制造设备和制造方法与流程

本发明涉及具有独立权利要求的前序部分所述特征的一种制造设备和一种制造方法。

背景技术

从实践中已知，在准备区域中准备好工件并通过传送装置运输到制造区域，其中，在执行制造工艺之前在制造区域的工位处检查工件的类型和位置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种改进的制造技术。

本发明的目的通过独立权利要求中的特征来实现。

根据本发明的制造技术，即制造设备和制造方法，具有各种优点。

为在准备区域、特别是其装载区域和制造区域之间的被运输工件设置检查站并在那里执行工件检查的优点在于：可以减轻制造区域的检查任务，并且能够更好地利用制造工艺的可用工作周期。该检查技术可以与制造区域分开并在必要情况下与其保持距离。根据发明的一方面，工件检查可以在工件进入制造区域之前进行。此外，对于来自准备区域或装载区域的所有工件来说，工件检查可以集中在一个或多个检查站进行。

准备区域、特别是其装载区域和制造区域可以是空间分离的。此外，还可以是功能分离的。

制造设备可以具有仅一个或几个检查站。为此，检查站可以具有特别是高质量的检查装置，这有利于检查的质量和速度。

对工件的检查特别是可以在运输以及其运动通过检查站期间进行。检查站的速度和工作效率可以被优化。高的检查容量反过来允许降低所需检查站的数量和布置。

具有传送装置的制造设备是特别有利的，该传送装置具有多个传送器，每个传送器分别具有一用于限定地接纳多个相同或不同的工件的负载接收装置。这样的工件特别可以是车身部件。工件可以是相同类型的，或者是类似的并在这种情况下区别其类型。这特别是对于用于车辆车身的制造设备特别有利，据此可以有利地将不同的车身类型自由组合地制造。类型差异可能存在于多个方面，例如，车身(2门或4门的、敞篷车、轿车等)，针对不同发动机功率的和车辆重量等的调整。

检查技术，即检查站和检查方法，可以被布置和设计为，检查负载接收装置上的待运输工件的类型、位置和完整性(简称tlv)。这特别适用于负载接收装置接收并运输多个相同或不同工件的情况。工件可提前在准备区域中被分拣。

通过该检查技术可以确保只有正确的tlv装配的工件才能进入到制造区域中，特别是那里的制造站中。此外，可相应地通知制造区域。tlv配件的供应，特别是在具有负载接收装置的传送器上，将降低制造区域中故障风险。通过尽可能地消除制造区域中、特别是制造站中的tlv控制，能够节约成本并减少干扰。这种消除也有利于制造区域、特别是制造站的变通。此外，工件检查和tlv控制可以在在制造区域之外的检查站上在无干扰轮廓的情况下进行。检查站可以被设计为通用的并允许检查不同的工件。这使得在制造设备中加工的工件能够变通和改变并节约成本。此外，还能够使新的工件、特别是车身类型和部件类型快速地集成于制造设备和制造方法中。特别是还通过检查站的离线编程，能够减少调试时间和成本。

负载接收装置可以根据在各种类型灵活的工件加以调整。另外，适宜的是将负载接收装置分别可拆卸地设置在传送器上。传送器可以被构造为通用的，并允许根据需要与负载接收装置装配在一起。这可以在准备区域中进行。还可以在准备区域中为负载接收装置装载工件。优选地，检查技术直接被布置在准备区域之后。在这种情况下，准备站可以位于预先给定的用于传送器的传送路径上。

检查技术包括用于tlv检查的探测和检测技术，特别是具有相应适合的传感器。工件的类型可以例如通过形状和尺寸来检测。在检查时，所运输的工件的类型或形状、位置和完整性的实际检测结果在检查站中或者在外部被分析并被传达，特别是告知制造区域。制造过程可以基于这些信息而快速和安全地进行。特别是还可以在制造区域中在到来的工件上进行过程技术的适配和可能的改装。

这样的通信可以按照不同的方式完成，例如，通过在传送器上和/或负载接收装置上夹带的和包含检查结果的数据载体。替代地或附加地，通信可以通过其它的数据传输路径进行，例如有线的或无线的。在这种情况下，检查站的通信可以通过设备控制器并从那里通过制造区域、特别是那里的各个相关制造站进行。替代地，检查站与制造区域或相关的制造站之间也可以进行直接通信。

