)包括以下项中的至少一项：机械加工子单元(132)，所述机械加工子单元用于加工工件(186)；检查子单元(134)，所述检查子单元用于检查工件；以及清洁子单元(136)，所述清洁子单元(136)用于清洁工件(186)。

条款15.一种用于加工工件(186)的制造单元(102)，所述制造单元包括：机器人设备(200)，所述机器人设备被配置为对支承在多个托盘(160)中的任一个托盘上的工件(186)进行操作，所述托盘(160)中的每一者被配置为由输送设备(400)输送；第一加工工位(306)和第二加工工位(308)，所述第一加工工位和所述第二加工工位位于所述机器人设备(200)的可及范围内，并且均被配置为将所述多个托盘(160)中的任一个托盘支承在相对于所述机器人设备(200)的固定位置；以及控制器(104)，所述控制器被配置为以如下方式协调所述制造单元(102)的操作，所述方式允许所述机器人设备(200)持续对由所述多个托盘(160)中的在所述第一加工工位(306)处的一个托盘支承的工件(186)进行操作，同时所述多个托盘(160)中的另一个托盘被转移至所述第二加工工位(308)或从所述第二加工工位(308)转移所述多个托盘(160)中的另一个托盘。

条款16.一种加工工件(186)的方法，所述方法包括以下步骤：在多个托盘(160)中的每一者上支承一个或更多个工件(186)；使用输送设备(400)将所述多个托盘(160)中的任一个托盘输送至制造单元(102)中的在机器人设备(200)的可及范围内的第一加工工位(306)；以及使用所述机器人设备(200)对由所述多个托盘(160)中的在所述第一加工工位(306)处的一个托盘支承的工件(186)进行操作，同时所述多个托盘(160)中的另一个托盘被转移至位于所述机器人设备(200)的可及范围内的第二加工工位(308)或从位于所述机器人设备(200)的可及范围内的第二加工工位(308)转移所述多个托盘(160)中的另一个托盘。

条款17.根据条款16所述的方法，所述方法还包括以下步骤：将所述多个托盘(160)中的任一个托盘输送至多个托盘工位(300)和/或从所述多个托盘工位(300)输送。

条款18.根据条款17所述的方法，其中，将所述多个托盘(160)中的任一个托盘输送至所述多个托盘工位(300)和/或从所述多个托盘工位(300)输送的步骤包括以下步骤中的至少一个步骤：将所述多个托盘(160)中的任一个托盘输送至供应工位(302)和/或从供应工位(302)输送，所述供应工位被配置为在经由输送设备(400)从所述供应工位(302)输送至一个或更多个加工工位(306、308)之前支承所述多个托盘(160)中的任一个托盘；以及将所述多个托盘(160)中的任一个托盘输送至缓冲排队工位(304)和/或从所述缓冲排队工位(304)输送，所述缓冲排队工位被配置为在所述加工工位(306、308)中的一者处的加工操作之间临时支承所述多个托盘(160)中的任一个托盘。

条款19.根据条款16所述的方法，其中，输送所述托盘(160)的步骤包括：使用传送机系统(420)输送所述托盘(160)，所述传送机系统具有沿所述多个托盘工位(300)之间的输送设备路线(110)延伸的多个传送机区段(422)。

条款20.根据条款16所述的方法，所述方法还包括以下步骤：使用定位系统(316)按照相对于所述机器人设备(200)的精确且可重复的位置和取向将所述多个托盘(160)中的任一个托盘联接至所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)中的任一者。

条款21.根据条款16所述的方法，其中，将所述托盘(160)中的任一者联接至所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)中的任一者的步骤包括：使用至少一个三点定位系统(316)将所述托盘(160)中的任一者联接至所述第一加工工位和所述第二加工工位(308)中的任一者。

条款22.根据条款20所述的方法，其中，将所述多个托盘(160)中的任一个托盘联接至所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)中的任一者的步骤包括：将包括在所述多个托盘(160)中的每一个托盘中的杯系统(324)联接至包括在所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)中的每一者中的锥体系统(322)；其中：所述锥体系统(322)具有定位锥体(332、334)；并且所述杯系统(324)具有被配置为分别与所述定位锥(332、334)接合的定位杯(338、342)。

条款23.根据条款16所述的方法，所述方法还包括以下步骤中的至少一个步骤：经由RFID读/写头(364)读取包括在各个托盘(160)中的RFID标签(176)，以允许所述控制器(104)确定地识别位于所述第一加工工位(306)和/或所述第二加工工位(308)处的所述托盘(160)；以及使用工具特征(358)的集合验证所述托盘(160)相对于所述制造单元(102)的世界坐标系的位置。

