SE517131C2

SE517131C2 - Production Cell

Info

Publication number: SE517131C2
Application number: SE0002903A
Authority: SE
Inventors: Ari Niemelae
Original assignee: Jot Automation Oy
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 2000-08-15
Publication date: 2002-04-16
Also published as: FI980440A0; DE19982903T1; WO1999043462A1; SE0002903D0; SE0002903L; AU2626599A; FI980440A

Abstract

The invention relates to a production cell comprising a frame (1), a thereto attached production apparatus (2), such as a robot, and a control unit (3) for controlling the production apparatus (2). In order to facilitate and speed up the changes to be performed for the production cell, the production cell comprises at least two alternative actuator modules (8), both of which being provided with actuators needed for a particular production stage, said frame (1) and said at least two actuator modules (8) being provided with first locator elements (7, 9) controlling the actuator module mounted to the frame (1) into a predetermined position regarding the frame (1), and a first interface (13) being arranged to the frame (1) for connecting the actuators of the actuator module (8) mounted to the frame (1) to the control unit (3), whereby the control unit (3) controls the production apparatus (2) and the actuators of the actuator module (8) mounted to the frame (1) to co-operate.

Description

15 20 25 30 35 517 151 2 re och snabbare sätt än produktionsceller enligt teknikens ståndpunkt. Detta mål uppnås med en produktionscell enligt uppﬁnningen, som är kännetecknad av att produktionscellen uppvisar åtminstone två alternativa manöverdonmo- duler, vilka båda är försedda med manöverdon för ett bestämt produktions- steg, att ramen och de åtminstone två manöverdonmodulerna är försedda med första lokaliseringselement som styr manöverdonmodulen monterad i ra- men till en förutbestämd position gentemot ramen, och att ett första gränssnitt är anordnat i ramen för anslutning av manöverdonen i manöverdonmodulen monterad i ramen till styrenheten, varvid styrenheten styr produktionsappara- ten och manöverdonen i manöverdonmodulen monterad i ramen för att de skall samarbeta för genomförande av det produktionssteg som skall utföras i produktionscellen. 15 20 25 30 35 517 151 2 faster and faster way than production cells according to the prior art. This object is achieved with a production cell according to the invention, which is characterized in that the production cell has at least two alternative actuator modules, both of which are provided with actuators for a specific production stage, that the frame and the at least two actuator modules are provided with first locating elements which control the actuator module mounted in the frame to a predetermined position relative to the frame, and that a first interface is arranged in the frame for connecting the actuators in the actuator module mounted in the frame to the control unit, the control unit controlling the production apparatus and the actuators in the actuator module mounted in the frame to shall cooperate for the execution of the production step to be performed in the production cell.

Uppﬁnningen baserar sig pà idén att Standardisering av formen hos produktionscellens ramar och sammansättning av de manöverdon som an- vänds i produktionscellen till utbytbara manöverdonmoduler betydligt under- lättar ändringen av produktionscellen och gör den snabbare. Alla manöverdon i produktionscellen kan då bytas ut samtidigt genom att byta ut hela manöver- donmodulen. Då produktionscellens ram och manöverdonmoduler är försedda med lokaliseringselement, kan manöverdonmodulerna monteras direkt till en korrekt position i ramen, vilket garanterar att de vid programmering av produk- tionsapparaten antagna positionerna av manöverdonen är korrekta. På detta sätt undviks behovet av att utföra ett separat teststeg. Kompatibiliteten mellan manöverdonen och produktionsapparaten kan också garanteras genom att ansluta manöverdonen genom gränssnittet i ramen till produktionsapparatens styrenhet. Samma styrenhet styr således både manöverdonet och produk- tionsapparaten. Manöverdonmodulen kan också vara försedd med en speciﬁk styrenhet. Produktionsapparatens styrenhet sköter dock om styrningen på högsta nivå, vilket garanterar kompatibiliteten mellan produktionsapparaten och manöverdonen.The invention is based on the idea that Standardization of the shape of the production cell's frames and assembly of the actuators used in the production cell into replaceable actuator modules significantly facilitates the change of the production cell and makes it faster. All actuators in the production cell can then be replaced at the same time by replacing the entire actuator module. When the frame of the production cell and actuator modules are provided with locating elements, the actuator modules can be mounted directly to a correct position in the frame, which guarantees that the positions of the actuators assumed when programming the production apparatus are correct. In this way, the need to perform a separate test step is avoided. The compatibility between the actuators and the production apparatus can also be guaranteed by connecting the actuators through the interface in the frame of the control unit of the production apparatus. The same control unit thus controls both the actuator and the production apparatus. The actuator module can also be equipped with a specific control unit. However, the control unit's control unit handles the control at the highest level, which guarantees the compatibility between the production unit and the actuators.

