专利名称：焊接作业定序器的制作方法
技术领域：
与本发明相一致的设备、系统和方法涉及半自动焊接工作单元(workcdl)。
2. 相关技术描述在相关技术中，工作单元被用来生成焊接(weld)或焊接部件。存在至少两种广 义的工作单元类别，包括机器人工作单元和半自动工作单元。在机器人工作单元中，焊接操作的排程(schedule)和执行大多为自动的，鲜有 操作员介入。因此，这些单元一般具有相对低的劳动成本和相对高的生产率。然而，它们 的重复操作不能容易地适于变化的焊接条件和/或序列(s叫uence)。相反，半自动工作单元(即涉及至少一些操作员的焊接操作的工作单元) 一般提 供相对于机器人工作单元来说较低的自动化，并且相应地具有相对较高的劳动成本和相对 较低的生产率。不过，存在很多使用半自动焊接工作单元实际上较之于机器人工作单元有 利的情况。例如，半自动焊接工作单元可以更容易地适于变化的焊接条件和/或序列。不幸的是，在相关技术的半自动工作单元中，当焊接较多复杂的组件时，通常针 对不同组件部件上不同类型的焊接而需要多个不同的焊接排程。在很多系统中，当必须使 用不同的焊接排程时，需要操作员停止焊接操作并根据新的排程手动调整半自动装备的输 出。在一些其他的系统中，通过在工作单元中储存特定排程来消除该手动调整。尽管如此， 甚至在这样的系统中，操作员仍旧需要暂停焊接操作并在其可以继续焊接之前按下按钮来 选择新的焊接排程。用于设定(set)不同焊接排程的这些实践无一是特别高效的。因此，在实践中， 通常为了消除对持续调整半自动装备输出的需要而减少在半自动工作单元中使用的焊接 排程数量。尽管焊接排程的减少使得焊工的总体操作更容易，但是对该途径的强迫简化可 能导致降低的生产率和较低的总体质量。此外，当遵守严格的质量控制规范时，有时必须按特定序列执行焊接，核实每次 焊接是以给定一组条件执行的，并且在焊接操作期间监控该装备的输出。在机器人工作单 元中，这些要求容易满足。然而，在半自动工作单元中，这些要求易受人为错误的影响，
5因为操作员必须在自己执行焊接操作之外留意所有这些方面。在图示性呈现于图1的相关技术的半自动焊接方法中示出了上述问题的说明性 示例。在该方法中，各种排程、定序(sequencing)、检验(inspection)和焊接操作的每 一项均是由操作员(即焊工)自己组织和执行的。具体来说，操作员在操作10开始焊接 作业。随后，在操作20，操作员根据排程A设置(setup)焊接装备。接下来，操作员在 操作23、 24和26使用焊接排程A执行焊接弁l、焊接#2和焊接#3。随后，操作员停止焊 接操作并且在操作30根据排程B设置所述焊接装备。接下来，在操作32，操作员使用焊 接排程B执行焊接弁4。随后，操作员在操作40检查(check)组件的尺寸，并且在操作50 根据排程C设置焊接装备。接下来，操作员在操作52和54使用焊接排程C执行焊接弁5 和焊接#6。在焊接操作完成后，操作员在操作60视觉检验焊接的组件，并且在操作70完 成该焊接作业。明显，图1中所示方法依赖于操作员正确地遵循预定用于执行焊接的定序和检 验，以准确地在焊接排程之间进行改变(例如在操作30)，并且自己执行焊接。任何这些 职责中的错误可能导致返工(如果错误在操作60的检验期间被发现)或者导致缺陷部件 被供应给终端用户。另外，该示例性的半自动焊接方法束缚生产率，因为操作员必须花时 间来配置和重新配置焊接排程。上述问题亟待相关技术系统中的改进。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种半自动焊接工作单元，包括焊接作业定序器， 所述焊接作业定序器自动选择焊接排程以供所述半自动焊接工作单元中的操作员使用。根据本发明的另一方面，提供了一种半自动工作单元中的焊接方法，包括自动选 择焊接排程以供所述半自动焊接工作单元中的操作员使用。根据本发明的另一方面，提供了一种焊接生产线，包括至少一个半自动焊接工作