在从属权利要求中给出了本发明的其它优选的设计方案。

除了权利要求之外，根据本发明的制造技术还可以具有以下任意组合的特征。

传送装置的传送器的负载接收装置可以适配于所接收的各种类型灵活的工件。

负载接收装置可以可拆卸地布置在传送装置的传送器上。

可单独控制的传送器可以在传送装置的传送路径的网络中沿着可自由编程的传送轨迹运行。

制造设备的检查站的检查装置可以与设备控制器连接，并且可以传输检查结果和/或在检查时所检测到的工件的实际值。

检查站的检查装置可以具有用于工件的存在和形状、特别是高度轮廓的探测装置。

在负载接收装置上可以设置位置传感器。位置传感器可以通过探测装置来检测。为此，其可以被构造和设置为可相应检测的。

制造设备的准备区域的装载区域可以包括一装载装置，用于向传送装置、特别是负载接收装置装载所分拣的工件。

制造设备的准备区域可以具有用于传送器的仓库和用于负载接收装置的仓库。

制造设备的制造站可以岛状地、特别是成矩阵地设置。制造站可以被传送路径包围。

制造设备的制造站可以具有位于内部的工位，该工位具有制造装置和站控制器，该站控制器包括多个类型专用的控制程序。

附图说明

在附图中示例性和示意性地示出了本发明。其中：

图1以示意图示出了具有准备区域和制造区域以及检查站的制造设备；

图2和图3示出了检查站的侧视图和俯视图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于工件(9，10，11)的制造设备(1)和一种对应的制造方法。本发明还涉及一种用于工件(9，10，11)的检查站(6)和一种检查方法。

工件(9，10，11)可以是任何类型和尺寸。它们可以是单件式的或多件式的。其优选是车辆车身的车身部件。制造设备(1)例如用于车辆车身的焊装。

工件(9，10，11)可以是相同的或不同的。其差异可以是根本性的，例如在类型和尺寸方面都存在。另一方面也可以是渐进的差异，例如类型差异，特别是在车身部件中。在这种情况下，多个工件(9，10，11)是彼此类似的，在此，它们例如是车辆车身的侧壁，并且在车辆类型方面是不同的，例如两门或四门的轿车、敞篷车、大篷车等。

制造设备(1)是自动化的。根据图1，其具有一用于工件(9，10，11)的准备区域(2)，一制造区域(3)以及一传送装置(4)。制造设备(1)还可以包括设备控制器(7)和所需要的其它组件。在制造设备(1)中执行自动制造过程。

制造区域(3)具有一个或多个制造站(12)，在此示例性地详细示出了其中一个及其组件。在自动化制造过程中，一个或多个工件(9，10，11)可以按照制造步骤的顺序通过不同的制造工艺进行加工。例如，制造步骤是在多个制造站(12)中通过对工件(9，10，11)的相应中间运输被依次执行的。替代地，这些制造步骤也可以在单个制造站(12)中进行。

制造过程可以涉及不同的技术，例如接合、特别是焊接，钎焊或粘接，材料的涂覆和去除，热处理，成型，切削加工，组装和装配操作等，还可以涉及相同或不同工件(9，10，11)、特别是工件类型的制造过程。开始时分开的工件(9，10，11)可以接合成一个或多个组合件。

传送装置(4)具有多个传送器(20)和一由传送路径(5)组成的网络，传送器(20)沿着传送路径运动。传送器(20)是可单独控制的，并且在传送路径网中沿着可自由编程的传送轨迹运动。传送器(20)可以按照任何适宜的方式设计。优选地，将运输件设计为自主的、落地式的、无人驾驶的运输车辆(agv或ftf)。

传送器(20)各自承载一负载接收装置(21)，该负载接收装置被设计用于限定地接纳一个或多个工件(9，10，11)。优选限定地接纳多个相同或不同的、特别是类型灵活的工件(9，10，11)。这种限定的接纳意味着：负载接收装置(21)上的工件(9，10，11)的数量和身份以及布置和位置或方向是被预先给定的。这可以归入类型、位置和完整性(tlv)的术语下。

负载接收装置(21)可以可拆卸地布置在各个传送器(20)上。它们可以根据要求被取下并更换。在这种情况下，负载接收装置(21)在每个传送器(20)上具有限定的、安全的和可再现的布置。负载接收装置(21)可以适配于各个类型灵活的工件(9，10，11)。其在准备区域(2)中与各个预先给定的工件(9，10，11)装配在一起。

准备区域(2)具有包括用于工件(9，10，11)的仓储区域(31)的分拣区域(28)和用于将工件(9，10，11)装载或装配给负载接收装置(21)的装载区域(29)。这种分拣和装载或装配可以全自动地进行。为此，可以在装载区域(29)中设置可编程的装载装置(30)。该装载装置可以具有例如一个或多个装载机器人，它们可选地配备有附加轴，特别是线性行驶轴。传送路径(5)被引入准备区域(2)中并被引出。

