DE102012213583A1

DE102012213583A1 - Bewegliche haltestation für eine robotermontage

Info

Publication number: DE102012213583A1
Application number: DE102012213583A
Authority: DE
Inventors: Rick F. Rourke; Jianying Shi; Peter W. Tavora; David Groll; Robert J. Scheuerman
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2032-08-02
Also published as: US8700205B2; DE102012213583B4; CN102910223B; US20130035783A1; CN102910223A

Abstract

Eine bewegliche Haltestation enthält einen Fahrzeugträger, der ausgestaltet ist, um ein Fahrzeug entlang eines Fließbands zu bewegen, eine Montageplattform, die benachbart zu dem Fließband angeordnet ist, und eine Synchronisationsvorrichtung in Verbindung mit dem Fahrzeugträger und der Montageplattform. Die Synchronisationsvorrichtung ist ausgestaltet, um die Bewegung der Montageplattform mit der Bewegung des Fahrzeugträgers zu synchronisieren, während sich der Fahrzeugträger entlang einer Länge des Fließbands bewegt, und sie umfasst einen Sensor, einen Prozessor und ein Stellglied. Der Sensor ist ausgestaltet, um die Position des Fahrzeugträgers zu erfassen und um ein Positionssignal entsprechend der erfassten Position zu erzeugen. Der Prozessor ist ausgestaltet, um das Positionssignal zu empfangen und um in Ansprechen darauf selektiv ein Synchronisationssignal bereitzustellen, und das Stellglied ist ausgestaltet, um das Synchronisationssignal zu empfangen und die Bewegung des Fahrzeugträgers und die Bewegung der Montageplattform in Ansprechen darauf zu synchronisieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Synchronisieren einer Robotermontagestation mit einem sich bewegenden Fließband.
HINTERGRUND
Bei der Kraftfahrzeugmontage werden Fahrzeugkarosserien typischerweise entlang eines sich bewegenden Fließbands geführt und wandern durch viele (manchmal hunderte) Arbeitsstationen hindurch, bei denen verschiedene Werkstücke aneinander und/oder an die Fahrzeugkarosserie montiert werden. Bei Robotermontagestationen oder Stationen mit Menschen, bei denen hohe Geschicklichkeit benötigt wird, wird die Fahrzeugkarosserie typischerweise in die Station hinein bewegt, wo sie dann angehalten wird und an Ort und Stelle fixiert wird, bevor jegliche Montage beginnen kann (d. h. eine ”Halte”-Station). In der Haltestation kann eine Robotermontage beispielsweise verwendet werden, um Mutter an Schrauben zu befestigen, ein Fahrwerk mit einem Rahmen zu verheiraten, Räder auf Rotornaben zu positionieren und zu befestigen usw.
Haltestationen benötigen zur Implementierung aufgrund von Verzögerungs-/Beschleunigungsbereichen, die vor/nach der Station benötigt werden, einen erheblichen Bodenraum. Zudem werden oft große Antriebsgeräte benötigt, um die schwere Fahrzeugkarosserie zu beschleunigen und/oder zu verzögern.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine bewegliche Haltestation umfasst einen Fahrzeugträger, der ausgestaltet ist, um ein Fahrzeug entlang eines Fließbands zu bewegen, eine Montageplattform, die benachbart zu dem Fließband angeordnet ist, und eine Synchronisationsvorrichtung in Verbindung mit dem Fahrzeugträger und der Montageplattform. Die Synchronisationsvorrichtung ist ausgestaltet, um die Bewegung der Montageplattform mit der Bewegung des Fahrzeugträgers zu synchronisieren, während sich der Fahrzeugträger entlang einer Länge des F1ießbands bewegt, und enthält einen Sensor, einen Prozessor und ein Stellglied. Der Sensor ist ausgestaltet, um die Position des Fahrzeugträgers zu erfassen, und um ein Positionssignal zu erzeugen, das der erfassten Position entspricht. Der Prozessor ist ausgestaltet, um das Positionssignal zu empfangen und um in Ansprechen darauf ein Synchronisationssignal selektiv bereitzustellen, und das Stellglied ist ausgestaltet, um das Synchronisationssignal zu empfangen und die Bewegung des Fahrzeugträgers und die Bewegung der Montageplattform in Ansprechen darauf zu synchronisieren. Die Synchronisation kann dann zu im Wesentlichen keiner Relativbewegung zwischen dem Fahrzeugträger und der Montageplattform führen.
