CN102233526A

CN102233526A - 自动机械单元

Info

Publication number: CN102233526A
Application number: CN2011100958924A
Authority: CN
Inventors: 明正谦; 中杉干夫; 根岸真人; 松尾雄二
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2011-11-09
Also published as: JP2011224742A; US20110258847A1

Abstract

一种自动机械单元，其能使自动机械站小型化并同时获得高可维护性和高刚性。就此而言，使用多个自动机械来组装零件的自动机械单元包括用于容纳多个台架的多个亭室，在每个台架都安装有一对自动机械臂，所述台架相互邻接。每个台架都在其一个侧表面上具有开口部分，电源控制器盒通过该开口部分载入和载出。为了弥补由于开口部分造成的台架刚性降低，使用了连接部件用以横跨各个亭室联结两个互相邻接的台架。每个连接部件的两个末端部分分别用螺栓紧固在所述两个台架上。

Description

自动机械单元

技术领域

本发明涉及一种自动机械单元，其被构造为通过结合包括自动机械的通用成套组件设备(自动机械站)而并入生产***中。

背景技术

近年来，不断增加生产短产品生命周期的小生产量、多品种生产类型的小型电气产品和电子产品。此外，用于这些产品的生产线的配置趋于频繁变化以适应要生产的产品种类。当生产线转换成另一种产品时，就要花费时间来改变生产线配置和需为此准备专用工具。因此，除了集中生产一定量的产品，否则在很多情况下就要进行手工单元生产来替代自动化生产。然而，近年来，即使在上述的情况下，也有对生产线自动化的要求以追求恒定的产品质量和应对生产量的突然增加。

因此，如日本专利申请公开No.H07-001298和日本专利申请公开No.2008-229738中所公开的，可通用的自动机械站引人关注。在使用那些自动机械站的自动机械单元中，重新排列多个可通用的自动机械站以便适用于每个生产计划，从而为加工、组装和输送待加工工件建立新的自动机械单元。此外，对于应对生产量的突然增加等情况，可将通用的自动机械站从生产量减少的生产线上移除并转移到另外的自动机械单元。

在构造这种自动机械站中重要的是使自动机械站减小尺寸并获得更高速度。即使在自动机械站可以通用的情况下，如果自动机械站比人工装配线占用区域更大，或者如果其所耗费的时间比人工作业更长，则使用自动机械站就没有优势。

在日本专利申请公开No.H07-001298所公开的自动机械站中，单个站中容纳了能够以相反方向输送工件的成对输送装置，位于输送装置的可移动部分上的工件输送托盘，进行工件的加工、组装等的自动机械，以及测量装置。在壳体的台架部分中，布置了自动机械的控制部分和放置在站上的测量装置。自动机械站通过联结销相互联结，输送托盘转向单元设置在多个自动机械站的起点和终点，由此构成生产线。因此，生产线的配置、移动和工序变化可以容易地进行。

此外，日本专利申请公开No.2008-229738中所公开的自动机械站包括了自动机械臂，该自动机械臂在顶壁部分具有圆弧形操作区，并且该自动机械站的工作空间具有六边形形状。在顶壁部分，设置了能够观察自动机械站环境的摄像机，并且自动机械站包括可自行移动的带轮平台。因此，能够自动配置成符合生产计划的生产线。

然而，那些自动机械站设计成致力于易于移动和工序变化的生产***，因此它们具有下述未解决的问题。

在日本专利申请公开No.H07-001298所公开的自动机械站中，沟槽形成于相邻站的一部分，并且具有成对凸缘的联结销只是简单地跨接所述沟槽来联结这些站。因此，未固定相邻站的位置。由此，当执行精确的作业操作时，要确保单独站的刚性以抑制机械振动，因此壳体的台架部分就要由粗的刚性结构部件做成。其结果是，台架的容积受限，因此，当自动机械站的尺寸减小时，由于容积减小而不能确保控制部分的维护空间，这降低了可操作性。

如果为了确保高的可维护性而将台架的结构性部件部分切除，那么台架的刚性就会削弱。刚性的削弱会使台架本身由于自动机械的操作而发生振动，从而在自动机械臂的远端部分的振动会强烈，其产生的结果是在组装、输送等环节发生故障。此外，要耗费时间来将振动稳定在所期望的幅度，这会导致生产节拍时间增加和其它麻烦。还有，在设置辅助部件以覆盖被切除部分来防止刚性削弱的情况下，每次接近台架时都需要拆卸辅助部件，其结果是可维护性降低。如上所述，既能够获得高的可维护性又能达到高的台架刚性是很困难的。