I en föredragen utföringsform av produktionscellen enligt uppﬁn- ningen uppvisar de åtminstone två manöverdonmodulerna ett minnesorgan, i vilket är lagrade data som behövs för identiﬁering av manöverdonmodulerna.In a preferred embodiment of the production cell according to the invention, the at least two actuator modules have a memory means, in which are stored data needed for identification of the actuator modules.

Därvid uppvisar styrenheten medel för identiﬁering av manöverdonmodulen på basis av de data som är lagrade i' minnesorganet, då manöverdonmodulen är ansluten till styrenheten, och medel för återsökning av ett program lagrat i detta minne beträffande den identiﬁerade manöverdonmodulen och för styr- 10 15 20 25 30 35 517 131 3 ning av produktionsapparaten och manöverdonen i manöverdonmodulen en- ligt detta program. Denna utföringsform enligt uppﬁnningen gör att ett utbyte av manöverdonmodulen i produktionscellen sker ännu snabbare. Eftersom styrenheten kan identiﬁera manöverdonmodulen självständigt och för den återsöka ett program lagrat tidigare i minnet, förutsätter utbytet av manöver- donmodulen inga programmeringsàtgärder då manöverdonmodulen byts ut.Thereby, the control unit has means for identifying the actuator module on the basis of the data stored in the memory means, when the actuator module is connected to the control unit, and means for retrieving a program stored in this memory regarding the identified actuator module and for the controller. 30 35 517 131 3 production of the production apparatus and the actuators in the actuator module according to this program. This embodiment according to the invention means that a replacement of the actuator module in the production cell takes place even faster. Since the control unit can identify the actuator module independently and retrieve a program stored earlier in the memory, the replacement of the actuator module does not require any programming measures when the actuator module is replaced.

Därför räcker det att montera manöverdonmodulen i ramen och att ansluta den till styrenheten, varefter produktionscellen är färdig för ett nytt arbetsske- de.Therefore, it is sufficient to mount the actuator module in the frame and to connect it to the control unit, after which the production cell is ready for a new work phase.

De föredragna utföringsformerna av produktionscellen enligt upp- ﬁnningen beskrivs i osjälvständiga patentkrav 2 - 3. i I det följande kommer uppfinningen att beskrivas utförligare medelst exempel med hjälp av en föredragen utföringsform genom att hänvisa till de bifogade ritningarna, där figur 1 visar en produktionscell, innan en manöverdonmodul och en transportör monteras, och figur 2 visar en produktionscell färdig att användas.The preferred embodiments of the production cell according to the invention are described in dependent claims 2 to 3. In the following, the invention will be described in more detail by way of example by means of a preferred embodiment by referring to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a production cell, before an actuator module and a conveyor are mounted, and Figure 2 shows a production cell ready for use.