Bei einer Ausführungsform kann die Synchronisationsvorrichtung einen mechanischen Stabilisator umfassen, der mit dem Stellglied gekoppelt ist, wobei das Stellglied ausgestaltet ist, um den mechanischen Stabilisator in Ansprechen auf das Synchronisationssignal zwischen dem Fahrzeugträger und der Montageplattform auszufahren. Somit kann die Montageplattform einen Antriebsmechanismus und eine Kupplung enthalten, die ausgestaltet ist, um den Antriebsmechanismus selektiv auszukuppeln, wobei der Antriebsmechanismus ausgestaltet ist, um die Montageplattform entlang des Fließbands zu verschieben. Die Kupplung kann dann ausgestaltet sein, um den Antriebsmechanismus in Ansprechen auf das Ausfahren des mechanischen Stabilisators aus dem Fahrzeugträger zu der Montageplattform auszukuppeln. Alternativ kann der Fahrzeugträger mit einer Antriebslinie des Fließbands selektiv koppelbar sein und der Fahrzeugträger kann ausgestaltet sein, um sich von der Antriebslinie in Ansprechen auf das Ausfahren des mechanischen Stabilisators von der Montageplattform an den Fahrzeugträger zu entkoppeln.
Bei einer Ausführungsform kann das Stellglied einen Antriebsmechanismus umfassen, der mit der Montageplattform gekoppelt ist, wobei der Antriebsmechanismus ausgestaltet sein kann, um die Montageplattform entlang des Fließbands zu verschieben. Daher kann der Sensor ein Näherungssensor sein oder eine Zielverfolgungskamera und ein Ziel umfassen. In beiden Fällen zeigt das Positionssignal die Position des Fahrzeugträgers entlang des Fließbands relativ zu der Position der Montageplattform entlang des Fließbands an.
Die bewegliche Haltestation kann eine erste Länge, eine zweite Länge und eine dritte Länge umfassen, die jeweils entlang des Fließbands angeordnet sind, wobei die Synchronisationsvorrichtung ausgestaltet sein kann, um die Bewegung der Montageplattform mit der Bewegung des Fahrzeugträgers zu synchronisieren, wenn der Fahrzeugträger die erste Länge und die dritte Länge durchläuft, obwohl die Bewegung der Montageplattform mit der Bewegung des Fahrzeugträgers möglicherweise nicht synchronisiert ist, wenn der Fahrzeugträger die zweite Länge durchläuft.
Bei einer Ausführungsform kann die Montageplattform eine oder mehrere Präzisionsroboter-Montagevorrichtungen umfassen.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten, um die Erfindung auszuführen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Draufsicht auf eine bewegliche Haltestation, die eine bewegliche Montageplattform umfasst, welche mit einem Fahrzeugträger synchronisiert ist, der entlang eines Fließbands wandert.
2 ist eine schematische Draufsicht auf eine bewegliche Haltestation, die zwei bewegliche Montageplattformen umfasst, welche mit einem Fahrzeugträger synchronisiert sind, der entlang eines Fließbands wandert.
3 ist eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugträgers vom Rollschlittentyp.
4 ist eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugträgers vom Laufkatzentyp.
5 ist eine schematische Seitenansicht eines automatisch geführten Fahrzeugträgers.
6 ist eine schematische Draufsicht auf eine mit einem Fahrzeugträger synchronisierte Montageplattform, die ein mechanisches Synchronisationsmittel verwendet.
7 ist eine schematische Draufsicht auf eine mit einem Fahrzeugträger synchronisierte Montageplattform, die ein elektronisches Synchronisationsmittel verwendet, das eine Näherungserfassung umfasst.
8 ist eine schematische Draufsicht auf eine mit einem Fahrzeugträger synchronisierte Montageplattform, die ein elektronisches Synchronisationsmittel verwendet, das eine optische Zielverfolgung umfasst.
9 ist eine schematische Draufsicht auf mehrere bewegliche Haltestationen, die entlang eines Fließbands angeordnet sind.
