柔性高速制造单元(HSMC)系统的制作方法

本发明涉及自动化制造中使用的柔性高速制造单元(hsmc)系统，具体地，各个hsmc能够对零件执行各种各样的制造加工，且便于零件在hsmc内从一个点转移到另一个点。该系统适用于电气和电子模块或组件及子组件的制造。

背景技术：

1、如今，将工厂自动化技术引入制造业的主流方法是有选择地应用自动化并创建自动化孤岛，即一种允许从常规或机械制造过渡到自动化装配的方法。

2、在当今快速变化的环境中，产品的生命周期缩短，企业希望在短时间内提高产量或建立新的生产线，以满足消费者需求并获得市场竞争力。实现高产量的常规方法是增加平行线或同时处理多种产品。这些方法的缺点是占地面积增加，对产品公差的要求增加，以及加工站内堵塞或碰撞的风险增加。密歇根大学nsf可重构制造系统工程研究中心进行的一项调查显示，工业界对多级系统占据的大面积“非常不满意”(参见us2004/0255449a1)。当工厂考虑最大限度地利用制造空间时，这一关切非常重要。生产过程中与产品处理相关的问题也很重要，因为现今制造的产品越来越紧凑和复杂，需要各种复杂的制造过程。

3、出于以下经济或物流原因，生产线可能会迁移：国家对行业的吸引力、原材料的获取、物流成本的降低、地理上更靠近目标市场板块，或为生产车间内的二级生产线腾出空间。每次迁移，都需要时间在新的位置进行设置，降低了生产线的整体运行效率。

4、美国专利(no.2004/0255449a1)公开了一种用于非现场工厂建造结构的组合式底盘和地板系统，包括:一对平行的内部纵向梁构件，其具有限定公共平面的上表面；一对连接到内部纵向梁构件端部的端部周边构件，该端部周边构件横向延伸超出内部纵向梁构件，并延伸到公共平面上方；一对纵向周边构件，其连接到端部周边构件的端部以与端部周边构件一起形成矩形周边组件；固定到纵向周边构件的内表面的横木构件，该横木构件具有位于所述公共平面中的上表面，以及在纵向周边构件之间横向延伸的多个金属地板托梁，其具有位于所述公共平面的下表面和位于由周边构件的上表面限定的平面中的上表面。

5、名称为“柔性制造系统”的美国专利(no.8584349)公开了一种制造系统，该制造系统包括(a)为多个制造工艺提供设施的芯部，且优选地该芯部能够高容量供电，(b)以及至少两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个可移动的制造舱，这些制造舱可拆卸地连接到芯部，用于接收由该芯部提供的设施。一些实施例中，在由每个隔间限定的工作空间内，具有用于执行一个或多个制造工艺或制造工艺的部分或步骤的设施，其可以可选地并行执行。该设施可以包括多个组件，每个组件执行化学、生物、药物或一些其他制造工艺的一个或多个部分或步骤。可选地，该制造系统包括多个清洁连接区域，当连接到芯部时，该清洁连接区域位于邻近制造隔间，用于控制接入制造隔间和/或提供清洁区域用于在芯部和制造隔间之间进行设施连接。可选地，该制造系统还包括多个上部对接环，当连接到芯部时，该多个上部对接环位于隔间上方，用于向隔间提供一个或多个设施(例如，在重力作用下)。可选地，该制造系统包括一个、两个或更多个保持区域，在该保持区域中可以清洁可移动的隔间，且可选地，在该保持区域中可以重新配置进行制造过程的部件的配置，或者制造过程的部分或步骤。可选地，该制造系统包括适于可移除地连接到一个或多个可移动制造隔间的排放装置，用于排放制造过程中产生的废物。优选地，用于排放废物的排水管与芯部隔离，以避免污染芯部。

6、名称为“超柔性生产制造”的美国专利(no.8798787)公开了一种具有一个或多个工作单元的制造系统，每个工作单元进行一个或多个制造过程。该系统还具有一个或多个移动运输单元(“mtu”)，其将包含工件的可运输容器输送到所述工作单元和从所述工作单元输送出。mtu将容器传送到工作单元，使得工件被定位在该工作单元。该制造系统还具有计算机系统，该计算机系统具有一个或多个mtu中的状态信息，且使用该状态信息来控制一个或多个mtu中，以将可运输容器运送到一个或多个工作单元或从一个或多个工作单元运送出。

技术实现思路

1、本发明的高速制造单元(hsmc)使用直接驱动电机(旋转和/或线性)的组合来实现高速和精确的运动，并使用智能对准方法来覆盖制造产品的各个方面：从零件处理到生产线调整。

2、本发明的主要目的是提供一种高速制造单元(hsmc)系统，用于对输入零件或多个零件进行各种制造过程，其特征在于，所述系统包括:

