專利名稱：工件裝配方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于通過工人和機器人的協(xié)作工作裝配工件的工件裝配方法。
背景技術：
在汽車的裝配線上，工人和機器人迄今已經(jīng)協(xié)作裝配汽車的零件，以改善生產(chǎn)效率。日本特許專利公開No. 2001-219322披露了一種裝配設備，其具有工人在其中工作的零件供給站和機器人在其中工作的零件裝配站。具體地，工人將多個零件移動到選用板上，并將選用板放在零件供給站中的帶式運輸機上。帶式運輸機隨后將選用板運輸至零件裝配站，機器人在零件裝配站中裝配選用板上的零組。因此，可以可靠地裝配零件，同時避免零件堵塞在零件供給站處，由此改進該設備的操作有效性。通常，機器人通常不擅長夾緊軟質材料。因此，適合機器人的工作限于簡單的任務，如緊固、夾取插入件等。因此有時要求機器人和工人協(xié)作工作，根據(jù)工件的種類裝配工件。而且，由于工件的裝配順序提前確定了，后一步驟僅可以在裝配預定的零件之后實施。 因此，工件必須通過工人和機器人的交替工作進行裝配。因此，在常規(guī)裝配線上已經(jīng)要求多個機器人實施相同的工作，如零件緊固，這增加了機器人的設備成本。此外，機器人占據(jù)大的空間。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題而已經(jīng)實現(xiàn)了本發(fā)明。本發(fā)明的目標是提供一種工件裝配方法，其要求很少的設備成本和很少的占據(jù)空間，因此降低制造成本。為了實現(xiàn)上述目標，根據(jù)本發(fā)明一個方面的工件裝配方法采用裝配工作單元，該裝配工作單元包括工人站，工人在工人站處工作；設備站，設備在設備站處工作；和轉移單元，用于在工人站和設備站之間轉移將被處理的工件，該方法包括下述步驟由轉移單元在工人站和設備站之間交替移動將被處理的工件，以便工人和設備交替裝配工件。在本發(fā)明的上述方面中，優(yōu)選通過多個裝配步驟裝配所述工件，并且當在裝配工作單元中完成所述多個裝配步驟中的一個時，將被處理的工件由轉移單元轉移至另一個裝配工作單元。在本發(fā)明的上述方面中，優(yōu)選通過多個裝配步驟裝配所述工件，所述裝配步驟中每一個都包括多個子步驟，并且所述子步驟中的能夠由設備實施且在裝配所述工件時實施多次的一個子步驟以所述子步驟的發(fā)生頻率的順序優(yōu)先分配給設備。在本發(fā)明的上述方面中，在裝配工作單元中同時裝配數(shù)量超過工人站和設備站的總和的工件。根據(jù)本發(fā)明的上述方面，由于轉移單元在工人站和設備站之間交替移動將被處理的工件，使得工人和設備交替裝配工件，因此可以減少設備和工人的數(shù)量，并且因此，可以降低制造成本。而且，即使在裝配工藝、工件本身或將被裝配的工件的數(shù)量改變，也僅需要改變裝配工作單元的步驟和工作順序。因此，在不重新組織生產(chǎn)線的情況下可以制造多種類型和數(shù)量的工件。通過包 括多個裝配步驟的裝配工藝裝配工件。在裝配工作單元中完成所述裝配步驟中的一個時，工件轉移至另一個裝配工作單元。因此，將被處理的工件在裝配工作單元中來回移動多次，直到完成所述裝配步驟中的一個，由此在裝配工作單元中實施整個裝配工藝的所述多個裝配步驟中的一個。在可以由設備實施并在裝配工件時實施多次的子步驟中，由于以所述子步驟的發(fā)生頻率的順序優(yōu)先確定分配給設備的子步驟。因此，可以增加裝配工藝的效率。而且，可以降低實施多次實施的子步驟的設備的數(shù)量。在本發(fā)明的上述方面中，由于在裝配工作單元中同時裝配數(shù)量超過工人站和設備站的總和的工件，則可以減低各個站中的空閑時間，并可以增加工件的裝配工藝的效率。根據(jù)接下來結合其中以說明性例子的方式示出本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的附圖進行的描述，本發(fā)明的上述和其它目標、特征和優(yōu)點將變得更明顯。


