用于模块化制造的装置、系统和方法与流程

用于模块化制造的装置、系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年1月17日提交的名称为：“用于模块化制造的装置、系统和方法”的美国临时申请62/793,624的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文，如同其全部内容被阐述一样。


背景技术：
技术领域
3.本发明涉及制造，并且更具体地，涉及用于模块化制造的装置、系统和方法。
4.背景说明
5.在目前已知的制造操作中，例如对于大型设备，例如器具(appliance)来说，不断增加的组件数量和与组件相关的方面被添加到所制造的设备中，以便提供符合现代期望的功能。例如，随着物联网(iot)的出现，通常不仅期望现代设备具有高度直观的用户界面，其另外包括经由用户界面可用的广泛的应用和变化功能，而且另外设备能够通信，诸如其中指示、记录和传送设备错误的简单通信，或诸如更复杂的通信。这两种类型的通信都可以在无线连接上发生，例如到或经由家庭网络到品牌中心等。此外，预期这些越来越有能力的设备不仅提供前述广泛的功能，而且这些设备更一致且良好地操作，并且持续更长时间。
6.不幸的是，提供不断增加的特征、通信方面等的数量，以及制造商对增加的生产率、产量等的偏好，使得保持制造商的收益性，与典型的设备制造技术不一致。实际上，大多数设备大部分是手工制造的，与那些设备在图形用户界面、设备照明、设备通信等的可用很久以前制造的方式没有什么不同。
7.例如，大多数设备包括多个线束，每个线束在整个设备的不同位置具有多个紧固件，所述线束向多个电路板、电气元件等(在下文中，统称为“组件”)传输信号和电力，以及从多个电路板、电气元件等传输信号和电力。为了为设备的功能方面提供足够的空间，通常这些大量的紧固件、配线、组件等必须在整个设备中放置在不便的位置处。因此，所有这些方面的手动安装可能是不便和困难的，并且这样的安装是进一步高度重复的并且可能需要不同水平的强度，诸如以进行连接和紧固方面。这些变化甚至可能部分地由于在制造设备的壳体中存在的工程公差而在不同设备上的相同组件之间发生。
8.在设备内以困难的角度和使用变化的强度安装配线、线束、紧固件和组件的这种重复和耗时的性质经常导致工伤。这种制造复杂性和工伤可能减慢生产时间，从而增加制造成本。
9.此外，本文所讨论的制造复杂性要求大量的存储和占地面积专用于进行中的库存的安装阶段，以及必须安装到进行中的库存中的方面。这种对存储和处理空间的需要进一步限制了生产线中的产量。
10.更具体地说，现有技术中的典型生产线要求将诸如正在制造的大型器具之类的设备从一个站运输到另一个站，以便能够在每个新的站处手动安装独特的组件。这样，每个站
需要在工作期间重复安装相同或类似组件的专门工人。毋庸置疑，至少由过程中库存所给予的前述产量限制了设备流从一个站到另一个站的可用性，并且如上所述，工人所需的重复方面造成了工作不满和重复的工作伤害。更进一步，如上所述，上述方面的组合降低了产量和产率。


技术实现要素：

11.本公开是并且包括至少一种用于模块化制造的装置、系统和方法。该装置、系统和方法可以包括至少一个设备壳体，其能够提供至少所制造设备的结构，其中该设备壳体包括多个接收器；多个模块，每个模块包括多个组件，所述多个组件适于组合起来向所制造的设备提供功能方面；多个连接器，所述多个连接器在外部与所述多个模块中的每个模块相关联，其中，所述多个连接器能够分别由所述多个接收器中的接收器接收，从而将所述多个模块中的每个模块紧固到所述设备壳体中。进一步包括的可以是多个电接口，每个电接口在多个模块中的模块的外部上，其中每个外部接口至少提供从多个模块中的相应一个模块的多个组件到所制造的设备的其它方面的板外电连接。
附图说明
12.所公开的非限制性实施方式是关于附图来讨论的，附图形成了本发明的一部分，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
13.图1是模块化制造的图示；
14.图2是制造系统的图示；以及
15.图3示出了制造方法。
具体实施方式
16.本文提供的附图和描述可能已经被简化以说明与清楚理解本文描述的装置、系统和方法相关的方面，同时为了清楚起见，消除了可以在典型的类似设备、系统和方法中发现的其他方面。因此，本领域技术人员可以认识到，其它元件和/或操作对于实现本文所述的设备、系统和方法可能是期望的和/或必要的。但是因为这样的元件和操作在本领域中是已知的，并且因为它们不促进对本公开的更好理解，所以为了简洁起见，在此可能不提供对这样的元件和操作的讨论。然而，本公开被认为仍然包括本领域普通技术人员已知的对所描述的方面的所有这样的元件、变化和修改。
17.在全文中提供实施方式，使得本公开充分彻底并且将所公开的实施方式的范围完全传达给本领域技术人员。阐述了许多具体细节，例如具体组件、设备和方法的示例，以提供对本公开的实施方式的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，不需要采用某些具体公开的细节，并且可以以不同的形式来实施方式。因此，实施方式不应被解释为限制本公开的范围。如上所述，在一些实施方式中，可能不详细描述公知的工艺、公知的设备结构和公知的技术。
