CN118103309A - 改进的工业设备和方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种改进的工业设备和方法，特别是用于在生产线上装载工件的单元或设备以及用于按顺序在生产线上装载工件的方法。可移动的工件承载器按顺序到达多组构件并被逐一装载构件以形成所需的顺序。

Description

改进的工业设备和方法

技术领域

本发明涉及一种改进的工业设备和方法，具体涉及一种用于在生产线上装载工件的单元或设备以及用于在生产线上装载工件的方法。

背景技术

这里以众所周知的大规模生产装配式家具的工业设备为例，生产线对在其入口处供给的构件执行各种加工操作(钻削、铣削、…和装配操作)。从装载台自动拾取构件，例如面板和/或五金件，然后沿生产线按顺序加工这些构件以最终构成装配式家具或其部件。参见例如EP 1 342 535。

准备每个装载台上的构件是关键步骤。

目前，首先手动准备每个装载台。工人前往仓库查找当天订单列表上指定的必要工件，然后他将装载台带到生产线入口处，机器将在那里拾取工件。

很容易看出这样的系统有几个缺点。

不仅准备装载台的时间很长，增加了生产成本，而且需要很大的存储空间来允许工人移动和作业(并且需要许多工人)。

如果成品或具有多种变化的产品需要许多不同的工件(例如不同的颜色或尺寸)，则仓库中的工件数量会增加，随之而来的是准备装载台的复杂度和难度会增加。

显然，这样的系统阻碍了能够制造多种型号产品的生产设备的设计或阻碍了对这种生产设备的投资。

发明内容

本发明的主要目的是改进现有技术。

本发明的另一个目的是制造一种改进的工业设备，用于从单独的构件(例如面板和/或五金件)开始生产装配式产品(例如家具)或产品的装配式部件(例如抽屉)。

具体而言，本发明的目的是制造一种用于工业设备的工件进给器，以更有效率地生产所述装配式产品。

这些和其他目的通过所附权利要求中所包含的内容来实现；在从属权利要求中定义了有利的技术特征。

本发明的一个方面是一种用于在生产线上进行装载的方法，其能够从一组N个单独的构件(N>＝2)开始并按一定顺序组装N个单独的构件来生产装配式产品(例如家具)或产品的装配式部件(例如抽屉)。例如，N个构件中的一个单独构件是顶板、背板、底板或两个侧板，以及任选的中间搁板和/或线性导轨和/或加强条，以在生产线的末端构成抽屉或橱柜隔间。

该方法允许最终生产所需的成品部件所需的N个构件以预定序列装载到生产线的入口处，并且包括以下步骤：

-将包含N个构件的构件组分成K个构件子组(例如叠层)，K>＝2，并且以空间序列(例如以行或叠层形式)在空间上布置K个子组，

-使一队列的工件承载器以下面的方式在K个子组前面移动：

·所有工件承载器按顺序到达每个第K子组至少一次，使得在必要时可以从第K个子组中(一次)取出一个构件并将其装载到工件承载器上(例如，当它更接近时)，并且

·所有工件承载器也按顺序到达生产线入口，和

-针对到达(接近)每个第K子组的每个工件承载器，启动或排除从该第K子组装载构件，使得随着队列移动，该队列的连续的工件承载器被装载对应于预定序列的构件，以及

-从所述连续的工件承载器拾取构件并将它们装载到生产线上，从而逐一清空工件承载器。

因此，会按所需序列向生产线供给构件。

换句话说，连续的工件承载器中的每一个到达(接近)每个第K子组，并且在这种情况下，如果所述连续的工件承载器中的构件的最终队列需要这种构件，则决定从该第K子组装载该构件，否则不会从第K子组装载任何构件并且最终将从后续的第K子组装载空的工件承载器。

即使生产效率较低，所述连续的工件承载器也可能不时地包括空的工件承载器。

当该队列的承载器访问所有K个子组时，该队列的连续的工件承载器被逐渐装载对应于预定序列的构件，该装载在连续的工件承载器中的最后一个工件承载器离开最后的第K子组时完成。然后，从连续的工件承载器的队列中拾取构件，将它们按顺序装载到生产线上。