10 enthält zwei repräsentative Graphen, welche die Bewegung eines Fahrzeugträgers und einer Montageplattform durch eine bewegliche Haltestation hindurch darstellen.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche oder identische Komponenten in den verschiedenen Ansichten zu bezeichnen, stellt 1 auf schematische Weise eine bewegliche Haltestation 10 dar, die an einem Fließband 12 positioniert ist. Ein Fahrzeugträger 14 ist ausgestaltet, um ein Fahrzeug 16 in der beweglichen Haltestation 10 in eine Richtung 18 entlang des Bands 12 und mit einer zufällig variablen Geschwindigkeit zu bewegen/zu tragen. Die bewegliche Haltestation 10 kann einen Eintrittspunkt 20 und einen Austrittspunkt 22 aufweisen, welche zusammen die Länge 24 der Station 10 definieren können. Wenn sich der Fahrzeugträger 14 entlang des Bands 12 bewegt, kann er in die Station 10 eintreten, wenn er den Eintrittspunkt 20 überquert, und er kann die Station 10 verlassen, wenn er den Austrittspunkt 22 überquert.
Die bewegliche Haltestation 10 umfasst ferner eine Montageplattform 26, die sich benachbart zu dem Fließband 12 befindet und in eine Richtung 28 verschiebbar sein kann, welche im Wesentlichen parallel zu dem Band 12 ist. Bei einer Ausführungsform kann der Montageplattform 26 beispielsweise eine oder mehrere Robotermontagevorrichtungen 30 tragen, die eine oder mehrere Robotermontageoperationen am Fahrzeug 16 ausführen können. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Montageplattform 26 einen oder mehrere menschliche Montagearbeiter (nicht gezeigt) derart tragen, dass die Arbeiter eine oder mehrere Montageoperationen am Fahrzeug 16 ausführen können. Montageoperationen, die unter Verwendung der Robotermontagevorrichtung 30 ausgeführt werden können, können Präzisionsmontageaufgaben mit Bezug auf die Kraftfahrzeugmontage umfassen, wie zum Beispiel das Montieren eines Rads an eine Nabe und dessen Befestigung unter Verwendung mehrerer Radmuttern, das Verheiraten einer Karosserie mit einem Rahmen und deren Befestigung unter Verwendung einer Vielzahl von Mutter oder Schweißpunkten, und/oder das Installieren eines Armaturenbretts im Fahrzeug 16.
Die Montageplattform 26 kann ausgelegt sein, um auf einer oder mehreren Schienen 32 zu fahren, die im Wesentlichen parallel zu dem Fließband 12 verlaufen können. Die Schienen können einen oder mehrere Antriebsmechanismen (nicht gezeigt) enthalten, wie zum Beispiel einen Kettenantrieb, einen Riemenantrieb, einen Seilantrieb oder einen elektromagnetischen Antrieb, mit denen sich die Montageplattform 26 selektiv koppeln kann, und die bewirken können, dass die Plattform 26 entlang der Schienen 32 verschoben wird. Alternativ können die Schienen 32 ein Zahnradzahnprofil aufweisen, das mit einem zugehörigen Antriebsmotor, der auf der Plattform 26 angeordnet ist, kämmen kann, oder sie können vollständig glatt sein. Bei einer Ausführungsform kann die Schiene 32 ausgestaltet sein, um durch die Verwendung eines Schmiermittels, von Lager und/oder Rollen, die zwischen der Schiene 32 und der Plattform 26 angeordnet sind, jegliche Roll/Gleitreibung zu reduzieren, welche der Bewegung der Plattform 26 entgegenwirken kann. Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann die Montageplattform 26 auf einem autonomen Fahrzeug mitgeführt werden, das ausgestaltet ist, um auf dem Boden in eine Richtung 28 im Wesentlichen parallel zu dem Fließband 12 zu fahren.
Wie weiter in 1 dargestellt ist, umfasst die bewegliche Haltestation 10 außerdem eine Synchronisationsvorrichtung 40, die ausgestaltet sein kann, um die Bewegung der Montageplattform 26 mit der Bewegung des Fahrzeugträgers 14 selektiv zu koordinieren/zu synchronisieren, während sich der Fahrzeugträger 14 innerhalb der beweglichen Haltestation 10 befindet. Eine derartige Synchronisation kann zu im Wesentlichen keiner Relativbewegung zwischen dem Fahrzeugträger 14 und der Montageplattform 26 führen. Die Synchronisationsvorrichtung 40 kann somit detektieren, dass der Fahrzeugträger 14 die bewegliche Haltestation 10 betreten hat und kann den Träger 14 mit der Plattform 26 entweder physikalisch so verriegeln, dass ihre Bewegungen synchronisiert sind, oder er kann die beiden durch die Verwendung modernerer Steuerschemata synchronisieren (z. B. eine Steuerung mit offenem oder geschlossenem Kreis).