圖1圖示了用于執(zhí)行本發(fā)明的工件裝配方法的工件裝配系統(tǒng)的配置；圖2示意性地圖示圖1中示出的托架的配置；圖3為示出具有工人站和設備站的裝配工作單元的示意性透視圖；圖4圖示了用于采用圖3中示出的裝配工作單元裝配汽車電源單元(汽車的零件)的工作順序；圖5圖示了工人和機器人根據(jù)圖4中示出的工作順序通過圖3中示出的裝配工作單元裝配汽車電源單元的工作流程；圖6圖示了圖4中示出的工作順序中的子步驟2 ；圖7圖示了圖4中示出的工作順序中的子步驟4;圖8圖示了工人和機器人根據(jù)圖4中示出的工作順序通過圖3中示出的裝配工作單元同時裝配三個汽車電源單元的工作流程；圖9圖示了工人和機器人通過圖3中示出的裝配工作單元同時裝配工件A、工件B 和工件C的工作流程；圖10為示意性地示出具有兩個工人站和一個設備站的裝配工作單元的透視圖； 禾口圖11為示意性地示出具有一個工人站和兩個設備站的裝配工作單元的透視圖。
具體實施例方式以下參照附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的工件裝配方法和相關的工件裝配系統(tǒng)。圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式工件裝配系統(tǒng)10的配置。工件裝配系統(tǒng) 10在裝配線上具有多個裝配工作單元12。各個裝配工作單元12通過軌道24彼此連接。裝配工作單元12中的每一個都包括工人(人)14在其中工作的工人站16和具有多軸多關節(jié)臂的機器人(設備)在其中操作的設備站20。附圖標記22表示托架。將被處理的工件被放置在托架22上。托架22沿著軌道24移動到工件裝配系統(tǒng)10中，將被處理的工件涉及最終工件(完成的產(chǎn)品)被完全裝配之前的中間產(chǎn)品。工件裝配工藝包括多個裝配步驟。所述裝配步驟中的一個由裝配工作單元12中的每一個執(zhí)行。所述裝配步驟中的每一個都包括多個裝配子步驟。在一個裝配工作單元 12中完成一個裝配步驟之后，托架22移動至另一個裝配工作單元12，以轉移將被處理的工件。換句話說，在裝配工作單元12中的一個完成所述裝配步驟中的一個之前，將被處理的工件不轉移到其它裝配工作單元12。托架22根據(jù)工件的工作順序移動至裝配工作單元12 中的相應的一個。托架22和軌道M用作本發(fā)明的轉移單元。圖2示意性地圖示了托架22的配置。托架22包括前輪胎30 ；后輪胎32 ；用于驅動后輪胎32的馬達34 ；用于驅動馬達34的驅動器36 ；用于在軌道M分叉時控制托架22 將要行進的方向的方向選擇器38 ；以及用于控制驅動器36和方向選擇器38的控制器(計算機)40。托架22的控制器40在控制裝置(計算機未示出)的控制下控制驅動器36和方向選擇器38。控制裝置具有存儲工件的裝配工藝的步驟和工作順序的存儲裝置，并控制托架22的控制器40，使得托架22根據(jù)存儲的步驟和工作順序移動。控制裝置可以分別安裝在托架22中?？商鎿Q地，控制裝置可以經(jīng)由無線電通信遠程控制托架22。而且，雖然未圖示機器人18的配置，但機器人18具有用于控制臂的運動的控制器以及存儲工件的裝配工藝的步驟和工作順序的存儲裝置。機器人18的控制器根據(jù)存儲的步驟和工作順序控制多軸多關節(jié)臂，以影響機器人18的操作。雖然圖1中示出的裝配工作單元12具有兩個工人站16和一個設備站20，但裝配工作單元12可以具有一個工人站16和一個設備站20，或者可替換地，可以具有一個工人站 16和兩個設備站20。換句話說，設置在裝配工作單元12中的工人站16和設備站20的數(shù)量可以根據(jù)需要改變。