3、一个或多个主旋转台(100，100’)，其为圆形，具有旋转台(10，10’)，并由位于所述旋转台(10，10’)下方的直接驱动旋转电机(14)旋转，其中所述旋转电机(14)与所述旋转台(10，10’)一起定位在安装垫片上(16)，且所述主旋转台(10，10’)的圆周边安装有用于保持零件的多个嵌套(12)；和

4、沿着所述主旋转盘(100)的圆周边相邻定位的多个副旋转台(20，20’)，其中所述副旋转台(20)包括直接驱动旋转电机(24)；多个末端执行器(22，22’)，每个末端执行器(22，22’)设有一对机械爪(23)，以拾取零件并将其放置在所述主旋转台(10)的所述嵌套(12)上；

5、因此，在由所述副旋转台(20)的所述末端执行器(22)拾取和放置的过程中，零件被从一个地方转移到另一个地方进行处理和/或形成子组件。

6、本发明的主要目的是提供一种高速制造单元(hsmc)系统，用于对输入零件或多个零件进行各种制造过程，所述系统包括:

7、一个或多个主旋转台(100，100’)，其为圆形并由位于所述旋转台(10，10’)下方的直接驱动旋转电机(14)旋转，其中所述旋转电机(14)与所述旋转台(10，10’)一起定位在安装垫片上(16)，且所述主旋转台(10，10’)的圆周边安装有用于保持零件的多个嵌套(12)；和

8、沿着所述主旋转盘(100)的圆周边相邻定位的多个副旋转台(20，20’)，其中所述副旋转台(20)包括直接驱动旋转电机(24)；多个末端执行器(22，22’)，每个末端执行器(22，22’)设有一对机械爪(23)，以拾取零件并将其放置在所述主旋转台(10)的所述嵌套(12)上；和

9、至少一个工作站(30)，位于主旋转台(10)的圆周边上方，以向所述嵌套(12)上的零件提供制造过程。

10、在由所述副旋转台(20)的所述末端执行器(22)拾取和放置的过程中，零件被从一个地方转移到另一个地方进行处理和/或形成子组件。

11、本发明的另一个主要目的是提供一种高速制造单元(hsmc),其采用智能对准方法在输入零件上进行多种制造过程，该输入零件包括一个或多个具有安装间隔件(16)的高速加工控制系统，配备有可编程线性致动器(28)的副旋转台(20),以允许零件在垂直方向上组装，从而形成零件的子组件，其中，基于要拾取的零件的高度，将示教点设置到可编程线性致动器(28)。

12、本发明的又一个目的是提供一种采用智能对准方法的高速制造单元(hsmc),其还包括线性轨道系统，以便于多个hsmc在生产线上对准，其中线性轨道系统包括固定支架，以允许零件放置在线性轨道系统上或从其上拾取；和线性轨道组件，该组件包含具有孔的机加工零件，以允许流体介质通过，当组件与零件相互作用时，提供对零件的升力和推力。该线性轨道系统用于桥接生产线中的两个或多个hsmc(80)单元。

13、本发明的一个目的是提供一种柔性高速制造单元(hsmc)系统，该系统采用直接驱动电机来产生各个单独零件的高速吞吐量和精确运动，在非常短的时间内完成各个制造过程。

14、本发明的另一个目的是提供一种柔性高速制造单元系统，通过处理各个零件，可以进行调整以适应微小的零件变化。这使得公差更小的零件可以重复处理，而不会出现卡住、碰撞或脱落等问题。与传统的非直接驱动自动化方式(即皮带传动、齿轮、凸轮从动件)不同，直接驱动电机几乎不需要维护。电机维护所需的停机时间为零，因此自动hsmc的整体运行效率和处理量更高。

15、本发明的又一个目的是提供一种柔性高速制造单元系统，各个单独的高速制造单元(hsmcs)可以以正交和/或锐角/钝角方式彼此配置，形成生产线。

16、本发明的另一个目的是提供一种柔性高速制造单元系统，该系统能够以灵活的方式布置和相互作用，允许根据现场可用的占地面积设计生产线。

17、本发明的又一个目的是提供一种柔性高速制造单元系统，其中密集的生产线能够以快速和精确的方式完成各种制造过程，将允许企业降低运营成本，同时保持高产量。

18、本发明的另一个主要目的是提供一种柔性高速制造单元系统，其中与hsmc的发明相关联的智能对准方法包括使用线性可编程致动器，该线性可编程致动器用于允许沿z轴操纵各个零件。通过hsmc在z轴上设置示教点，可以消除组件中固有的累积公差。

19、本发明的又一个目的是提供一种柔性高速制造单元系统，减少对高技能工人机械校准生产线的各个方面的需求，从而降低了在不同位置设置生产线的总成本和时间。

20、结合附图，通过以下对实施本发明的最佳模式的详细描述，本发明的上述目的和其他目的、特征和优点将变得显而易见。