优选地，借助于机器人或机械手、特别是仅专用于每个第K子组的机器人或机械手将该第K子组的构件装载到工件承载器上。也可以为所有K个子组仅提供一个机器人或机械手。

优选地，借助于机器人或机械手从所述连续的工件承载器拾取构件并装载到生产线上。

优选地，如果在每个第K子组处出现的当前工件承载器必须容纳符合预定序列的构件，则该第K子组的机器人或机械手被启动以将构件装载到工件承载器上，或者如果在每个第K子组处出现的当前工件承载器必须不容纳任何构件，则该第K子组的机器人或机械手被控制以执行其他操作(例如设置为暂停)。

尽管该队列可以是一排来回线性移动的工件承载器，但是为了更高的效率和更小的体积，该队列优选地是例如总是沿相同的运动方向在闭合或圆形路径上移动的工件承载器的闭合链。

优选地，每个第K子组由均相同构件的毗连的叠层组成，每个叠层具有相同的高度(和/或相同数量的构件)。

优选地，从每个第K子组的毗连的构件叠层中卸载一个平面的构件并放置在工作区域中，根据需要从工作区域拾取构件以将其装载到工件承载器上。

工作区域可以是专用空间，或者是传送装置的一部分。

更优选地，如果工作区域中存在的构件平面中保留了未使用的构件(因为工件序列不需要它们)，则不是将它们送回仓库，而是将它们放置在临时搁置区域中，并在首次发生使用时被装载到工件承载器上。

优选地，通过直接从存储单元拾取而不需要分成K个子组，将单个且生产线上不大量需要的工件装载到工件承载器上。

本发明的另一方面涉及一种能够执行上述方法的进给设备或装置。该设备被配置为向由串联的多台机器组成的生产线的入口供给预定序列的N个构件，该N个构件是在生产线末端生产所需的成品部件所必需的。该设备包括：

-在空间上(例如按行或叠层)布置成空间序列的K个构件子组(例如叠层)，K>＝2，

-一队列的工件承载器，其可相对于K个子组移动，使得每个工件承载器按顺序到达每个第K子组至少一次并且还到达所述入口。

尽管从K个子组装载和/或朝向生产线卸载可以手动完成，但为了使系统自动化，进给设备优选地包括用于从K个子组(例如一次)拾取构件并将其装载到所述队列的工件承载器上(当工件承载器较近时)的装置或一个或多个机械手。为了提高生产速度，更优选地，在每个第K子组处存在用于从该第K子组拾取的装置或一个或多个机械手。

尽管从队列到生产线的装载可以手动完成，但为了使系统自动化，进给设备优选地包括用于从所述队列的工件承载器拾取容纳在其中的构件并将其装载到生产线上的装置或一个或多个机械手。

所述队列中的每个工件承载器适于一次仅容纳取自单个第K子组的构件(一个或多个)。

尽管用于从第K子组拾取的装置或一个或多个机械手的控制和/或用于从队列的工件承载器拾取并将其装载到生产线上的装置或一个或多个机械手的控制可以手动完成，但为了使系统自动化，进给设备优选地包括用于驱动前述装置或机械手的可编程电子单元。