每個裝配工作單元12的工人站16和設備站20的數(shù)量可以改變。圖3為示意性地示出具有一個工人站16和一個設備站20的裝配工作單元12的透視圖。軌道M鋪設在裝配工作單元12中，使得托架22可以繞工人站16和設備站20運行。因此，托架22能夠交替沿著工人站16和設備站20之間的軌道M移動，使得工人站16 處的工人14和設備站20處的機器人18能夠交替裝配工件。具體地，當工人14完成他或她的工作時，托架22移動至配置機器人18的設備站 20。在機器人18完成它的工作時，托架22又移動至配設有工人14的工人站16。因此，通過由工人14和機器人18交替多個工作，工人14和機器人18都可以裝配工件。順便提及， 當完成所述裝配步驟中的一個時，托架22移動至另一個裝配工作單元12，以轉移將被處理的工件。隨后，由將被處理的工件轉移到其處的后續(xù)裝配工作單元12實施下一個裝配步馬聚ο在工件的整個裝配工藝期間可以由機器人18實施并實施多次的子步驟或在裝配工作單元12中實施的裝配步驟(工件的裝配工藝的一部分)中，以子步驟的發(fā)生頻率順序優(yōu)選確定分配給機器人18的子步驟。由于可用的機器人18的數(shù)量有限，將實施少量時間的工作分配至機器人18導致工人工作時間的增加。因此，更頻繁地實施的工作可以有利地分配給機器人18。圖4圖示了用于采用圖3中示出的裝配工作單元12裝配汽車電源單元(汽車的零件)的工作順序。圖5圖示了工人14和機器人18通過圖3中示出的裝配工作單元12 根據(jù)圖4中示出的工作順序裝配汽車電源單元的工作流程。
最初，托架22移動至工人站16并停止在工人14站立的第一位置處。工人14實施子步驟1和2。子步驟1用于在檢查汽車電源單元的規(guī)格之后設置汽車電源單元的盒體。 由于必須檢查所述規(guī)格，因此子步驟1是人力工作的。在子步驟2中，如圖6所示，圓柱形電池52設置在盒體50中并被手動接線。由于機器人18不能實施諸如接線之類的靈巧工作，因此電池52被手動接線。在這里，具有電池52的盒體50為將被處理的工件。在完成子步驟1和2之后，托架22移動至設備站20并停止在配置機器人18的第二位置處。機器人18實施子步驟3和4。子步驟3用于將框架M固定到盒體50上。子步驟4用于通過諸如螺釘和螺栓之類的固定構件56緊固框架54，以將框架M固定在盒體 50上，如圖7所示。由于子步驟3和4可以由機器人18實施，則所述子步驟分配給機器人 18。在這里，與框架M緊固在一起的盒體50是將被處理的工件。當子步驟3和4完成時，托架22移動至工人站16并停止在工人14站立的第一位置處。工人14實施子步驟5和6。子步驟5用于設置軟質材料的蓋。子步驟6用于將母線 (未示出)設置在電池52之間，用于配線。由于子步驟5和6不能由機器人18實施，則所述子步驟分配給工人14。在完成子步驟5和6之后，托架22移動至設備站20并停止在配置機器人18的第二位置處。機器人18實施子步驟7和8。子步驟7用于緊固母線的結構部件。子步驟8用于緊固母線的電極部件。由于子步驟7和8可以由機器人18實施，則所述子步驟分配給機器人18。在完成子步驟8之后，托架22移動至工人站16的第一位置，工人14在第一位置處實施子步驟9。子步驟9用于進一步設置軟質材料的蓋。由于子步驟9不能由機器人18 實施，則子步驟9分配給工人14。在完成子步驟9之后，托架22移動至設備站20的第二位置，機器人18在所述第二位置處實施子步驟10。子步驟10用于將蓋夾連接至電池52，以固定子步驟9中設置的蓋。由于子步驟10可以由機器人18實施，則子步驟10分配給機器人18。在子步驟10完成之后，托架22移動至工人站16的第一位置，工人14在第一位置處實施子步驟11和12。子步驟11用于檢查裝配質量。子步驟12用于將電汽配線連接至裝配后汽車電源單元。由于子步驟11和12不能由機器人18實施，則子步驟11和12分配給工人14。