Figur 1 visar en produktionscell, innan en manöverdonmodul och en transportör monteras. Produktionscellen i ﬁgur 1 uppvisar en ram 1, en fyrdi- mensionell produktionsapparat 2 fäst däri, som kan bestå av en robot (roboten kan alternativt också vara till exempel tvà- eller tredimensionell). För styrning av roboten 2 är en styrenhet 3 försedd med ett minne 4 anordnad i ramen. Ett användargränssnitt 5 är också anslutet till styrenheten 3.Figure 1 shows a production cell, before an actuator module and a conveyor are mounted. The production cell in Figure 1 has a frame 1, a four-dimensional production apparatus 2 attached thereto, which may consist of a robot (the robot may alternatively also be, for example, two- or three-dimensional). For controlling the robot 2, a control unit 3 is provided with a memory 4 arranged in the frame. A user interface 5 is also connected to the control unit 3.

En fri yta 6 är anordnad på ramen 1 för mottagning av manöverdon för produktionscellen. Lokaliseringselement 7, som i ﬁgur 1 utgörs av tappar, utskjuter från nämnda yta. En manöverdonmodul 8, som skall monteras i ra- men, uppvisar också lokaliseringselement 9 (öppningar i ﬁgur 1), som är mot- stycken till Iokaliseringselementen 7 i ramen 6. Styrd av lokaliseringselemen- ten kan manöverdonmodulen 8 monteras noggrant i en förutbestämd position på ramens 1 yta 6.A free surface 6 is arranged on the frame 1 for receiving actuators for the production cell. Locating element 7, which in 1 gur 1 consists of pins, protrudes from said surface. An actuator module 8, which is to be mounted in the frame, also has locating elements 9 (openings in Figure 1), which are counterparts to the locating elements 7 in the frame 6. Controlled by the locating elements, the actuating module 8 can be carefully mounted in a predetermined position on ramens 1 yta 6.

En transportör med tillbehör (såsom stoppare, centreringselement och nedre anslag) monteras också på ramens 1 yta 6. För detta ändamål är andra lokaliseringselement 11 anordnade på ytan 6. Transportören kan såle- des monteras noggrant i en förutbestämd position pà ytan 6 styrd av lokalise- ringselementen 11 på ramen 1 och Iokaliseringselementen 12 på transportö- ren. ...n 10 15 20 25 30 35 s 1 7 131 ;II=;I.; 4 Därför är det mycket enkelt att montera transportören 10 och manö- verdonmodulen 8 i ramen 1, eftersom deras läge bestäms direkt av lokalise- ringselementens position. Då transportören 10 och manöverdonmodulen 8 har lyfts på sin plats på ytan 6, kan de fästas på plats med endast ett par skruvar, som hindrar dem från att röra sig då produktionscellen används.A conveyor with accessories (such as stoppers, centering elements and lower stops) is also mounted on the surface 6 of the frame 1. For this purpose, other locating elements 11 are arranged on the surface 6. The conveyor can thus be mounted accurately in a predetermined position on the surface 6 controlled by the ring elements 11 on the frame 1 and the locating elements 12 on the conveyor. ... n 10 15 20 25 30 35 s 1 7 131; II =; I .; Therefore, it is very easy to mount the conveyor 10 and the actuator module 8 in the frame 1, since their position is determined directly by the position of the locating elements. When the conveyor 10 and the actuator module 8 have been lifted into place on the surface 6, they can be fixed in place with only a pair of screws, which prevent them from moving when the production cell is used.

Ett gränssnitt 13 är anordnat i ramen 1. Efter det att manöverdon- modulen 8 monterats på plats, ansluts gränssnittet 13 till ett motstycke 14 (som visas i ﬁgur 2) i manöverdonmodulen. Manöverdonen i manöverdonmo- dulen 8 kan således anslutas till produktionscellens styrenhet 3. På motsva- rande sätt uppvisar ramen 6 ett gränssnitt 15, som är anslutet till ett motstycke 16 i transportören. Transportören är således också ansluten till styrenheten 3.An interface 13 is arranged in the frame 1. After the actuator module 8 has been mounted in place, the interface 13 is connected to a counterpart 14 (shown in Figure 2) in the actuator module. The actuators in the actuator module 8 can thus be connected to the control unit 3 of the production cell. Correspondingly, the frame 6 has an interface 15, which is connected to a counterpart 16 in the conveyor. The conveyor is thus also connected to the control unit 3.