条款24.根据条款16所述的方法，其中，在所述多个托盘(160)中的每一者上支承一个或更多个工件(186)的步骤包括：在所述托盘(160)中的至少一者上支承一个或更多个工件安装夹具(182)，所述工件安装夹具(182)中的至少一者具有包含多个孔(184)的安装表面(188)；以及将工件(186)安装在所述工件安装夹具(182)的所述安装表面(188)上；当经由所述输送设备(400)输送所述托盘(160)时，使用所述输送设备(400)的真空压力源(114)将所述工件(186)真空联接至所述安装表面(188)；以及当支承所述第一加工工位(306)或所述第二加工工位(308)处的所述托盘(160)时，分别使用所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)处的真空压力源(114)将所述工件(186)真空联接至所述安装表面(188)。

条款25.根据条款24所述的方法，其中，当经由所述输送设备(400)输送所述托盘(160)时将所述工件(186)真空联接至所述安装表面(188)的步骤包括：使所述输送设备(400)移动成与所述托盘(160)接合，所述输送设备(400)具有流体联接至至少一个输送设备真空泵(410)的输送设备真空连接器(411)；当使所述输送设备(400)移动成与所述托盘(160)接合时，将所述输送设备真空连接器(411)与所述托盘(160)的托盘真空连接器(177)密封接合；以及激活所述真空压力源(114)，从而在所述安装表面(188)的所述多个孔(184)处产生真空压力，以将所述工件(186)真空联接至所述工件安装夹具(182)。

条款26.根据条款25所述的方法，其中，当支承所述第一加工工位(306)或所述第二加工工位(308)处的所述托盘(160)时将所述工件(186)真空联接至所述安装表面(188)的步骤包括：使用所述输送设备(400)将所述托盘(160)放置在所述第一加工工位(306)和/或所述第二加工工位(308)处，所述第一加工工位和/或所述第二加工工位均具有流体联接至工厂真空压力源(116)的工位真空连接器(369)；当将所述托盘(160)放置在所述第一加工工位(306)和/或所述第二加工工位(308)处时，将所述工位真空连接器(369)与所述托盘(160)的托盘真空连接器(177)密封接合；以及激活所述工厂真空压力源(116)，从而在所述安装表面(188)的所述多个孔(184)处产生真空压力，以在所述第一加工工位(306)和/或所述第二加工工位(308)处将所述工件(186)真空联接至所述工件安装夹具(182)。

条款27.根据条款16所述的方法，其中：使所述输送设备(400)朝向所述制造单元(102)的子单元(130)的入口(144)移动，所述子单元具有至少部分地包围所述子单元(130)的子单元边界(140)，所述入口(144)具有至少一个通过传感器(152)并且具有入口关卡(146)，所述入口关卡选择性地配置为阻止或允许所述输送设备(400)通过所述入口(144)；使用安装在所述输送设备(400)上的输送设备信号通知设备来发射输送设备信号；当所述输送设备(400)接近所述入口(144)时，使用所述通过传感器(152)接收所述输送设备信号；以及响应于所述通过传感器(152)接收到所述输送设备信号，使用控制器(104)命令所述入口关卡(146)允许所述输送设备(400)通过所述入口(144)。

本公开的附加修改和改进对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。因此，本文描述和例示的部分的特定组合旨在仅表示本公开的某些示例，并且不旨在作为对本公开的精神和范围内的另选示例或设备的限制。

Claims (15)

1.一种用于加工工件(186)的制造系统(100)，所述制造系统包括：

制造单元(102)；

多个托盘(160)，各个托盘被配置为支承一个或更多个工件(186)；

至少一个机器人设备(200)，所述至少一个机器人设备安装在所述制造单元(102)中，并且被配置为对所述一个或更多个工件(186)进行操作；

至少两个加工工位(306、308)，所述至少两个加工工位包括第一加工工位(306)和第二加工工位(308)，所述至少两个加工工位均位于所述制造单元(102)中，并且均被配置为将所述多个托盘(160)中的任一个托盘支承在相对于所述机器人设备(200)的固定位置；

输送设备(400)，所述输送设备被配置为将所述多个托盘(160)中的任一个托盘输送至所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)中的每一者以及从所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)中的每一者输送所述多个托盘(160)中的任一个托盘；以及

控制器(104)，所述控制器被配置为以如下方式协调所述制造单元(102)的操作，所述方式允许所述机器人设备(200)持续对由所述多个托盘(160)中的在所述第一加工工位(306)处的一个托盘支承的工件(186)进行操作，同时所述多个托盘(160)中的另一个托盘被转移至所述第二加工工位(308)或从所述第二加工工位(308)转移所述多个托盘(160)中的另一个托盘。