在完成子步驟11和12之后，托架22移動至其它裝配工作單元12，以將將被處理的工件轉移至其它裝配工作單元12。如上所述，通過在單個裝配工作單元12中在工人站16和設備站20之間交替移動將被處理的工件，則可以由工人14和機器人18交替裝配工件，使得工人14和機器人18的數(shù)量可以降低，因此，可以降低制造成本。而且，所述裝配步驟的全部可以在單個裝配工作單元12中實施。順便提及，應當理解，可以根據(jù)由控制裝置(未示出)控制的工作順序控制托架22 的運動和機器人18的程序。當控制裝置從托架22接收到指示設置在托架22上的按鈕由工人14或機器人18按壓的信號時，控制裝置可以判斷工人14和機器人18完成他/它的工作。具體地，當設置在托架22上的按鈕被按下時，指示按鈕被按壓的按下信號發(fā)送至控制裝置。當控制裝置接收到按下信號時，判斷工人14或機器人18的子步驟完成，則控制裝置移動托架22。例如，當工人14完成子步驟1和2且工人14按下設置在托架22上的按鈕時，托架22移動至設備站20?？商鎿Q地，各個子步驟的操作時間可以提前確定，控制裝置可以基于對應于當前子步驟的操作時間已經(jīng)過去或未過去的判定，判斷工人14和機器人18的工作已經(jīng) 完成。例如，如果子步驟1和2的操作時間確定為15秒，當在工人站16實施子步驟1和2并且在托架22停止在工人站16處之后已經(jīng)過去15秒時，判斷子步驟1和2已經(jīng)完成，托架22可以自動移動至設備站20。如在圖5的視圖中可以容易理解的那樣，當僅一個裝配步驟在裝配工作單元12中實施時，引起過多的工人14和機器人18不工作的空閑時間，工作效率受到削弱。因此，有利地在裝配工作單元12中采用多個托架22，以同時實施多個工件的裝配子步驟。此時，由于在將在單個裝配工作單元12中裝配的工件的數(shù)量小于裝配工作單元12中的工人站16 和設備站20的總和時出現(xiàn)工人14和機器人18的空閑時間，因此優(yōu)選的是，工件的數(shù)量大于裝配工作單元12中的工人站16和設備站20的總和。例如，當在圖3中示出的裝配工作單元12中裝配兩個工件時(即，當在裝配工作單元12中裝配與工人站16和設備站20的總和相同數(shù)量的工件時)，雖然工人14在機器人18正在工作時工作，但工人14和機器人18在將被處理的工件從工人站16轉移至設備站20和從設備站20轉移至工人站16時必須掛起它們的工作。圖8和9圖示了在同時裝配多于所述總和(S卩，圖3中示出的裝配工作單元12的工人站16和設備站20的總和)的工件時工人14和機器人18的工作流程。圖8圖示了在根據(jù)圖4的工作順序同時裝配三個汽車電源單元時工人14和機器人18的工作流程。在這里，用于裝配第一汽車電源單元的托架22稱為托架22a。用于裝配第二汽車電源單元的托架22稱為托架22b。用于裝配第三車電源單元的托架22稱為托架22c。在圖8中，以密集交叉線框選的子步驟表示托架22a上的子步驟，以粗略的交叉線框選的子步驟表示托架 22b上的子步驟，沒用交叉線框選的子步驟表示托架22c上的子步驟。最初，當托架22a移動至工人站16的第一位置時，工人14在托架22a上實施子步驟1和2。當托架22a上的子步驟完成時，托架22a移動至設備站20的第二位置且托架22b 移動至工人站16的第一位置。工人14在托架22b上實施子步驟1和2，同時機器人18在托架22a上實施子步驟3和4。隨后，當機器人18完成托架22a上的子步驟時，托架22a移向工人站16。類似地， 當工人14完成托架22b上的子步驟時，托架22b移動至設備站20的第二位置。此時，托架 22a受控地移動，使得托架22a在托架22c到達之前不移動至工人站16的第一位置。當托架22c移動至工人站16的第一站時，工人14在托架22c上實施子步驟1和2。而且，當托架22b移動至設備站20時，機器人18在托架22b上實施子步驟3和4。