Alla elektriska kopplingari manöverdonmodulen respektive transportören kan därför utföras medelst ett enda gränssnitt. Manöverdonmodulen 8 kan uppvisa en speciﬁk styrenhet för styrning av manöverdonen däri, men det är styren- heten 3 i produktionsapparaten som sköter om styrningen på högsta nivå, vil- ket garanterar produktionsapparatens 2 och manöverdonens kompatibilitet.All electrical connections in the actuator module and the conveyor, respectively, can therefore be performed by means of a single interface. The actuator module 8 may have a specific control unit for controlling the actuators therein, but it is the control unit 3 in the production apparatus which handles the control at the highest level, which guarantees the compatibility of the production apparatus 2 and the actuators.

Om det till exempel behövs tryckluft i manöverdonmodulen 8 och/eller transportören, kan ramen 6 uppvisa ett gränssnitt till en tryckluftskäl- la. Därvid är manöverdonmodulen och/eller transportören försedd med en tryckluftsslang, som fästs i gränssnittet i ramen. Därför behöver inga ledning- ar/slangar anslutas till manöverdonet eller transportören utifrån produktions- cellen, i stället dras alla ledningar/slangar som skall anslutas till transportören eller manöverdonmodulen från produktionscellens ram.For example, if compressed air is needed in the actuator module 8 and / or the conveyor, the frame 6 can have an interface to a compressed air source. In this case, the actuator module and / or the conveyor is provided with a compressed air hose, which is fastened in the interface in the frame. Therefore, no wires / hoses need to be connected to the actuator or conveyor based on the production cell, instead all wires / hoses to be connected to the conveyor or actuator module are routed from the frame of the production cell.

Figur 2 visar en produktionscell färdig att användas. l figur 2 är ma- növerdonmodulen 8 och transportören 10 enligt ﬁgur 1 monterade och fästa på plats i ramen 1. Därtill är alla ledningar och slangar som behövs anslutna till dem. Då aktiverar produktionscellens användare produktionscellens styrenhet 3 medelst ett användargränssnitt 5.Figure 2 shows a production cell ready for use. In figure 2, the actuator module 8 and the conveyor 10 according to ﬁ figure 1 are mounted and fastened in place in the frame 1. In addition, all the cables and hoses that are needed are connected to them. Then the user of the production cell activates the control cell 3 of the production cell by means of a user interface 5.

Då produktionscellens styrenhet 3 har aktiverats, identifierar den först den manöverdonmodul 8 som är monterad däri. l detta fall uppvisar varje manöverdonmodul 8, 18, 28, 38 som kan monteras i ramen 1 ett minnesorgan (till exempel i motstycket, dvs. kabelförbindningen 14), i vilket är lagrad en identiﬁerare avsedd för identiﬁering av manöverdonmodulen. Styrenheten 3 läser således identíﬁeraren från manöverdonmodulen 8.When the control cell 3 of the production cell has been activated, it first identifies the actuator module 8 mounted therein. In this case, each actuator module 8, 18, 28, 38 which can be mounted in the frame 1 has a memory means (for example in the counterpart, i.e. the cable connection 14), in which is stored an identifier intended for identifying the actuator module. The control unit 3 thus reads the identifier from the actuator module 8.