2.根据权利要求1所述的制造系统(100)，其中，所述制造单元(102)包括多个托盘工位(300)，各个托盘工位被配置为支承所述多个托盘(160)中的一个托盘，并且其中，所述多个托盘工位(300)被配置为以下项中的至少一项：

加工工位(306、308)；

供应工位(302)，所述供应工位被配置为，在经由所述输送设备(400)将所述多个托盘(160)中的任一个托盘从所述供应工位(302)输送至所述加工工位(306、308)中的一个加工工位之前，支承该托盘(160)；以及

缓冲排队工位(304)，所述缓冲排队工位被配置为在所述加工工位(306、308)中的一个加工工位处的加工操作之间临时支承所述多个托盘(160)中的任一个托盘。

3.根据权利要求1所述的制造系统(100)，所述制造系统还包括：

定位系统(316)，所述定位系统被配置为按照相对于所述机器人设备(200)而言精确且可重复的位置和取向将所述多个托盘(160)中的任一个托盘联接至所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)中的任一者，所述定位系统(316)包括具有按照三角形样式布置的三个定位点(321)的三点定位系统(316)。

4.根据权利要求3所述的制造系统(100)，其中，所述定位系统(316)包括：

锥体系统(322)，所述锥体系统被包括在所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)中的每一者中，并且具有定位锥体(332、334)；以及

杯系统(324)，所述杯系统被包括在所述多个托盘(160)中的每一个托盘中，并且具有被配置为分别与所述定位锥体(332、334)接合的定位杯(338、342)。

5.根据权利要求1所述的制造系统(100)，其中，所述加工工位(306、308)中的至少一个包括以下项中的至少一项：

RFID读/写头(364)，所述RFID读/写头被配置为读取被包括在各个托盘(160)中的RFID标签(176)，以允许所述控制器(104)确定地识别位于所述第一加工工位(306)和/或所述第二加工工位(308)处的托盘(160)；以及

工具特征(358)的集合，所述工具特征用于验证该托盘(160)相对于所述制造单元(102)的世界坐标系而言的位置。

6.根据权利要求1所述的制造系统(100)，其中：

各个托盘(160)被配置为支承至少一个工件安装夹具(182)，所述至少一个工件安装夹具具有包含多个孔(184)的安装表面(188)；并且

所述输送设备(400)、所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)中的至少一者具有真空压力源(114)，所述真空压力源能够流体联接至所述至少一个工件安装夹具(182)的所述多个孔(184)，以在所述多个孔(184)处产生真空压力，从而将所述工件(186)真空联接至所述安装表面(188)。

7.根据权利要求6所述的制造系统(100)，其中：

所述多个托盘(160)均具有托盘真空连接器(177)；

所述输送设备(400)包括：

至少一个输送设备真空泵(410)；

输送设备真空连接器(411)，所述输送设备真空连接器安装至所述输送设备(400)并且流体联接至所述输送设备真空泵(410)；并且

所述输送设备真空连接器(411)被配置为当所述输送设备(400)接合所述托盘(160)时与所述托盘真空连接器(177)密封接合，从而在所述至少一个工件安装夹具(182)的所述安装表面(188)的所述多个孔(184)处提供真空压力，以在所述托盘(160)由所述输送设备(400)输送时保持所述工件(186)与所述至少一个工件安装夹具(182)的真空联接。

8.根据权利要求6所述的制造系统(100)，其中：

所述多个托盘(160)均具有托盘真空连接器(177)；

所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)均包括流体联接至工厂真空压力源(116)的工位真空连接器(369)；并且

所述工位真空连接器(369)被配置为当所述输送设备(400)将所述托盘(160)放置在所述第一加工工位(306)或所述第二加工工位(308)处时与所述托盘真空连接器(177)密封接合，从而在所述至少一个工件安装夹具(182)的所述安装表面(188)的所述多个孔(184)处提供真空压力，以在所述机器人设备(200)对所述工件(186)进行操作时将所述工件(186)真空联接至所述至少一个工件安装夹具(182)。

9.根据权利要求1所述的制造系统(100)，其中：

所述制造单元(102)包括至少一个子单元(130)，所述至少一个子单元具有至少部分地包围所述至少一个子单元(130)的子单元边界(140)，所述至少一个子单元(130)包含所述机器人设备(200)以及所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)，所述子单元边界(140)具有至少一个入口(144)，以供输送设备(400)进出所述至少一个子单元(130)，所述入口(144)具有至少一个通过传感器(152)并且具有入口关卡(146)，所述入口关卡选择性地配置为阻止或允许所述输送设备(400)通过所述入口(144)；