单元，其中所述半自动工作单元包括焊接作业定序器，所述焊接作业定序器自动选择焊接 排程以供其中的操作员使用。根据本发明的另一方面，提供了一种监控焊接生产线的方法，包括自动选择焊接 排程以供半自动焊接工作单元中的操作员使用。 —旦阅读下面的描述，本领域技术人员将清楚上面陈述的方面，以及本发明的其 他方面、特征和优点。
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施方案将更清楚本发明的上述和/或其 他方面，在附图中图1图示使用半自动焊接工作单元的相关技术的焊接操作；以及 [18]图2图示根据本发明使用半自动焊接工作单元的焊接操作。
具体实施例方式现在将在下面通过参照附图描述本发明的示例性实施方案。所描述的示例性实施 方案旨在帮助对本发明的理解，而并不打算以任何方式限制本发明的范围。全文中类似的 标号指代类似的部件。在本发明的示例性实施方案中，提供了焊接作业定序器(sequencer)。该焊接作 业定序器通过在无需累及其中可用焊接排程数量的情况下提高半自动工作单元的生产率 来改进相关技术的半自动工作单元。该焊接作业定序器通过在半自动工作单元中实施自动 的改变并且通过为操作员提供大量命令和指令阵列来达到该改进。更具体地，在示例性实施方案中，焊接作业定序器自动地选择和实施焊接工作单 元的功能。这样的功能的实施例包括要与半自动工作单元一起使用的特定焊接排程。换言 之，焊接作业定序器可以为特定的焊接选择焊接排程，并且自动为操作员(即无需操作员 特别干涉)根据所选择的焊接排程修改半自动工作单元的设置。另在，在示例性实施方案中，焊接作业定序器可以自动指示操作序列，操作员应 当遵循该序列以制作(create)最终的焊接组件。连同对焊接排程的自动选择，该指示的 序列允许操作员遵循该序列来制作最终的焊接部件，而并非必须花费时间来调整、选择或 者复查每个单独的焊接排程和/或序列。因此，因为焊接作业定序器设置焊接装备并组织工作流程，并且因为操作员仅仅 执行焊接操作本身，所以焊接操作中出错的机会大大减小，而生产率和质量提高。示例性实施方案在图2中图示性给出。在图2中，在操作110，焊接作业定序器 开始操作，并且立即设定焊接装备使用焊接排程A (操作120)且指导操作员执行焊接#1、 #2和#3。随后，操作员使用焊接排程A执行焊接^、 #2和#3 (操作122、 124和126)。 接下里，焊接作业定序器将焊接装备设定为使用焊接排程B (操作130)，并且指导操作 员执行焊接#4。随后操作员使用焊接排程B执行焊接弁4 (操作132)。在完成焊接排程B 之后，焊接作业定序器将焊接装备设定为使用焊接排程C (操作150)，并且指导操作员 执行焊接#5和悍接#6，并且检验部件。随后，操作员使用焊接排程<:执行焊接#5和焊接 #6 (操作152和154)，并且检验完成的部件以确认其正确(操作160)。该检验可以包括尺寸核实、视觉缺陷确认，或者可能需要的任何其他类型的检査。进一步地，操作160 可以包括这样的要求，即操作员例如通过按下"OK"按钮来在可能进展到下一操作之前 肯定地指示所述检验完成。最后，焊接作业定序器指示焊接操作到其终点(操作170)， 并且为下一操作进行重新设定。因此，如上面注意到的，焊接操作的定序和排程是由定序器完成的，并且使操作 员解放而集中注意力于根据指令来执行焊接。