用于组装不同金属板元件的可适配设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种可适配设备，该可适配设备用于组装金属板零件，以构成多种类型的金属板元件，所述设备包括：·成排的一系列组装工位(2-9)，每个工位专用于组装一种类型的元件；·至少一个组装轨道(11和12)，其平行于成排的一系列组装工位(2-9)延伸，并承载至少一个组装机器人(13-15)，至少一个组装机器人可沿着承载它的轨道(11和12)从一个工位移动到另一个工位，以在每个工位(2-9)处将金属板零件组装在一起；以及·至少一个操作轨道(17)，其沿着组装轨道(11和12)延伸，并承载至少一个操作机器人(18、19)，以向每个工位(2-9)供给待要组装的金属板零件，并从各个工位(2-9)取出已经组装好的元件。
【专利说明】用于组装不同金属板元件的可适配设备
[0001]本发明涉及可适配的自动化组装线，其用于通过(例如)使各种金属板零件互相焊接来组装金属板元件。本发明是纳入在自动化生产线的范围内，其中，由执行操作和运动的呈铰接臂形式的机器人执行操作和组装，所执行的操作和运动由中央单元进行协调和控制。
[0002]本发明涉及组装用于机动车辆的金属板元件，诸如车体侧面，或诸如引擎罩、侧门或后备箱盖的打开构件，它们通常需要例如通过焊接将壳体和内衬组装在一起，以构成刚性的单元。
[0003]如此的安装期望是完全可适配的:它必须能够以任何顺序生产出各种类型的元件，既能针对生产量较小的，也能适用可能高达每小时90辆车辆的较高的生产率。
[0004]举例来说，各种类型给定的元件对应于各种样式的给定车辆，例如有顶车辆、私家轿车、旅行车。具体来说，对于给定样式的车辆，有顶车类型的后备箱盖、私家轿车类型的后备箱盖，或旅行车类型的后备箱盖都不尽相同。
[0005]由于车辆的订单是不可预计的，所以，生产线要设计成完全可适配的，以便能够在车辆生产线的全部使用期限内适应要求的生产量。如此的生产线还要能运行成组装不同样式车辆的打开构件，以便适应所考虑车辆的要求，而该要求也是不能预计的。
[0006]本发明的目标是提供用于金属板组装线的结构，其完全是可匹配的且成本是低的。
【发明内容】
[0007]为此目的，本发明提供用于组装金属板零件的可适配设备，以构成多种类型的金属板元件，所述设备包括:
[0008].成排的一系列组装工位，每个工位专用于组装一种类型的元件；
[0009].至少一个组装轨道，其平行于成排的一系列组装工位延伸，并承载至少一个组装机器人，组装机器人可沿着轨道从一个工位移动到另一个工位，以便在各个工位处将金属板零件组装在一起；
[0010].至少一个操作轨道，其沿着组装轨道延伸并承载至少一个操作机器人，以向每个工位供给金属板零件，并从各个工位中取出已经组装好的元件，所述操作轨道沿着组装轨道延伸，该组装轨道位于操作轨道和该系列组装工位之间。
[0011]本发明还提供如上所述的设备，该设备包括在成排的该系列工位的两侧延伸的两个组装轨道。
[0012]本发明还提供如上所述的设备，该设备包括在两个组装轨道的两侧延伸的两个操作轨道。
[0013]本发明还提供如上所述的设备，其中，组装机器人是点焊机器人。
【具体实施方式】
[0014]本发明基于这样的思路:提供包括成排的一系列组装工位的结构，还连同承载组装机器人和操作机器人的各种轨道，因而，操作机器人可独立于组装机器人运动，每种机器人在其中一个工位中运行。操作机器人能够独立于组装机器人到达所有的组装工位，并且反之亦然。
[0015]本发明通过以下方式来达到这一点:提供介于承载组装机器人的两个轨道之间的成排的专用工位以及提供由沿着两个轨道之一延伸的第三个轨道承载的操作机器人。
[0016]在唯一附图中显示并且附图标记为I的组装线包括一系列八个固定的工位，它们成一排并用附图标记2至9表示。
[0017]这些固定的工位2至9中的每一个布置成用于组装一种类型的打开构件，使它能够组装多达八个不同类型的打开构件。在该唯一的附图中，这些打开构件显示为呈相同元件的形式，但实际上它们是不同的形状。