特别是，为了提高生产速度和效率，更优选地，该设备包括：

-第一装置，或者一个或多个机械手，用于从第K子组拾取构件并将所述构件装载到队列的工件承载器上，

-第二装置，或者一个或多个机械手，用于从队列的工件承载器上拾取构件并将所述构件装载到生产线上，

-电子控制单元，其配置为：

·控制工件承载器的移动，使得它们按顺序到达每个第K子组至少一次并且还按顺序到达生产线的入口，

·驱动第一装置以能够从第K子组拾取构件并将所述构件装载到工件承载器上，

·驱动第二装置以从工件承载器拾取构件并将所述构件装载到生产线上，

·启动或排除从第K子组装载构件，使得随着队列移动，队列的连续的工件承载器被逐渐装载对应于预定序列的构件，并且

·驱动第二装置以从所述连续的工件承载器拾取构件并将它们装载到生产线上，从而逐一清空承载器。

在该设备中，队列包括一排适于线性来回移动的工件承载器。为了更高的效率，该队列优选地包括工件承载器的闭合链，其适于例如总是沿相同的移动方向在闭合或圆形路径上移动。

优选地，在该设备中，每个第K子组都由相同构件的毗连的叠层组成。例如，每个叠层具有相同的高度(和/或相同数量的构件)。

优选地，该设备包括传送装置，该传送装置适于将一叠层的构件和/或每个第K子组从仓库传送到工件承载器的队列。

特别是，该设备包括K个所述传送装置，每个传送装置专用于每个第K子组。

特别是，一个或每个传送装置包括辊子或传送带。

特别是，所述K个传送装置以平行的排布置在工件承载器的队列的前面。特别是，平行的排沿垂直于队列中的工件承载器的线性排的方向布置。

特别是，一个或每个传送装置包括用于工件的临时搁置区域。

特别是，一个或每个传送装置包括：

第一输送装置，

与第一输送装置串连放置的第二输送装置，和

两个机器人或机械手，

一个机器人或机械手放置在第一输送装置与第二输送装置之间，用于将工件从第一输送装置传送到第二输送装置，并且

一个机器人或机械手放置在第二输送装置与队列之间，用于将工件从第二输送装置传送到工件承载器的队列。

更具体地，临时搁置区域靠近第一输送装置设置在第二输送装置上。

优选地，面板是木质的和/或平坦的。

在该设备和方法中，优选地，机械手、机器人和运输装置的活动一般经由软件来控制和调节。

已知的机械手、机器人和输送装置也可以用于该设备和方法中。

在该设备和方法中，例如以预定速率行进的托盘吊线或带可以用作工件队列。

附图说明

更多优点将从下面的描述中变得清楚，下面的描述涉及工件进给设备的优选实施例的示例，其中：

图1示出了进给设备的一种方案，

图2示出了装载台，

图3示出了进给设备的一种方案变型。

图中相同的附图标记指示相同或基本相同的部件。箭头指示物料的移动方向。

具体实施方式

图1的进给器MC放置在生产线LN的入口与仓库ST之间，以向生产线LN供给预定序列的工件。生产线LN由一系列机器80组成，这些机器连续地加工在其入口处装载的工件。仓库ST例如是众所周知的仓库，待加工的工件从该仓库被取出。

进给器MC包括多个装载台10和传送机50。

每个装载台10将堆叠的工件32例如容纳在支承件或托盘30上(参见图2)，支承件或托盘30可在滚轮轨道或导轨12(仅示出其中一些)上移动到仓库ST和从仓库ST移动出来，以将工件连续地带到传送机50。装载台10的数量可以变化，可以有两个或更多个。装载台10在环的一侧排列成一排，生产线LN的入口布置在相对侧。每个装载台10容纳的工件全部相同并且与其他装载台10的工件不同。

传送机50包括工件承载器52的队列，其被驱动而连续移动以到达装载台10和生产线LN。工件承载器52的队列可以例如前后移动，或更有效率地在环形闭环上移动(参见箭头F)。每个承载器52可以容纳装载台10中的一个或多个工件。承载器52彼此间隔开大约与两个装载台10之间的距离一样远，使得当队列沿环移动时，每个承载器52可以在每个装载台10的前面通过。一个或每个工件承载器52可以是例如悬挂式托盘传送器、框架、容器或可夹紧的夹具。

工件首先从装载台10传送到传送机50，然后从传送机50传送到生产线LN。尽管工件的传送可以手动完成，但最好通过使用机器人或机械手14将工件从装载台10传送到传送机50以及使用机器人或机械手16将工件从传送机50传送到生产线LN来使系统更快且更自动化。至少一个专用的机器人或机械手14应当专用于每个装载台10并且一个或多个机器人或机械手16应当专用于生产线LN。

还可以提供能够从一个装载台10移动到另一个装载台的单个机器人或机械手14来服务多个装载台10。

为了便于工件的传送，传送机50优选地配置或驱动为暂时停止，以便让工件承载器52在装载台10附近静止。

现在将使用一个示例来解释进给器MC的工作逻辑，其中存在三个装载台10，为方便起见用10a、10b、10c表示，它们分别容纳工件20、22、24，并且在生产线LN上需要工件序列20-24-24-22-22。在连续的工件承载器52上准备工件序列，为了方便，我们将分别用52a、52b、52c、52d和52e来区分。

工件承载器52a空载到达装载台10a并且机械手14将工件20装载到工件承载器52a上。当工件承载器52的队列随后前进时，工件承载器52a将到达装载台10b和10c，但机械手14不装载任何工件。

工件承载器52b空载到达装载台10a并且机械手14不装载任何工件。然后工件承载器52b继续前进并空载到达装载台10b，并且机械手14在那里不装载任何工件。然后工件承载器52b继续前进并到达装载台10c，在那里机械手14将工件24装载到工件承载器52b上。