焊接作业定序器可以基于各种变量或输入来选择和实施新的功能，例如图2中所 示的焊接排程A、 B和C的选择和实施。例如，焊接作业定序器简单地基于对自焊接操作 开始起或者自焊接暂停起耗用的时间(el叩sed time)(例如上面图2中焊接#3之后的时 间)的监控来选择新的焊接排程。可替换地，焊接作业定序器可以监控操作员的动作，将 所述动作与识别的焊接序列进行比较，并且适当地选择新的焊接排程。再进一步地，可以 实施这些方法或者任何其他有效方法的各种组合，只要最终效果是提供对功能(例如焊接 排程)的自动选择和实施，以供操作员使用。所选择的焊接排程的参数可以包括如焊接工艺、焊丝类型、焊丝尺寸、WFS、伏 特值(volt)、修整(trim)、使用哪个焊丝馈送装置(feeder)，或者使用哪个馈送头(feed head)的变量，但不限于此。尽管上面的描述集中于作为自动选择和实施的功能的焊接排程选择，但是焊接作 业定序器不限于仅使用该功能。例如，可以由焊接作业定序器选择和实施的另一可能功能是根据焊接排程选择单 个电源上的多个焊丝馈送装置之一。该功能提供半自动工作单元中能够被操作员执行的焊 接作业中更多的变化性，因为不同的焊丝馈送装置可以提供大的差异性，例如焊丝尺寸和 类型。与焊接作业定序器相容的功能的另一实施例是质量检査功能。该功能在允许作业 序列继续之前执行对焊接的质量检査(在焊接期间或者在焊接完成之后)。该质量检査可 以监控各项焊接参数，并且如果检测到异常则可以中止焊接操作并警告操作员。该功能可 测量的焊接参数的实施例可以是电弧数据(arc data)。这样的功能的另一实施例将是重复功能。该能给将指导操作员重复特定焊接或焊 接序列。这种功能的使用的实施例包括当质量检查显示异常或者当需要相同焊接的多个实 例(instance)时。这样的功能的另一实施例将是向焊工传输信息的提醒焊工功能。该功能将显示信 息，给出可听到的信号，或者通过一些其他手段与焊工通信。该功能的使用的实施例包括向操作员指示其能够自由开始焊接的指示，或者指示操作员应当出于质量的目的检查焊接 部件的一些部分。这样的功能的另一实施例将是录入作业信息功能。该功能将要求焊工在作业定序 器可以继续之前录入信息，例如部件序号、个人ID号，或者其他特殊条件。该信息还可 以通过RFID、条码扫描等从部件或者存货单(inventory)中读出。焊接作业定序器随后 可以针对焊接操作使用所录入的信息。该功能的使用的实施例可以是作为对整个焊接操作 的断定(predicate)，以便指示焊接作业定序器哪些排程和/或序列应该被选择。这样的功能的再一实施例将是作业报告功能。该功能将创建关于焊接作业的报 告，所述报告可以包括诸如下述信息所执行的焊接数、总的电弧定时(arc timing)和各 个电弧定时、序列中断、错误、故障、焊丝使用、电弧数据等等。该功能的使用的实施例 可以是给制造质量部门的关于焊接工艺效率和质量的报告。这样的功能的又一实施例将是系统检查功能。该功能将证实焊接作业是否可以继 续，并且可以监控如下这些参数焊丝供应、气体供应、(与结束该作业所需时间相比) 轮班的剩余时间等等。该功能随后可以确定所述参数是否指示有足够的时间和/或材料供 焊接作业继续。该功能将避免由于材料耗尽的停工时间(down-time)，并且将避免处理 中作业(work-in-process)组装被延迟，所述延迟可能由于热和排程因素而导致质量问题。此外，如上面提及的，焊接作业定序器可以基于各种变量或输入选择和实施新的 功能。这些变量和输入不特别限定，并且甚至可以是另一种功能。例如，另一种与和焊接 作业定序器相容的功能是执行焊接操作功能。该功能被设计为检测操作员所执行的实际焊 接，并且报告该焊接，以便焊接作业定序器可以确定是否进展到进一步的操作。例如，该 功能可以操作为在操作员拉下触发器以开始焊接操作时开始并且在焊接完成后操作员释 放触发器时结束，或者在其开始后预定时间段之后结束。该功能可以在触发器被释放时终 止，或者其可以被配置为在一段时间后、某数量的焊丝或某个量的能量被递送后自动关闭。