[0018]各个固定的工位2至9沿着组装线的主方向排成一排，该主方向标以附图标记AX，其对应于在唯一附图中从顶部延伸到底部的轴线。附图标记为11和12的两个轨道位于由固定的工位2至9定义的中心排的各侧上，所述两个轨道11和12平行于方向AX延伸，同时位于固定的工位的各侧上。
[0019]轨道11构成组装轨道，在该实例中，其承载沿着所述轨道可动的点焊机器人，组装轨道能使机器人从工位2至9之一移动到另一个工位，以便在该一个工位或另一个工位处进行点焊操作。
[0020]如此的机器人包括承载基板的基部，该基板可围绕垂直轴线转动地运动，并且承载铰接臂，该基板安装在承载它的轨道上，以便沿着该轨道平移运动。
[0021]铰接臂具有底部和顶部，底部铰接在基板上，以围绕水平轴线可转动地运动，而顶部铰接到底部上，其延伸成可围绕与底部和基板之间的铰接轴线平行的轴线转动。
[0022]臂的顶部分通过头部延伸，该头部相对于它所延伸的臂的顶部可转动，该组件在其各个铰接处是机动的，以使铰接臂连同其头部能够将自身放置在任何理想的位置。
[0023]对于点焊机器人来说，该头部配装有焊枪，机器人可沿三位方向移动该焊枪，以形成位于编程好的位置和按预定顺序进行的各种系列的点焊。
[0024]同样地，组装轨道12承载与机器人13同样类型的另外两个点焊机器人14和15，该两个机器人可沿轨道12移动，以便能够在各个固定的工位2至9处进行操作。
[0025]此外，第三轨道17沿着轨道11延伸，同时与轨道11偏移，因此，轨道11位于轨道17和成排的工位2至9之间。
[0026]该第三轨道构成操作轨道，其承载两个操作机器人18和19。它构成沿着组装轨道11延伸的外部轨道，同时定位成该组装轨道11位于操作轨道17和该系列的固定的工位2至9之间。
[0027]操作机器人是与上述机器人同样类型的机器人:它们均包括基部，该基部可沿承载它的轨道移动，并承载可围绕垂直轴线回转的基板，该基板承载具有两个部分的铰接臂，该臂在其顶部处由头部来延伸，该头部围绕不同轴线可转动地运动。
[0028]对于操作机器人来说，机器人的头部固定到机器人抓持器上，机器人可借助于该抓持器来操作金属板元件和零件。这些操作机器人18和19可有利地与更换装置配装在一起，这些更换装置能使这些操作机器人18和19更换成机器人抓持器，以能够操作各种金属板零件和/或各种类型组装的金属板元件。
[0029]对于唯一附图中所示的示例，附图标记为18的机器人确保各种固定的工位2至9设有待组装的金属板零件。在位于组装线端部处的供给工位处(未示出)，机器人抓持各个金属板零件，并且它将这些金属板零件放置在组装工位2至9中的一个工位或另一个工位上。
[0030]一旦金属板元件已经组装好，操作机器人19便从固定的工位中取出各个金属板元件(金属板元件在该固定的工位内通过由机器人13至15执行的点焊而组装在一起)，以将它传送到另一个未在图中示出的生产单元，但该生产单元位于生产线的与供给工位所在的端部相对的端部处。
[0031]如唯一图中所可见的，借助于本发明的结构布置，由第三轨道17承载的操作机器人18和19可供给一个工位，并从另一个工位中取出组装好的元件，与此同时，由轨道11和12承载的点焊机器人13至15在另一个工位处焊接金属板零件，以组装另一元件。
[0032]在实践中，点焊机器人13至15和操作机器人18和19可彼此独立地受控，这能够供给一个固定的工位，同时，焊接机器人正在另一固定的工位处完成元件的组装。
[0033]因此，借助于本发明的结构布置，由于不再受供给和取出所需时间的不利影响，所以可增加焊接循环时间，供给和取出的操作现可与焊接操作并行执行，因为操作机器人独立于焊接机器人。
[0034]借助于沿位于该排固定的工位2至9的两侧上的两个轨道11和12之一延伸的第三轨道17，由所述第三轨道17承载的操作机器人可在固定的工位2至9上作用，固定的工位2至9位于仍然足够靠近的距离处，但也不会干扰到介入在所述同样的固定的工位2至9上的点焊机器人。
[0035]如唯一图中所可见的，为了进一步减小不同机器人之间可能的干扰可能性，离承载操作机器人的轨道17最远的轨道12可承载两个焊接机器人14和15。
[0036]相比之下，对于彼此邻近且互相靠近延伸的轨道11和17来说，轨道11承载单个焊接机器人13，而轨道17承载两个操作机器人18和19。