Då styrenheten har identifierat manöverdonmodulen 8, återsöker den från minnet 4 det program som är lagrat där för nämnda manöverdonmo- 10 15 20 25 30 35 517151 5 dul. Transportören 10 kan också uppvisa ett motsvarande minne medelst vil- ket styrenheten 3 identiﬁerar transportören. Produktionscellen är således fär- dig att användas så snart som dess styrenhet 3 har återsökt det korrekta pro- grammet från minnet 4. Då är styrenheten 3 färdig att börja styra produktions- apparaten 2, manöverdonen i manöverdonmodulen 8 (till exempel genom den specifika styrenheten i manöverdonmodulen) och transportören 10 såsom programmerat för genomförande av det produktionssteg som bestämts av programmet. Ingen separat testsekvens behövs, eftersom lokaliseringsele- menten noggrant bestämt manöverdonens och transportörens positioner och produktionen kan påbörjas omedelbart.When the control unit has identified the actuator module 8, it retrieves from the memory 4 the program stored there for the said actuator module 5. The conveyor 10 can also have a corresponding memory by means of which the control unit 3 identifies the conveyor. The production cell is thus ready for use as soon as its control unit 3 has retrieved the correct program from the memory 4. Then the control unit 3 is ready to start controlling the production apparatus 2, the actuators in the actuator module 8 (for example through the specific control unit in actuator module) and the conveyor 10 as programmed to perform the production step determined by the program. No separate test sequence is required, as the locating elements carefully determined the positions of the actuators and the conveyor and production can begin immediately.

Figur 2 visar en ställning 19, på vilken är anordnade tre alternativa manöverdonmoduler 18, 28, 38, som alla kan monteras i produktionscellens ram 1 genom att använda en gaﬁeltruck 17. Alla dessa produktionsmoduler uppvisar motstycken 14, i vilka är lagrade data, medelst vilka styrenheten 3 kan identifiera dem och därefter för modulerna återsöka ett program lagrat i minnet. På motsvarande sätt kan det ﬁnnas ett ﬂertal transportörer, för trans- portering av produkter av olika former till exempel.Figure 2 shows a stand 19, on which are arranged three alternative actuator modules 18, 28, 38, all of which can be mounted in the frame 1 of the production cell by using an electric truck 17. All these production modules have counterparts 14, in which data are stored, by means of which the control unit 3 can identify them and then for the modules retrieve a program stored in the memory. Correspondingly, there can be a number of conveyors, for transporting products of various shapes, for example.

Manöverdon anordnade i manöverdonmodulerna kan i princip bestå av vilka som helst manöverdon enligt teknikens ståndpunkt. Till exempel: - en fräsare som används för att lösgöra kretskort fästa i varandra i en panel, som transportören för till produktionscellen, - en dekalfästningsanordning, som fäster en dekal på det kretskort som transportören för till produktionscellen, - en komponentmonteringsanordning, som monterar elektriska komponenter på det kretskort som förs till produktionscellen.Actuators arranged in the actuator modules can in principle consist of any actuators according to the prior art. For example: - a cutter used to detach circuit boards attached to each other in a panel carried by the conveyor to the production cell, - a decal fastening device which attaches a decal to the circuit board carried by the conveyor to the production cell, - a component mounting device which assembles electrical components on the circuit board fed to the production cell.

Manöverdonmodulerna kan också uppvisa verktygsutrymmen för produktionsapparaten 2. Produktionsapparaten 2 kan således i verktygsut- rymmet i manöverdonmodulen söka efter ett verktyg avsett för ett bestämt produktionssteg och returnera verktyget efter arbetsskedet.The actuator modules can also have tool spaces for the production apparatus 2. The production apparatus 2 can thus search in the tool space in the actuator module for a tool intended for a specific production step and return the tool after the working stage.