隨后，托架22c從工人站16移動至設備站20的第二位置，同時托架22b從設備站20移動至工人站16。而且，托架22a在托架22b到達之前移動至工人站16的第一位置。如上所述，托架22a、22b和22c以托架22a、托架22b和托架22c的順序在工人站 16和設備站20之間交替移動，使得工人14和機器人18可以在裝配工作單元12中交替裝配工件。因此，工人14和機器人18的數(shù)量可以降低，由此降低制造成本。而且，由于在裝配工作單元12中同時裝配超過工人站16和設備站20總和的所述多個工件，則可以降低各個站中的空閑時間，由此增加工件裝配工藝的效率。圖9圖示了在圖3中示出的裝配工作單元12中同時裝配工件A、工件B和工件C 時工人14和機器人18的工作流程。簡要地說明圖9中示出的工作流程，工人14最初在工件A上實施子步驟1和2。在工件A上的子步驟1和2完成之后，機器人18在工件A上實施子步驟3和4，同時工人14在工件B上實施子步驟1和2。當工人14和機器人18的各個子步驟都完成時，工人14在工件C上實施子步驟1和2，同時機器人18在工件B上實施子步驟3和4。在各個子步驟完成之后，工人14在工件A上實施子步驟5和6，機器人18 在工件C上實施子步驟3和4。應當理解，用于裝配工件A、工件B和工件C的三個托架22 在上述控制裝置的控制下在工人站16和設備站20之間交替移動。機器人18還根據(jù)所述工作順序裝配工件A、工件B和工件C。如上所述，由于工人14和機器人18在裝配工作單元12中交替裝配工件，可以減少工人14和機器人18的數(shù)量，因此，可以降低制造成本。而且，由于在裝配工作單元12中同時裝配超過工人站16和設備站20的總和的所述多個工件，則可以降低各個站中的空閑時間，由此增加工件裝配工藝的效率。圖10為示意性地示出具有兩個工人站16和單個設備站20的裝配工作單元12的透視圖。由于在圖10中示出兩個工人站16，則所述工人站16中的一個由16a表示，而所述工人站16中另一個由16b表示。而且，配置在工人站16a處的工人14由1 表示，配置在工人站16b處的工人14由14b表示。在圖10中，超過工人站16和設備站20的總和的六個托架22在裝配工作單元12中來回移動，以便可以同時裝配六個工件。在裝配工作單元12中，鋪設使得托架22能夠在工人站16a和16b與設備站20之間自由來回移動的軌道24。因此，托架22可以沿著軌道M在工人站16a和16b與設備站 20之間交替移動，使得工人1 和14b以及機器人18可以交替裝配工件。由于托架22從工人站16a和16b移動至設備站20，則機器人18在從工人站16a和16b轉移的托架22上實施它的工作。托架22從工人站16a和16b移動至設備站20，并且還從設備站20移動至工人站 16a和16b中的一個。例如，托架22中的一個適于在工人站16中的一個和設備站20之間交替移動(如，從工人站16a到設備站20，以及再次到工人站16a)?？商鎿Q地，托架22中的一個可以適于在兩個工人站16和設備站20之間交替移動(如，從工人站16a到設備站 20并進一步到工人站16b)。托架22的移動順序在上述控制裝置的控制下根據(jù)工作順序確定。而且，機器人18也根據(jù)所述工作順序實施它的工作。圖11為示意性地示出具有一個工人站16和兩個設備站20的裝配工作單元12的透視圖。在圖11中，由于設置了兩個設備站20，則所述設備站20中的一個由20a表示，所述設備站20中的另一個由20b表示。而且，配置在設備站20a處的機器人18由18a表示， 配置在設備站20b處的機器人18由18b表示。在圖11，超過工人站16和設備站20的總和的六個托架22可以在裝配工作單元12中來回移動，以便可以同時裝配六個工件。軌道M鋪設在裝配工作單元12中，使得托架22可以繞工人站16以及設備站20a 和20b運行。