[0037]正如唯一附图中示意地所示，本发明因此能够使机器人18起初对固定的工位9供给有需要彼此焊接以组装某种类型元件的金属板零件，而焊接机器人13至15在另一工位中运行以焊接零件。
[0038]一旦焊接机器人13至15变得可供使用，则它们沿着轨道11和12移动，以使它们本身面向固定的工位9，从而执行预定的点焊循环，以组装对应于所述固定的工位9类型的元件。
[0039]当操作机器人13至15正在执行该焊接程序时，操作机器人18向另一固定工位，即第二工位供给有待焊接的金属板零件，以组装对应于所述固定的工位2类型的元件。
[0040]一旦焊接循环在工位9处结束，则焊接机器人移动到工位2以执行另一点焊循环，从而组装对应于工位2的金属板元件。
[0041]当该另一焊接循环正在实施时，首先，机器人19取出已经在工位9处组装好的元件，以将其放置在另一单元(未示出)上，其次，通过将用于焊接的零件放置在机器人上，供给机器人18操作成供给另一个固定的工位，例如工位6，从而组装另一类型的元件。
[0042]还在该实例中，一旦机器人13至15在工位2处已经完成其点焊循环，机器人便移动到工位6以开始新的循环。然后，机器人19运行成从工位2取出组装好的元件，从而将其带到另一生产单元(未示出)，此后，机器人18运行成向另一工位供给金属板零件，以组装新的元件。
[0043]固定的工位2至9中的每个可构造成组装诸如打开构件之类的特殊类型的金属板元件，以使得唯一附图中示出的组装线因此能够在八个不同类型的元件上提供总体的适配能力。
[0044]在参照附图所描述的实施例中，组装机器人通过执行点焊操作将金属板块固定在一起。然而，本发明同样适用于其它的生产线，其中，机器人使用粘结剂或使用将一个金属板零件固定到另一个零件的任何其它方法(例如，压接)来组装金属板零件。
[0045]此外，唯一附图中所示的本发明实施例具有两个位于一系列固定的工位各侧上的组装轨道11和12，并连同在轨道11之外延伸的操作轨道17，但其它构造也是可能的。
[0046]尤其是，本发明还涉及一种生产线，其包括沿一系列固定的工位延伸的单个组装轨道，以及沿组装轨道延伸的单个操作轨道，其同时以如此的方式定位，以使得组装轨道定位在一系列固定的工位和操作轨道之间。
[0047]本发明还涉及提供一系列固定的工位的结构，这些工位位于两个组装轨道之间的各侧上，它们本身又介于两个外部操作轨道之间。
【权利要求】
1.一种可适配设备，所述可适配设备用于组装金属板零件，以构成多种类型的金属板元件，所述设备包括: ?成排的一系列组装工位(2-9)，每个工位专用于组装一种类型的元件； ?至少一个组装轨道(11、12)，所述至少一个组装轨道平行于成排的一系列组装工位(2-9)延伸，并承载至少一个组装机器人(13-15)，所述组装机器人能沿轨道(11、12)从一个工位移动到另一个工位，以在各个工位(2-9)处将金属板零件组装在一起；以及 ?至少一个操作轨道(17)，所述至少一个操作轨道沿组装轨道(11、12)延伸，并承载至少一个操作机器人(18、19)，以向每个工位(2-9)供给金属板零件，并从每个工位(2-9)取出已经组装好的元件，所述操作轨道沿所述组装轨道(11、12)延伸，所述组装轨道位于所述操作轨道(17)和所述一系列组装工位(2-9)之间。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，包括在成排的所述一系列组装工位(2-9)的各侧上延伸的两个组装轨道(11、12)。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，包括在所述两个组装轨道(11、12)的各侧上延伸的两个操作轨道(17)。
4.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，组装机器人(13、14)是点焊机器人。
【文档编号】B23K37/047GK104302442SQ201280073079
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2012年5月9日 优先权日:2012年5月9日
【发明者】B·奈格, C·赫曼 申请人:Abb技术股份公司