传送器(20)可以储存在仓库(26)中，负载接收装置(27)可以储存在另一仓库(27)中。仓库(26，27)可以布置在准备区域(2)中或其它合适的位置上。此外还存在一更换装置，以便根据需要为优选通用设计的传送器(20)配备各自需要的并优选适配的负载接收装置(21)，并在必要的情况下进行更换。

在准备区域(2)、特别是装载区域(29)和制造区域(3)之间设置有用于由传送装置(4)所运输和分拣的工件(9，10，11)的检查站(6)。在检查站(6)中执行检查方法，利用该检查方法特别是在传送装置(4)上、特别是在负载接收装置(21)上检查所运输的工件(9，10，11)的类型、位置和完整性。检查站(6)为此被相应地布置和技术设计。

工件检查可以集中在分拣和装载或装配之后以及在工件(9，10，11)进入制造区域(3)中之前进行。如果检查结果是肯定的，则可以继续运输工件(9，10，11)并进入到制造区域(3)中。如果检查结果是否定的，则可以将工件运输回到准备区域(2)中以排除故障。

检查站(6)位于传送路径(5)的旁边或之上。检查可以在运输工件(9，10，11)通过检查站(6)期间进行，特别是在传送器(20)穿过检查站(6)期间进行。为此，检查站(6)提供了相应的通过可能性。

检查站(6)具有检查装置(32)和由该检查装置执行的用于实际测量在负载接收装置(21)上所运输和分拣的工件(9，10，11)的形状、位置和完整性的检查方法。另外，可以对所检测到的实际值进行分析。此外，还可以在制造装备(1)中进行实际值和/或分析结果或检查结果的通信。例如，检查装置(32)可以将所检测到的实际值与目标给定值进行比较，并对所得到的检查结果进行通信。替代地或附加地，可以将所检测到的实际值传输到外部比较装置，例如设备控制器(7)上，并在那里进行所述比较并生成检查结果。

用于确定实际值和/或分析结果或检查结果的通信可以不同方式地进行。例如，通过有线和/或无线的数据远程传输来实现。

替代地或附加地，可以将一个或多个数据载体(8)布置在传送器(20)上和/或负载接收装置(21)上。数据载体(8)可以通过检查站(6)或检查装置(32)来读取和/或写入。为此，检查装置(32)具有例如相应合适的读取装置和/或写入装置，用于数据载体(8)的读取和/或写入。数据载体(8)可以被设计为例如非接触式的可读写单元，特别是应答器或rfid标签。替代地，任何其它的配置都是可能的。

检查结果可以被传送到制造区域(3)，特别是用于执行特定于工件的制造步骤的各个制造站(12)上。该通信可以直接由检查站(6)在制造区域(3)上进行，特别是在各个制造站(12)上进行。另一方面，可以例如通过设备控制器(7)进行间接的通信。检查站(6)、特别是检查装置(32)与设备控制器(7)相连接。检查站可以通过适合的通信向它们传输检查结果和/或所检测到的工件tlv的实际值。

检查装置(32)具有用于检查工件(9，10，11)的探测装置(34)。利用该探测装置可以检查工件(9，10，11)的存在和形状。特别是可以利用探测装置(34)检查工件(9，10，11)的高度轮廓。该检查可以在工件(9，10，11)运动期间进行。

检查装置(32)还具有用于工件(9，10，11)的位置的检测装置(35)。在这种情况下，可以特别是检测工件(9，10，11)在负载接收装置(21)上的位置。该位置检测可以直接或间接地进行。检查装置(32)可以一方面基于工件(9，10)的存在和形状、特别是高度轮廓，另一方面基于工件位置确定所述的tlv的实际值。

检查装置(32)及其装置(34，35)可以具有任何合适的技术设计方案。检查装置(34)具有例如优选非接触式运行的传感装置，其提供了例如光学检查可能性。这种传感装置可以单个或多重地存在。例如，其可以具有光截面传感器和/或光束扫描器、特别是激光扫描器，和/或线扫描相机等。

检查装置(34)优选从上方并横向于运输方向(38)地探测位于其下方的运输装置(4)上的、特别是负载接收装置(21)上的所有工件(9，10，11)。为此，检查装置(34)及其传感装置布置在检查站(6)的优选门架状的框架(37)上。检查点或者说探测点(33)优选位于框架区域中并位于探测装置(34)的下方。检查装置(32)和框架(37)位于传送路径(5)上，其中，带有待检查工件(9，10，11)的传送器(20)在框架(37)的旁边或其下方通过。在这种情况下，检查在沿着运输方向(38)运动的期间进行。