工件承载器52c也是如此。

工件承载器52d空载到达装载台10a并且机械手14不装载任何工件。然后工件承载器52d继续前进并空载到达装载台10b，并且机械手14在那里装载工件22。然后工件承载器52d继续前进并到达装载台10c并且机械手14在那里不装载任何工件。

工件承载器52e也是如此。

工件承载器52的队列与该负载一起前进，从而将工件承载器52a、52b、52c、52d、52e带到生产线LN附近，其中机械手16按工件承载器52到达的顺序从工件承载器52拾取工件，从而在生产线LN上形成工件序列20-24-24-22-22。

简而言之，为了用所需序列的工件填充连续的工件承载器52，需要确定哪些连续的工件承载器52必须容纳该序列的工件。然后，每当空的承载器52停在装载台10附近时，仅在工件与针对该承载器52的那个序列的工件相匹配时才将该工件(从该装载台10)装载到该承载器上。换句话说，在每个装载台10处装载在连续的承载器52中形成序列所需的工件。

当连续的工件承载器52中的最后一个工件承载器52离开最后的装载台10时，在连续的工件承载器52上形成期望的工件序列。

一般来说，为了在连续的支承件52上获得所需的工件队列，每个装载台10将其工件装载到需要该/这些工件的支承件52上即可。当经过所有装载台10时，就在连续的支承件52上形成了工件序列。

该工作逻辑例如通过对相应地控制传送机50以及各种机器人和机械手12、14的运动的PLC或计算机进行编程来执行。

图3示出了用MC2指示的设备的一种变型。

这里，在装载台10与传送机50之间，插置有传送机输送装置70，该传送机输送装置配备有用于工件的临时搁置平台72。

机械手14被放置在装置70的一端处并且能够从装载台10拾取一个平面或一层的工件并将其放置在输送装置70上，输送装置70将其朝向机械手74传送(箭头W)。每个输送装置70都在相对端处包括机械手74，用于根据以上所述的逻辑通过从输送装置70取出工件来将工件装载到工件承载器52上。

应当注意的是，这里工件是从输送装置70取出的，而不是直接从装载台10取出的。

在传送机50上的工件序列的组成并不立即需要的工件保留在其中一个输送装置70上的情况下，机械手14将它们移除并暂时将它们放在平台72上，从而使装置70空闲以变更格式或工件。在从装载台10召回其他相同工件之前，放在平台72上的工件将首先被机械手14拾取并重新定位在服务于生产的装置70上。必要时，如果从仓库ST召回特定装载台10比其他装载台需要更多时间，则平台72也可以充当用于工件的缓冲站。

作为一种选择，根据本发明的设备，例如用MC和/或MC2指示的设备，可以包括输送装置90，用于将单独的工件或较小数量的工件运载(参见箭头Q)到传送机50，从仓库ST直接到达而无需从叠层中拾取(即，无需经过装载台10)。在这种情况下，输送装置90直接向机械手74供应，机械手74将工件装载到工件承载器52上。

同样，对于图3的设备，可以提供能够从一个装载台10移动到另一装载台的单个机器人或机械手14来服务多个装载台10。还可以提供能够从一个装置70、90移动到另一个装置的单个机器人或机械手74来服务多个装置70。

在根据本发明的设备中，优选地，机械手、机器人和/或输送装置的活动通常经由软件以电子方式进行控制和调节。

根据本发明的进给设备可通过以下选择来进一步改进。

传送机50可以具有并行行进的多个层级或“平面”的工件承载器52，以增加输送能力。

为了便于机器人或机械手14的抓握，支承件或托盘30上的工件32布置在毗连的叠层上。

此外，优选地，机器人或机械手18(例如，使用吸盘)从这些叠层中拾取一层工件并将它们放置在临时区域中，机器人或机械手14将从该临时区域拾取它们并将它们装载到传送机50上。

为了最大限度地降低不正确工件的风险，每个支承件30都包括标识件，该标识件在到达目标装载台10之前由读取装置读取。

当装载台10不再有工件时，相应的装载台返回到仓库ST以进行重新装载并被装满的装载台或支承件30替换。为此目的，一个或每个装载台或支承件30是可移动的和/或机动化的。