18.本文所用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而不是旨在进行限制。例如，如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也可旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚地指明。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包含性的，因此指定了所述特征、整数、步骤、
操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。除非特别地被确定为优选的或需要的执行顺序，否则这里描述的步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或示出的特定顺序执行。还应理解，可采用额外或替代步骤来代替所揭示方面或与所揭示方面结合。
19.当元件或层被称为在另一元件或层“上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一元件或层时，除非另外清楚地指出，否则其可以直接在另一元件或层上、接合到、连接到或联接到另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，可以不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应当以类似的方式解释(例如，“之间”对“直接之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。此外，如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。
20.此外，尽管术语第一、第二、第三等可以在这里用于描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开。除非上下文清楚地指出，否则诸如“第一”、“第二”和其它数字术语的术语当在本文中使用时不暗示顺序或次序。因此，在不脱离实施方式的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分。
21.实施方式提供了一种方法，由此对于某些设备的制造商，诸如大型器具，组装时间可以比已知技术减少十倍或更多。更具体地，实施方式包括离散部分或离散设备子系统的预制，例如以卡扣、旋入或夹入模块的形式，其可以在设备中的某些位置中的所有设备上是共同的，以便在制造期间简单地包括到设备中。模块子系统可以完全扣合到已经在设备壳体内的一个或多于一个的内部支撑或紧固件上。
22.因此，设备制造的一个或多个方面可以是自动化的，例如允许使用机器人技术；可以在很大程度上消除设备之间的微小差异；并且可以提高制造产量和产率。有利地，前述内容允许模块独立地、离散地和方便地提供给生产线。此外，至少由于消除了现有技术中出现的可用产量的较大变化，生产线可以在现场外产生和存储许多必要的模块化库存。不必说，由于可以在生产线之外检查各个模块的质量，因此设备的质量控制和检查也可能在现场之外大量发生。当然，这进一步提高了制造产量。
23.应该理解，上述每个方面都提高了如上所述的产量和产率。此外，将理解的是，本领域技术人员通过所公开的实施方式可进一步基本解决重复性运动损伤、切割损伤、其它损伤和工作满意度。
24.图1示出了一种设备12，其包括在设备12的制造10期间的多个卡扣模块14，其至少包括适于接收模块14的设备壳体13，应当注意，尽管所示的设备12是洗衣机，但是图1的实施方式仅作为示例提供，并且具有多个子系统的任何大型设备或器具都可以利用所公开的实施方式。
25.图1中所示的每个模块14可以包括在模块14中集合的多个组件14a、b、c
…
，此外，每个模块14可以包括组件14a、b
…
之间的连接16、18，并且根据需要连接到设备的外部元件，以及用于组件14a、b
…
的支架20，以将每个组件牢固地保持在模块14中的其适当位置，以及用于整个模块14的外部支架22，以便在制造期间也根据需要将其放置到设备12中。
26.组件可以包括但不限于器具，例如洗衣机或烘干机，或汽车组件。作为示例，模块14可包括洗衣机或烘干机的前端或后端头部的组件，例如人机界面(hmi)、控制单元、线束、阀、软管、冲压组件等。因此，模块14可以是机械的、电的或机电的，或者独立地或者以其组合。
27.如图所示，某些模块14不仅可以包括内部组件14a、b
…
以便为模块14提供可操作性，而且还可以包括外部组件14x、y、z
…
，例如转盘、按钮、灯等等。使用上述设备支架22，在制造过程中，每个模块14可以手动或自动地放置在设备12中的适当位置，在该位置，用于该模块14的固定支架/紧固件22可以紧固到设备12中，以允许内部组件14a、b