所述输送设备(400)具有被配置为发射输送设备信号的输送设备信号通知设备；

所述通过传感器(152)被配置为当所述输送设备(400)接近所述入口(144)时感测所述输送设备信号；并且

所述控制器(104)被配置为，响应于所述通过传感器(152)感测到所述输送设备信号，命令所述入口关卡(146)允许所述输送设备(400)通过所述入口(144)。

10.一种加工工件(186)的方法，所述方法包括以下步骤：

在多个托盘(160)中的每一个托盘上支承一个或更多个工件(186)；

使用输送设备(400)将所述多个托盘(160)中的任一个托盘输送至位于制造单元(102)中的在机器人设备(200)的可及范围内的第一加工工位(306)；以及

使用所述机器人设备(200)对由所述多个托盘(160)中的在所述第一加工工位(306)处的一个托盘支承的工件(186)进行操作，同时所述多个托盘(160)中的另一个托盘被转移至位于所述机器人设备(200)的可及范围内的第二加工工位(308)或从位于所述机器人设备(200)的可及范围内的第二加工工位(308)转移所述多个托盘(160)中的另一个托盘。

11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括以下步骤：将所述多个托盘(160)中的任一个托盘输送至多个托盘工位(300)和/或从多个托盘工位(300)输送所述多个托盘(160)中的任一个托盘，其中，将所述多个托盘(160)中的任一个托盘输送至多个托盘工位(300)和/或从多个托盘工位(300)输送所述多个托盘(160)中的任一个托盘的步骤包括以下步骤中的至少一个步骤：

将所述多个托盘(160)中的任一个托盘输送至供应工位(302)和/或从供应工位(302)输送所述多个托盘(160)中的任一个托盘，所述供应工位被配置为，在经由输送设备(400)从所述供应工位(302)输送至一个或更多个加工工位(306、308)之前，支承所述多个托盘(160)中的任一个托盘；以及

将所述多个托盘(160)中的任一个托盘输送至缓冲排队工位(304)和/或从缓冲排队工位(304)输送所述多个托盘(160)中的任一个托盘，所述缓冲排队工位被配置为在所述一个或更多个加工工位(306、308)中的一个加工工位处的加工操作之间临时支承所述多个托盘(160)中的任一个托盘。

12.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括以下步骤中的至少一个步骤：

经由RFID读/写头(364)读取被包括在各个托盘(160)中的RFID标签(176)，以允许控制器(104)确定地识别位于所述第一加工工位(306)处和/或所述第二加工工位(308)处的托盘(160)；以及

使用工具特征(358)的集合验证该托盘(160)相对于所述制造单元(102)的世界坐标系而言的位置。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述多个托盘(160)中的每一个托盘上支承一个或更多个工件(186)的步骤包括：

在所述多个托盘(160)中的至少一个托盘上支承一个或更多个工件安装夹具(182)，所述一个或更多个工件安装夹具(182)中的至少一个工件安装夹具具有包含多个孔(184)的安装表面(188)；以及

将工件(186)安装在所述一个或更多个工件安装夹具(182)的所述安装表面(188)上；

当经由所述输送设备(400)输送所述托盘(160)时，使用所述输送设备(400)的真空压力源(114)将所述工件(186)真空联接至所述安装表面(188)；以及

当支承所述第一加工工位(306)或所述第二加工工位(308)处的所述托盘(160)时，分别使用所述第一加工工位(306)和所述第二加工工位(308)的真空压力源(114)将所述工件(186)真空联接至所述安装表面(188)。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，当经由所述输送设备(400)输送所述托盘(160)时将所述工件(186)真空联接至所述安装表面(188)的步骤包括：

使所述输送设备(400)移动成与所述托盘(160)接合，所述输送设备(400)具有流体联接至至少一个输送设备真空泵(410)的输送设备真空连接器(411)；

当使所述输送设备(400)移动成与所述托盘(160)接合时，将所述输送设备真空连接器(411)与所述托盘(160)的托盘真空连接器(177)密封接合；以及

激活所述真空压力源(114)，从而在所述安装表面(188)的所述多个孔(184)处产生真空压力，以将所述工件(186)真空联接至所述一个或更多个工件安装夹具(182)。

15.根据权利要求10所述的方法，其中：

使所述输送设备(400)朝向所述制造单元(102)的子单元(130)的入口(144)移动，所述子单元具有至少部分地包围所述子单元(130)的子单元边界(140)，所述入口(144)具有至少一个通过传感器(152)并且具有入口关卡(146)，所述入口关卡选择性地配置为阻止或允许所述输送设备(400)通过所述入口(144)；

使用安装在所述输送设备(400)上的输送设备信号通知设备来发射输送设备信号；

当所述输送设备(400)接近所述入口(144)时，使用所述通过传感器(152)接收所述输送设备信号；以及

响应于所述通过传感器(152)接收到所述输送设备信号，使用控制器(104)命令所述入口关卡(146)允许所述输送设备(400)通过所述入口(144)。

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