因此，托架22可以在工人站16以及設備站20a和20b之間交替移動，使得工人14以及機器人18a和18b可以交替裝配工件。由于托架22從設備站20a和20b移動至工人站16，則工人14在從設備站20a和20b轉移的托架22上實施子步驟。托架22從設備站20a和20b移動至工人站16，并從工人站16移動至設備站20a 和20b中的一個。例如，托架22適于在設備站20中的一個和工人站16之間交替移動(如， 從設備站20a到工人站16并再次到設備站20a)?？商鎿Q地，托架22還適于在兩個設備站 20和工人站16之間移動(如，從設備站20a到工人站16并進一步到設備站20b)。托架的移動順序在上述控制裝置的控制下根據(jù)工作順序確定。而且，機器人18也根據(jù)所述工作順序實施它的工作。如上所述，其上將被處理的工件的安裝托架22在具有工人14在其處工作的工人站16和機器人18在其處工作的設備站20的裝配工作單元12中在工人站16和設備站20 之間交替移動。因此，工人14和機器人18可以交替裝配工件，以便可以減少工人14和機器人18的數(shù)量，因此，可以降低產(chǎn)品的制造成本。而且，必須根據(jù)裝配工藝的變化、工件或將被裝配的工件的數(shù)量重新設計常規(guī)生產(chǎn)線。然而，采用裝配工作單元12，可以僅通過改變裝配工作單元12的裝配工藝的所述子步驟和工作順序僅能解決上述變化(如，類型和數(shù)量的變化)，而不要求重新組織生產(chǎn)線。以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的示例性實施方式。然而，應當注意到，本發(fā)明的技術范圍不限于上述示例性實施方式。對本領域技術人員來說清楚的是，對上述示例性實施方式進行多種修改或改進。進行這種修改或改進的任何實施方式都可以包括在本發(fā)明的如在接下來的權利要求中提到的技術范圍之 內(nèi)。
權利要求
1.一種采用裝配工作單元(1 的工件裝配方法，該裝配工作單元(1 包括 工人站(16)，工人(14)在工人站處工作；設備站(20)，設備(18)在設備站處工作；和轉移單元02二4)，用于在工人站(16)和設備站00)之間轉移將被處理的工件，該方法包括下述步驟由轉移單元02，24)在工人站(16)和設備站OO)之間交替地移動將被處理的工件， 以便工人(14)和設備(18)交替地裝配工件。
2.根據(jù)權利要求1所述的工件裝配方法，其中通過多個裝配步驟裝配所述工件，和當在裝配工作單元(1 中完成所述多個裝配步驟中的一個時，將被處理的工件通過轉移單元(22，24)轉移至另一個裝配工作單元(12)。
3.根據(jù)權利要求1所述的工件裝配方法，其中通過多個裝配步驟裝配所述工件，所述裝配步驟中的每一個都包括多個子步驟，并且所述子步驟中的能夠由設備(18)執(zhí)行且在裝配所述工件時被實施多次的一個子步驟，以所述子步驟的發(fā)生頻率的順序優(yōu)先分配給設備(18)。
4.根據(jù)權利要求1所述的工件裝配方法，其中比工人站(16)和設備站OO)的總和多的工件在裝配工作單元(12)中同時裝配。
全文摘要
一種工件裝配方法，采用裝配工作單元(12)，該裝配工作單元(12)包括工人站(16)，工人(14)在工人站處工作；設備站(20)，設備(18)在設備站處工作；和轉移單元(22，24)，用于在工人站(16)和設備站(20)之間轉移將被處理的工件。在該方法中，由轉移單元(22，24)在工人站(16)和設備站(20)之間交替移動將被處理的工件，以便工人(14)和設備(18)交替裝配工件。
文檔編號B23P21/00GK102152109SQ20111003263
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權日2010年1月28日
發(fā)明者大野健一, 近藤俊之 申請人:本田技研工業(yè)株式會社