此外，在日本专利申请公开No.2008-229738所公开的自动机械站中，台架包括位于其底部的带轮平台，因此，即使台架自身具有刚性结构，但是就底板而言也无法确保刚性。因为设置了带轮平台，台架自身是不稳定的并且台架中壳体的容积也受到限制。因此，与日本专利申请公开No.H07-001298的情况相似，存在的问题是不能获得自动机械站的小型化以及既有高可维护性又有高刚性。

发明内容

本发明的目标是提供一种自动机械单元，其特别是能够在使自动机械站小型化的情况下同时获得台架的高可维护性和高刚性。

为了解决上面提到的问题，本发明提供了一种使用多个自动机械来组装零件的自动机械单元，包括：多个台架，在所述多个台架上分别安装多个自动机械；开口部分，所述开口部分在所述多个台架的各自一个侧表面上敞口；连接部件，在所述多个台架相互邻接以使所述多个台架的开口部分在一个方向定向的情况下，所述连接部件被构造用以在所述多个台架的所述一个侧表面上联结两个相邻的台架；以及紧固单元，所述紧固单元被构造用以将所述连接部件紧固到所述两个相邻的台架上，同时使所述连接部件的两个末端部分分别与所述两个相邻的台架面接触。

在相邻自动机械站的台架的开口部分中，使得连接部件与相邻台架的支柱面接触以联结台架，其结果是能够确保高可维护性而且也可以增加台架的刚性。因此，能够抑制由于自动机械臂的高速运转而可能产生的振动，进而能够防止组装和输送中的故障。此外，缩短了稳定时间，这有助于生产节拍时间的缩短。

通过参考附图所做的示例性实施方式的下述说明，本发明的更多特征会变得更加清晰。

附图说明

图1A是透视图，其示出了依据本发明第一实施方式的自动机械单元的每个自动机械站的构造。

图1B是显示整个自动机械单元的透视图。

图2A是显示图1A和1B中自动机械站的台架的构造的透视图。

图2B是显示三个台架的连接构造的透视图。

图3是显示图1A和1B中自动机械站的台架和电源控制器盒的透视图。

图4是显示依据本发明第二实施方式的自动机械单元的自动机械站的台架的连接构造的透视图。

具体实施方式

(第一实施方式)

图1A和1B示出了依据本发明第一实施方式的自动机械单元。该设备是通过将多个自动机械站100组合在一起构成的，在每个自动机械站100都安装了用于组装零件的自动机械。参考图1A，每个自动机械站100主要包括台架101、构成自动机械的一对自动机械臂102、亭室103、摄像机104和照明灯105。参考图1B，作为连续生产***的自动机械单元是通过组合多个自动机械站100而构建出的。

每个亭室103都是由刚性支柱构成的框架，使得台架101被容纳于其中，并且摄像机104固定于其上以便测量台架上工作空间内的工件和被供给零件的位置和姿态。亭室103在宽度方向W上的宽度值被设置成足以将台架101和亭室103的每个支柱分开而不互相接触。此外，亭室103在长度方向L上的长度值被设置成足以不干涉地围住包括末端执行器的自动机械臂102的运动范围。亭室103的高度值被设置成等于或大于台架高度与包括末端执行器的自动机械臂102的最大到达高度之和，并且要适用于图像摄取期间摄像机的焦距。台架101基本上安装在亭室103的安装区域的中央部分。

在亭室103的上部安装有用于测量要组装的工件和被供给零件的位置的摄像机104以及用于图像摄取的照明灯105。摄像机104和照明灯105每个都具有能够调节它们的位置和姿态以便获得图像摄取最佳条件的机构。

图2A示出了台架101的构造。每个台架101都是箱体，具有安装在其上的成对自动机械臂102并给自动机械提供进行各种工作所要的工作空间。台架101具有不锈钢顶板110，其起到作为工作空间的作用并具有正方形形状。在顶板110上可固定例如台座和供给装置，在台座上放置自动机械臂102要使用的各种工具，供给装置用于供给放置零件的托盘。

台架101包括所述顶板110、包括支柱111、上梁112、下梁113、和中梁114的结构、以及布置在台架101的除一个侧表面以外的侧表面上的侧板115。台架101仅在所述一个侧表面上没有中梁114和下梁113，取而代之形成了在所述一个侧表面中敞口的开口部分101a。

在台架101结构的下表面上，配置了脚轮从而台架101可以容易地移动，并且安装了具有调节螺钉的脚(未示出)用于找平顶板110。此外，为了抑制由于自动机械运作可能发生的振动，设置了固定撑架116，锚栓穿过其中并被拧紧从而将台架自身固定在地板上。

自动机械臂102是能够进行六轴向控制的自动机械臂。每个臂的远端部分都可以根据各种不同种类的工作附接各种不同的末端执行器。末端执行器相当于人的手或手指，例如，能够胜任细致工作的小尺寸末端执行器附接在其中一个自动机械臂上，而用于处理比较大的部件的末端执行器附接在另一个自动机械臂上。