框架(37)可以固定地或不固定地设置。例如，不固定的框架可以在检查期间与传送器(20)一起沿着运输方向(38)运动或反向地运动。通过对传送器(20)和检查装置(32)进行相应的运动协调，可以有利地影响、特别是加速检查过程。另外，还可以在探测时避免遮蔽区域，并根据需要从不同的接近方向或观察方向探测工件(9，10，11)。

针对工件(9，10，11)的位置检测，检测装置(35)可以根据例如图2固定地布置，并检测传送器(20)和/或负载接收装置(21)沿运输方向(38)的运动或位置变化。变化的位置值可以与由探测装置(34)所检测到值(例如工件(9，10，11)的高度轮廓)相结合。由此可形成点云，根据该点云可以确定所述的工件(9，10，11)的tlv。

在分析和检查时，将所记录的点云的数据与基于设计存在的额定几何形状和在一3d图形处理系统内部的工件位置进行比较，并且检查符合tlv的工件装配。在正确的tlv装配的情况下，传送器(20)带着被检查的工件(9，10，11)一起继续行驶到制造区域(3)中和在制造流程中提供的制造站(12)中。如果检查结果是否定的，则工件(9，10，11)被拒绝并且必须被重新加工，或者必须改变所述分拣。为此，传送器(20)沿相应的传送路径(5)再次返回准备区域(2)。

图3示出了位置检测的另一种可能性。在这种情况下，在负载接收装置(21)上布置有位置传感器(36)。位置传感器(36)可以在对工件(9，10，11)进行所述检查时由探测装置(34)协同检测，并为此被相应地构造和设置。位置传感器(36)优选沿着运输方向(38)延伸并超过工件(9，10，11)的布置范围的总长度。该总长度可以形成一基准梁。位置传感器(36)例如被构造为刻度尺、齿条或以其它的方式构成。其具有定义的相对于负载接收装置(21)的位置关系。通过这种方式，可以建立负载接收装置(21)与所探测工件(9，10，11)之间的位置关系，特别是它们的高度轮廓。

利用前述的位置检测技术，可以联合探测装置(31)一起基于负载接收装置(21)精确地确定工件(9，10，11)的身份或类型、位置和完整性。检查结果可以按照前述的方式进行通信。

图2和图3还示出了负载接收装置(21)的优选设计。其例如具有接纳框架(22)，该接纳框架可以在定义的位置上可拆卸地固定在传送器(20)上，并且该接纳框架在定义的和优选可变的位置上具有一个或多个通用的、优选可调整的、用于工件(9，10，11)的工件保持件(25)。为了实现重量优化，接纳框架(22)可以细丝状地和骨架式地构成。例如，接纳框架由多个纵向和横向指向的、间隔开的杆(23，24)组成，这些杆以合适的和定义的方式彼此固定地连接。杆(23，24)可以例如构造为穿孔的圆形或棱柱形的柱，在这种情况下，由位置限定的孔所定义的连接点允许在杆(23，24)之间具有合适的连接件。纵向指向的杆(23)可以沿着传送器(20)的纵向轴线或者说沿着运输方向(38)定向。横向指向的杆(24)可以例如将一个或多个位置传感器(36)、特别是基准梁限定地保持在接纳框架(22)的外边缘处。

根据图1，在该优选的实施例中，制造站(12)岛状地并且相互间隔开地布置在制造区域(3)中。这种布置可以例如在形成行和列的情况下以矩阵、特别是规则的矩阵的形式进行。制造站(12)可以被传送路径(5)网状地包围。

制造站(12)可彼此同样地构造。例如，其可以具有用于执行前述制造步骤的内置的工位(15)。传送器(20)可以与负载接收装置(21)和限定地布置于其上的工件(9，10，11)一起沿着一传送路径(5)行驶到制造站(12)中并到达工位(15)。它们可以在制造步骤结束之后沿着相同路径再次返回或沿着另一方向、特别是沿着其进入方向的延长方向行驶通过制造站(12)并离开该制造站。

制造站(12)具有一在侧面包围站区域的保护隔离部(13)，该保护隔离部具有一个或多个闸门(14)。保护隔离部(13)防止人员不受控制地进入站内部空间。在此，保护隔离部(13)可以具有受到监视的人员入口。闸门(14)是可关闭的并且用于传送器(20)的驶入和/或驶离。