…
和外部组件14x、y
…
的可操作性，如全文所述。
28.应当理解，根据图1的图示的设备12的制造可以释放地板空间并且限制生产线30中、仓库中、现场存储中等的存储需要，从而使得更多的单元能够运输并且具有改进的质量控制。例如，可以在每个模块14的形成地点实施质量控制36，使得可以最小化生产线中的质量控制42，或者制造中的质量控制42可以简单地提供与在现场外完成的质量控制36的冗余，从而提高生产线30的产率、产量和产品性能，不用说，上述还可以降低制造中心的成本，例如通过最小化库存、降低检查需求、降低劳动力需求、改善现场后勤等。
29.如图2所示，提供多个卡扣模块14可以进一步减少生产线30中所需的站102的数量，例如，不是制造雇员104在设备12被传递到下一个站102之前仅对设备12的一个方面进行工作，而是每个站102可以允许安装一个或多个卡扣模块14，例如其中设备12a的特定部分中的所有卡扣模块14都在单个制造站102处被符合人体工程学地安装。
30.通过提供所公开的模块中的卡扣，并且例如在其中在设备的特定方面中的一个或多个模块基本上同时安装在单个站的任何实施方式中，可以如上所述改进站的人机工程学。例如，在实施方式中可以很大程度上消除对于用于安装方面的不自然的角度的需要，因为模块可以特别地形成为遵循用于安装的设备壳体的角度，和/或可以自动地安装。此外，模块在设备内的附接可以是容易地可旋转的并且可易于遵照z轴和/或中性计划制造的原理来调节，从而改善雇员健康和投资回报。
31.此外，由于模块内的许多组件的附接是在生产线之外执行的，因此在制造期间需要附接到设备的方面的数量被极大地最小化。即，在已知技术中需要20个组件来单独地附接跨过生产线中的多个站的实施方式中，实施方式可提供包括所有20个组件的单个模块，从而需要在生产线中的单个站处附接仅单个组件，即模块。此外，由于模块的设计独立于整个设备的设计，每个模块可被设计成更容易允许接近组件，例如用于低产率或故障组件的替换，或用于使用故障组件的稍后替换。
32.此外，如上所述，将模块集成到制造系统中允许对缺陷的改进的校正超过已知技术。实际上，在模块形成现场的质量控制允许在模块到达制造商的设施之前校正大多数缺陷。因此，实施方式可显著地改进已知技术上的生产线产率。也就是说，在现有技术中，即使质量控制系统的最低严格性通常也会在生产线期间的至少几个站处执行质量控制，并且在设备生产结束时执行附加测试。不用说，这增加了缺陷进入制造过程的可能性，例如在检查站之间或者在每个执行其各自功能的多个站的整个操作中。
33.图3示出了根据实施方式的方面的方法200的流程图。如图所示，在步骤202，多个模块被设计成通常与其它模块一起执行由设备提供的功能。此外，在步骤202，这些模块中
的每一个被设计成位于该设备内，例如位于该设备的至少内部部分中，和/或有时位于该设备的外部部分中。
34.在下一步骤204，选择执行给定模块的功能所必需的各种组件以放置在模块上。因此，这些组件中的每一个都可以具有紧固件、位置和执行功能和/或将组件紧固在模块内所必需的任何其它方面，例如配线、连接迹线、焊接等。然后在步骤206，这些组件被放置、紧固、物理和/或电连接在模块上它们各自的位置。因此，在步骤206，模块设置有外部紧固件，以最终允许将模块放置到设备中和/或与其他模块互连。
35.每个模块优选地在其设计/指定位置处放置到整个设备中。作为非限制性示例，在步骤207处到整个设备中的这种放置可以手动地、机器人地或以其组合来完成。
36.此外，上面关于图3讨论的方法可以另外包括用于质量控制检查的可选步骤208，诸如在将一个或多个组件放置到模块中时、在将模块放置到设备中时、在将设备中的其他模块与模块一起放置时、或者在完成最终设备的生产时。不必说，基于本公开，该步骤208的各方面可以在不同的位置执行，诸如在模块生成器处和在制造商处。
37.不必说，并且如通篇所讨论的，每个模块的方面可以包括允许模块与整个设备的互操作性的已知特征。作为示例，这些特征可以包括专有或公开可用的电连接器、外部配线、绝缘、缓冲器、旋钮、调节器等。
38.应当理解，任何示例性计算、处理和控制仅仅是可以在本文描述的系统和方法中使用的计算的说明，并且不限制本文描述的系统和方法的实现具有不同的组件和配置。也就是说，本文描述的概念可以在使用各种组件和配置的各种环境中的任何环境中实现。
39.在上述详细描述中，为了本公开的简洁，各种特征可以在各个实施方式中组合在一起。这种公开方法不应被解释为反映了任何随后要求保护的实施方式需要比明确记载的特征更多的特征的意图。
40.此外，提供本公开的描述以使得本领域的任何技术人员能够制造或使用所公开的实施方式。所属领域的技术人员将容易明白对本发明的各种修改，且本文所界定的一般原理可在不脱离本发明的精神或范围的情况下应用于其它变化。因此，本公开内容并不旨在局限于本文所描述的示例和设计，而是应当符合与本文所公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。