为了控制自动机械臂102，需要提供自动机械控制器和电源用以控制构造在臂内的马达并根据指令值来操作臂。进一步还需要提供自动机械臂用来组装工件的电动螺丝刀等所用的控制器和电源。用于自动机械站中的控制器、电源等布置成电源控制器盒106，其一同载入和载出台架101。电源控制器盒106具有附接在其底表面上的脚轮，因而在维修等的时侯可以沿前表面方向(开口方向)拖拉电源控制器盒106穿过每个自动机械站100的台架101的开口部分101a。

用作连续生产***的自动机械单元是通过组合多个自动机械站100来构成的。此时，各台架101的开口部分101a布置在垂直于亭室103的长度方向L的平面内。也就是说，在这种布置中各台架101相互邻接，从而各台架101的开口部分101a沿相同的开口方向(亭室103的长度方向L)定向。在这种情况下，自动机械站100的前侧被限定为维护侧，而相对侧被限定为零件供给侧。采用这种构造，通过使用托盘来供给零件集中在自动机械单元的一侧，从而能够有效地执行通过使用自动导向运输工具或类似物供给零件。此外，维护侧即图1B的前侧作为人可以进入的区域，因此通过自动机械单元的居间物使得自动化部分与涉及人的部分分隔开，这样就建立起注重安全的***。

参考图3，电源控制器盒106保存在每个自动机械站100的台架101中，状态为电源控制器盒106可以被放进台架和从台架取出，其体积基本上等于台架的体积。台架101具有开口部分101a，因此台架101在设置有开口部分101a的侧表面上具有较低刚性。当自动机械操作时，在低刚性的方向上产生振动，这可能会产生对工件输送和组装发生故障的担心。

考虑到上述情况，将连接部件120设置在台架101的设有开口部分101a的侧表面上，从而以连接部件120与两个彼此相邻的台架101相接触的状态横跨各亭室103刚性联结两个台架101。包括有面接触的刚性联结是通过以下设置实现的。连接部件120的两个末端部分120a-要与邻近台架101的开口部分101a的如支柱111的具有表面的部件进行面接触-被设置成在高度方向上具有尽可能大的面积。此外，用作紧固单元的螺丝固定部分121以小间距设置成具有三点或更多点的多点紧固部分。

如上所述，相邻的台架101被相互结合为一体来增加整个自动机械单元的台架101的刚性。其结果是，能够抑制由于自动机械臂102高速运转而可能发生的振动，进而能够防止组装和输送中的故障。此外，缩短稳定时间，因此能够缩短生产节拍时间。同时，电源控制器盒106可以自由地放入和取出，因此可以同时获得高可维护性和高刚性。

(第二实施方式)

图4示出了依据本发明第二实施方式的自动机械单元。第二实施方式与第一实施方式的不同之处仅在于使用了连接部件130。在连接相邻自动机械站100的台架101的支柱111的方法中，连接部件130与连接部件120不同。在此实施方式中，连接部件130被设置在相邻的台架101的支柱111之间。然后，连接部件130的两个末端部分130a分别与支柱111的两相对表面111a进行面接触，并且这些元件被相互紧固。因此，相邻的台架101相互刚性联结从而增强台架101的刚性。

在每个台架的两个侧表面上分别设置两个开口部分的情况中，仅多增加一个使用连接部件的连接部分，而基本构造和效果与第一和第二实施方式的相同。

虽然已经参考示例性实施方式对本发明做出了说明，但应该明白本发明并不限定于所公开的示例性实施方式。下述权利要求的范围要符合最宽泛的释义从而涵盖所有这样的修改和等效构造与功能。

Claims

1.一种使用多个自动机械来组装零件的自动机械单元，包括：

多个台架，在所述多个台架上分别安装多个自动机械；

开口部分，所述开口部分在所述多个台架的各自一个侧表面上敞口；

连接部件，在所述多个台架相互邻接以使所述多个台架的开口部分在一个方向定向的情况下，所述连接部件被构造用以在所述多个台架的所述一个侧表面上联结两个相邻的台架；以及

紧固单元，所述紧固单元被构造用以将所述连接部件紧固到所述两个相邻的台架上，同时使所述连接部件的两个末端部分分别与所述两个相邻的台架面接触。

2.依据权利要求1的自动机械单元，进一步包括被构造用于分别控制所述多个自动机械的电源控制器盒，

其中所述电源控制器盒通过各个所述开口部分而被载入和载出各个所述多个台架。

3.依据权利要求2的自动机械单元，其中所述电源控制器盒包括位于其底表面上的脚轮，并且在所述电源控制器盒能够通过所述开口部分一同载入和载出的状态下，所述电源控制器盒存放在各个所述多个台架中。