在工位(15)上执行制造步骤。为此，在工位(15)上布置由制造装置(17，18)和定位装置(19)。制造装置(17，18)可以被程序控制。它们可以特别被构造为工业机器人，特别是搬运机器人(17)和加工机器人(18)(例如接合机器人)。它们可以通过站控制器(16)来操控并且配有合适的程序，该程序根据各个待加工的类型灵活的工件(9，10，11)加以调整。

制造站(12)可以被构造为单个的制造单元，该制造单元仅具有一个包括制造装置(17，18)和定位装置(19)的工位(15)。替代地，也可以是具有多个彼此相邻的子单元的多单元设计，所述子单元分别具有包括制造装置(17，18)和定位装置(19)的工位(15)。

站控制器(16)可以通过所述通信和/或通过合适的用于读取一个或更多个数据载体(8)的读取装置获得关于所述工件(9，10，11)的tlv的信息。读取装置可以布置在制造站(12)中或其上游。此外还可存在写入装置，该写入装置在制造步骤结束之后将相应的过程和身份信息回写到数据载体(8)上。除了tlv信息以外，数据载体(8)还可以包含关于工件(9，10，11)的制造状态或制造进度的信息、关于下一个要驶向的制造站(12)等的信息。此外，站控制器(16)还与设备控制器(7)进行通信。站控制器可以从设备控制器获得关于即将到来的和待加工的工件(9，10，11)的信息并返回关于制造步骤完成、质量检查结果等的反馈。

定位装置(19)可以用于不同的目的。一方面，其可以收纳负载接收装置(21)，根据需要与传送器(20)分开并保持在预先给定的、用于由制造装置(17，18)所执行的加工的限定位置中。该定位装置(19)例如可以设置在固定的框架上。

定位装置(19)还可以具有工件库，该工件库在工位(15)上间隔开地布置在用于传送器(20)的传送路径(5)的上方。为了通过所述制造装置(18)进行加工，制造装置(17)可以将工件(9，10，11)保持在一悬浮位置上或临时放置在所述工件库上。释放了工件(9，10，11)的、具有负载接收装置(21)的传送器(20)可以在执行制造步骤之后再次装载例如已接合的工件(9，10，11)。替代地，具有空负载接收装置(21)的传送器(20)离开制造站(12)，在此，其随后驶入另一可能具有另一负载接收装置(21)的传送器(20)并接收加工的工件(9，10，11)。利用该新的负载接收装置(21)，还可以根据需要传送一个或多个其它的工件。

可以根据需要向制造站(12)供应来自站内部库存的或来自外部的工件。优选地，只将所分拣的工件(9，10，11)供应给一个或多个负载接收装置(21)。通过可更换的工具，制造装置(17，18)还可以分别适应不同的工件(9，10，11)和不同的制造步骤。为此，可以在制造站(12)中存在一个或多个工具存储器。此外，还可以存在其他的站组件，例如，能源供应部、用于流体(例如冷却剂、粘合剂、涂料等)的生产资料供应部。

准备区域(2)可以终止于装载区域(29)。单一或多重存在的检查站(6)可以直接邻近装载区域(29)地设置。检查站也可以更远地间隔开。在工件(9，10，11)进入制造区域(3)之前，在某一地点和某一时刻进行工件检查。准备区域(2)，特别是其装载区域(29)，和制造区域(3)空间上彼此间隔开地设置。此外还有功能分离。制造区域(3)和可能的准备区域(2)可以被特别是保护隔离部的边界包围。

所示出和所描述的实施方式可能有各种不同的修改。特别是可以将前述实施例及其变型的特征任意地相互组合，特别是交换。关于检查站(6)及其部件，特别是检查装置(32)、框架(37)等可以进行设计上的修改。工件探测和位置检测可以按照其它的方式进行，例如，静止地和通过相机系统进行。

附图标记列表

1制造设备

2准备区域

3制造区域

4传送装置

5传送路径

6检查站

7设备控制器

8数据载体

9工件，车身部件

10工件，车身部件

11工件，车身部件

12制造站，制造单元

13保护隔离部

14闸门

15工位

16站控制器

17制造装置，机器人，搬运机器人

18制造装置，机器人，焊接机器人

19定位装置，工件库

20传送器，agv

21负载接收装置lam

22接纳框架

23纵向杆

24横向杆

25工件保持件

26用于传送器的仓库

27用于负载接收装置的仓库

28分拣区域

29装载区域

30装载装置，装载机器人

31仓储区域

32检查装置tlv

33检查点

34工件探测装置

35位置检测装置

36位置传感器，基准梁

37框架，门架

38运输方向。