该功能可以被用来确定何时选择新的功能，例如，如上面讨论的新的焊接排程。再者，各种半自动和/或机器人工作单元可以在单个网络中集成在一起，并且单 个工作单元的焊接步骤的定序完全可以整合到完整的生产排程中，其中其本身可以根据需 要被修改以追随生产排程中的变化。定序和/或排程信息还可以被储存在数据库中，按照 日期被储存为档案信息，并且可以被访问以提供各种生产报告。尽管已经参照本发明的示例性实施方案特别地示出和描述了本发明，但是本发明 并不限于这些实施方案。本领域技术人员将理解，可以在其中进行形式和细节上的各种改 变，而不偏离如所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种半自动焊接工作单元，包括焊接作业定序器，所述焊接作业定序器自动选择焊接排程以供所述半自动焊接工作单元中的操作员使用。
2. 如权利要求1所述的半自动焊接工作单元，其中所述焊接作业定序器根据耗用的时间选择所述焊接排程。
3. 如权利要求1所述的半自动焊接工作单元，其中所述焊接作业定序器在所述操作 员进行焊接操作时进行检测，并且基于所述检测选择所述焊接排程。
4. 如权利要求1所述的半自动焊接工作单元，其中所述焊接作业定序器在所述操作 员进行焊接操作时进行检测，并且所述焊接作业定序器根据为所述焊接操作供应的焊丝量 选择所述焊接排程。
5. 如权利要求1所述的半自动焊接工作单元，其中所述焊接作业定序器在所述操作 员进行焊接操作时进行检测，并且所述焊接作业定序器根据为所述焊接操作供应的能量的 量选择所述焊接排程。
6. 如权利要求1所述的半自动焊接工作单元，其中所述焊接排程包括关于以下中至 少之一的信息焊接工艺、焊丝类型、焊丝尺寸、WFS、伏特值、修整、待使用的焊丝馈 送装置，或待使用的馈送头。
7. 如权利要求1所述的半自动焊接工作单元，其中所述焊接作业定序器还选择焊接 序列以供所述半自动焊接工作单元中的操作员使用。
8. 如权利要求7所述的半自动焊接工作单元，其中所述焊接作业定序器向所述半自 动焊接工作单元中的所述操作员指示所选择的焊接序列。
9. 如权利要求1所述的半自动焊接工作单元，其中所述焊接作业定序器还选择焊丝 馈送装置以供所述半自动焊接工作单元中的操作员使用。
10. 如权利要求l所述的半自动焊接工作单元，其中所述焊接作业定序器监控所述操 作员制作的焊接的质量量度，其中所述质量量度至少包括关于用于形成所述操作员所制作 的所述焊接的电弧的信息。
11. 如权利要求l所述的半自动焊接工作单元，其中所述焊接作业定序器向所述半自 动焊接工作单元中的所述操作员指示信息。
12. 如权利要求l所述的半自动焊接工作单元，其中所述焊接作业定序器接受至少包 括部件ID号、操作员ID号或者焊接指令的作业信息。
13. 如权利要求l所述的半自动焊接工作单元，其中所述焊接作业定序器产生作业报 告，所述作业报告包括执行的焊接数、总的电弧时间、各个电弧时间、序列中断、错误、 故障、焊丝使用、电弧数据中的至少之一。
14. 如权利要求l所述的半自动焊接工作单元，其中所述焊接作业定序器还执行系统 检查，所述系统检查至少包括对焊丝供应、气体供应和时间的检测。