Produktionscellen enligt uppfinningen möjliggör ett genomförande av nya produktionssteg inom en mycket kort tid. Genom att i produktionsceller använda standardramar 1 kan ett nytt arbetsskede lätt ”inledas” i någon annan produktionscell, eller testcell, än den där den egentliga produktionen kommer att äga rum. De manöverdon som behövs för det nya produktionssteget sam- mansätts sedan till en ny manöverdonmodul, som monteras i testcellen, där den programmering och testning utförs som förutsätts av arbetsskedet. Då det 10 517 131 6 nya produktionssteget fungerar tillfredsställande i testcellen, kan den nya ma- növerdonmodulen monteras i den egentliga produktionscellen. Då lagras ock- så det program som förverkligats i testcellen i det minne som anordnats vid produktionscellens styrenhet. Eftersom produktionscellens och testcellens ram och produktionsapparaten är identiska, kan produktionen i produktionscellen påbörjas omedelbart därefter. Produktionscellen har således ”stått” för en mycket kort tid trots ett fullständigt nytt produktionssteg eller en fullständigt ny produkt.The production cell according to the invention enables the implementation of new production steps in a very short time. By using standard frames 1 in production cells, a new work phase can easily be "started" in any other production cell, or test cell, than the one where the actual production will take place. The actuators needed for the new production step are then assembled into a new actuator module, which is mounted in the test cell, where the programming and testing performed by the work phase is performed. Since the new production stage functions satisfactorily in the test cell, the new actuator module can be mounted in the actual production cell. Then the program realized in the test cell is also stored in the memory arranged at the control cell of the production cell. Since the frame of the production cell and the test cell and the production apparatus are identical, production in the production cell can be started immediately thereafter. The production cell has thus "stood" for a very short time despite a completely new production step or a completely new product.

Det är förståeligt att beskrivningen ovan och de tillhörande ritning- arna är avsedda att endast åskådliggöra uppﬁnningen. Olika variationer och modifikationer av uppﬂnningen kommer att vara uppenbara för fackmannen utan att avvika från uppfinningens skyddsomfång och anda anförda i de bifo- gade patentkraven. . n... » . - - .-It is understandable that the description above and the accompanying drawings are intended to illustrate the invention only. Various variations and modifications of the invention will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention as set forth in the appended claims. . n ... ». - - .-

Claims

10 15 20 25 30 35 517 131 7 PATENT REQUIREMENTS

A production cell having a frame (1), a production apparatus (2), such as a robot, attached thereto, a memory (4), in which a program for controlling the production apparatus (2) is stored, and a control unit (3) for controlling the production apparatus (2) according to the program stored in the memory (4), characterized in that the production cell has at least two alternative actuator modules (8, 18, 28, 38), both of which are provided with actuators for a specific production step, that the frame (1) and the at least two actuator modules (8, 18, 28, 38) are provided with the first locating element (7, 9) which controls the actuator module (8, 18, 28, 38) mounted in the frame (1). ) to a predetermined position relative to the frame (1), and I that a first interface (13) is arranged in the frame (1) for connecting the actuators in the actuator module (8, 18, 28, 38) mounted in the frame (1) to the control unit (3), wherein the control unit (3) controls the production apparatus (2) and the actuators in the actuator module (8, 18, 28, 38) mounted framework (1) for them to cooperate in carrying out the production step to be performed in the production cell.

Production cell according to claim 1, characterized in that the production cell has at least two alternative conveyors (10) for transporting parts to be processed in the production cell to and / or from the production cell, that the frame (1) and the at least two conveyors ( 10) are provided with second locating elements (11, 12), which guide the conveyor mounted in the frame to a predetermined position relative to the frame (1), and that a second interface (15) is arranged in the frame (1) for connecting the conveyor mounted in the frame (1) of the control unit (3), the control unit (3) controlling the conveyor (10), the production apparatus (2) and the actuators in the actuator module (8, 18, 28, 38) mounted in the frame (1) to they shall cooperate in carrying out the production step to be carried out in the production cell.

Production cell according to claim 1 or 2, characterized in that the at least two actuator modules (8, 18, 28, 38) have a memory means in which stored data needed for identification are stored. of the actuator modules (8, 18, 28, 38), that the control unit (3) has means for identifying the actuator module (8, 18, 28, 38) on the basis of the data stored in the memory means, when the actuator module (8 , 18, 28, 38) is connected to the control unit (3), and that the control unit (3) has means for retrieving a program stored in said memory (4) regarding the identified actuator module (8, 18, 28, 38) and for controlling the production apparatus (2) and the actuators in the actuator module (8, 18, 28, 38) according to said program.