可能会发生这样的情况：在进行多次循环后在一个装载台(这里称为装载台10x)中只剩下很少工件，而这些工件不会在近期的序列中使用。如果需要容纳比装载台10x所具有的工件更多的工件的工件序列，则装载台10x就有造成生产线LN停机的风险(因为需要等待来自仓库ST的已装载的支承件30的到来)。

为了避免该问题，进给器的逻辑设想尽快将装载台10x中的剩余的很少工件装载到支承件52上。因此，可从装载台10x中清除空的支承件30并用装满相同或不同工件的支承件替换。

Claims (10)

1.一种用于在生产线上进行装载的方法，该方法能够从一组N个单独的构件开始并且按照一定顺序装配所述N个单独的构件来生产装配式产品，N>＝2，该方法包括以下步骤：

将包含N个构件的组分成构件的K个子组，K>＝2，

将所述K个子组在空间上布置成空间序列，

使一队列的工件承载器在所述K个子组前面移动，使得所有工件承载器按顺序到达每个第K子组至少一次，以便在必要时能够从第K子组获取一个构件并将该构件装载到所述工件承载器上，并且所有工件承载器也按顺序到达生产线入口，并且

针对到达每个第K子组的每个工件承载器，启动或排除从该第K子组装载构件，使得随着所述队列移动，所述队列的连续的工件承载器被逐渐装载对应于预定序列的构件，以及

从所述连续的工件承载器拾取构件并将它们装载到生产线上，从而逐一清空工件承载器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过机器人或机械手将构件从每个第K子组装载到工件承载器上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过机器人或机械手从所述连续的工件承载器拾取构件并将所述构件装载到生产线上。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，如果在每个第K子组处出现的当前工件承载器必须容纳符合预定序列的构件，则所述第K子组的机器人或机械手被启动以将构件装载到工件承载器上，或者如果在每个第K子组处出现的当前工件承载器必须不容纳任何构件，则所述第K子组的机器人或机械手被控制以执行其他操作。

5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，每个第K子组包括相同构件的毗连的叠层，每个叠层具有相同的高度，从每个第K子组的构件的毗连的叠层卸载一层构件并放置在工作区域中，从所述工作区域拾取它们并装载到工件承载器上。

6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，如果构件保持未使用，则将它们放置在临时搁置区域中，并在首次发生使用时装载到工件承载器上。

7.一种进给设备，该设备配置为向由串联的多台机器组成的生产线的入口供给预定序列的N个构件，所述N个构件用于在生产线的末端生产所需的成品部件，所述设备包括：

-在空间上布置成空间序列的构件的K个子组，K>＝2，

-一队列的工件承载器，其能够相对于所述K个子组移动，使得每个工件承载器按顺序到达每个第K子组至少一次并且还到达所述入口，

-第一装置，或者一个或多个机械手，用于从第K子组拾取构件并将所述构件装载到所述队列的工件承载器上，

-第二装置，或者一个或多个机械手，用于从所述队列的工件承载器上拾取构件并将所述构件装载到生产线上，

-电子控制单元，其配置为：

·控制所述工件承载器的移动，使得它们按顺序到达每个第K子组至少一次并且还按顺序到达生产线的入口，

·驱动所述第一装置以能够从第K子组拾取构件并将所述构件装载到工件承载器上，

·驱动所述第二装置以从工件承载器拾取构件并将所述构件装载到生产线上，

·启动或排除从第K子组装载构件，使得随着所述队列移动，所述队列的连续的工件承载器被逐渐装载对应于预定序列的构件，以及

·驱动所述第二装置以从所述连续的工件承载器拾取构件并将它们装载到生产线上，从而逐一清空承载器。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述队列包括适于在闭合路径或圆形路径上移动的工件承载器的闭合链。

9.根据权利要求7或8所述的设备，其中，每个第K子组包括相应的传送装置，

这样的K个传送装置以平行排的形式布置在所述工件承载器的队列的前面。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，一个或每个传送装置包括第一输送装置和与所述第一装置串连放置的第二输送装置，并且包括两个机器人或机械手，

一个机器人或机械手放置在所述第一输送装置与所述第二输送装置之间，用于将构件从所述第一输送装置传送到所述第二输送装置，并且

一个机器人或机械手放置在所述第二输送装置与所述队列之间，以将构件从所述第二输送装置传送到所述工件承载器的队列。