15. —种半自动工作单元中的焊接方法，包括自动选择焊接排程以供所述半自动焊接 工作单元中的操作员使用。
16. 如权利要求15所述的半自动焊接工作单元中的焊接方法，其中所述自动选择是 在一耗用的时间后进行的。
17. 如权利要求15所述的半自动焊接工作单元中的焊接方法，还包括在所述操作员 进行焊接操作时进行检测，其中所述自动选择是基于所述检测进行的。
18. 如权利要求15所述的半自动焊接工作单元中的焊接方法，还包括在所述操作员 进行焊接操作时进行检测，其中所述自动选择是根据为所述焊接操作供应的焊丝量进行 的。
19. 如权利要求15所述的半自动焊接工作单元中的焊接方法，还包括在所述操作员 进行焊接操作时进行检测，其中所述自动选择是根据为所述焊接操作供应的能量的量进行 的。
20. 如权利要求15所述的半自动焊接工作单元中的焊接方法，其中所述焊接排程包 括关于以下中至少之一的信息焊接工艺、焊丝类型、焊丝尺寸、WFS、伏特值、修整、 待使用的焊丝馈送装置，或待使用的馈送头。
21. 如权利要求15所述的半自动焊接工作单元中的焊接方法，还包括选择焊接序列 以供所述半自动焊接工作单元中的操作员使用。
22. 如权利要求21所述的半自动焊接工作单元中的焊接方法，还包括向所述半自动 焊接工作单元中的所述操作员指示所选择的焊接序列。
23. 如权利要求15所述的半自动焊接工作单元中的焊接方法，还包括选择焊丝馈送 装置以供所述半自动焊接工作单元中的操作员使用。
24. 如权利要求15所述的半自动焊接工作单元中的焊接方法，还包括监控所述操作 员制作的焊接的质量量度，其中所述质量量度至少包括关于用于形成所述操作员所制作的所述悍接的电弧的信息。
25. 如权利要求15所述的半自动焊接工作单元中的焊接方法，还包括向所述半自动 焊接工作单元中的所述操作员指示信息。
26. 如权利要求15所述的半自动焊接工作单元中的焊接方法，还包括接受至少包括 部件ID号、操作员ID号或者焊接指令的作业信息。
27. 如权利要求15所述的半自动焊接工作单元中的焊接方法，还包括产生作业报告， 所述作业报告包括执行的焊接数、总的电弧时间、各个电弧时间、序列中断、错误、故障、 焊丝使用、电弧数据中的至少之一。
28. 如权利要求15所述的半自动焊接工作单元中的焊接方法，还包括执行系统检査， 所述系统检查至少包括对焊丝供应、气体供应和时间的检测。
29. —种焊接生产线，包括至少一个半自动焊接工作单元，其中所述半自动工作单元 包括焊接作业定序器，所述焊接作业定序器自动选择焊接排程以供其中的操作员使用。
30. 如权利要求29所述的焊接生产线，还包括监控系统，所述监控系统与所述焊接 作业定序器通信，以引导所述焊接作业定序器自动选择焊接排程以供其中的所述操作员使 用。
31. —种监控焊接生产线的方法，包括自动选择焊接排程以供其中的操作员使用。
32. 如权利要求31所述的监控焊接生产线的方法，还包括引导所述焊接作业定序器 自动选择焊接排程以供其中的所述操作员使用。
全文摘要
一种半自动焊接工作单元，包括焊接作业定序器，所述焊接作业定序器自动选择焊接排程以供所述半自动焊接工作单元中的操作员使用。该自动选择可以通过以下方式耗用的时间、对焊接操作的检测、对为焊接操作供应的焊丝量的检测、或者对为焊接操作供应的能量的量的检测。
文档编号B23K9/10GK101600532SQ200780046777
公开日2009年12月9日 申请日期2007年6月27日 优先权日2006年12月20日
发明者D·布兰特, J·A·丹尼尔 申请人:林肯环球股份有限公司