Es ist festzustellen, dass durch die präzise Synchronisation der Bewegung der Montageplattform 26 mit der Bewegung des Fahrzeugträgers 14 die dynamischen Steuerroutinen/Algorithmen, die notwendig sind, um die Robotermontagevorrichtung 30 zu betreiben, in großem Maß vereinfacht werden können. Wenn die Montageplattform 26 beispielsweise in der Lage ist, der Bewegung des Fahrzeugträgers 16 mit geringer oder keiner Abweichung zu folgen, kann die Robotermontagevorrichtung 30 so gesteuert werden, als wenn das Fahrzeug 16 und die Robotermontagevorrichtung 30 stationär wären, wie es bei einer herkömmlichen Montage-”Haltestation” auftritt.
Wie in 1–2 schematisch dargestellt ist, kann die Synchronisationsvorrichtung 40 mit sowohl dem Fahrzeugträger 14 als auch der Montageplattform 26 in Verbindung stehen, um die Bewegungssynchronisation zu ermöglichen. Es ist zu verstehen, dass die Verbindung beispielsweise eine mechanische Verbindung, eine elektrische Verbindung, eine Funkverbindung (HF-Verbindung), eine optische Verbindung oder beliebige andere Formen von Verbindungen, die in der Technik bekannt sind, umfassen kann. Wie nachstehend weiter beschrieben wird, kann die Synchronisationsvorrichtung 40 in Abhängigkeit von der gewählten Konfiguration am Fahrzeugträger 14, an der Montageplattform 26, getrennt vom Träger 14 und der Plattform 26 oder an einer Kombination des Trägers 14, der Plattform 26 und/oder an einer separaten Stelle physikalisch angeordnet sein.
Mit Bezug auf 2 kann die bewegliche Haltestation 10 bei einer Ausführungsform zwei Montageplattformen 26 umfassen, wobei an jeder Seite des Fließbands 12 eine davon angeordnet ist. Bei einer derartigen Konfiguration können Montageoperationen simultan von jeder Montageplattform 26 aus an allgemein gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs 16 ausgeführt werden. Bei dieser Konfiguration kann jede jeweilige Montageplattform 26 mit der Bewegung des Fahrzeugträgers 14 synchronisiert werden.
3–5 veranschaulichen auf schematische Weise drei allgemeine Ausführungsformen eines Fahrzeugträgers 14, 114, 214, der zum Bewegen eines Fahrzeugs 16 verwendet werden kann. Diese Ausführungsformen sollen mehrere Trägertypen veranschaulichen, obwohl andere Träger auf ähnliche Weise verwendet werden können.
Wie in 3 gezeigt ist, kann der Fahrzeugträger 14 einen Rollschlitten 50 umfassen, der das Fahrzeug 16 tragen kann und jede Bewegung des Fahrzeugs relativ zum Schlitten 50 verhindern kann. Der Schlitten 50 kann beispielsweise mehrere Stützräder 52 enthalten, die es dem Schlitten 50 ermöglichen können, sich frei entlang des Bodens oder auf einer Schiene 54 zu verschieben. Unter dem Boden kann eine bewegliche Antriebslinie 56 liegen, die entlang des Fließbands in eine Richtung 18 wandern kann. Die Antriebslinie 56 kann einen beweglichen Kettenantrieb, Riemenantrieb, Seilantrieb und/oder andere ähnliche Antriebsmechanismen umfassen.
Ein mechanisches Bindeglied 58 kann sich von der Antriebslinie 56 aus nach oben durch den Boden/die Schiene 54 hindurch erstrecken und in den Rollschlitten 50 eingreifen. Das mechanische Bindeglied 58 kann beispielsweise einen Druck/Zug-Schlepphaken oder Mitnehmer umfassen, der zu einem entsprechenden Abschnitt des Schlittens 50 passen oder in diesen eingreifen kann, um die Bewegung der Antriebslinie 56 auf den Rollschlitten 50 zu übertragen. Wie festzustellen ist, kann das mechanische Bindeglied 58 mit dem Schlitten 50 selektiv in Eingriff gestellt werden, sodass es entkoppeln kann, wenn es befohlen wird, oder wenn es vertikal zurückgezogen wird.
4 veranschaulicht einen Fahrzeugträger 114 vom Laufwagen- oder Laufkatzentyp, der das Fahrzeug 16 von einer über Kopf angebrachten Schiene 60 herunterhängen lassen kann, etwa durch die Verwendung eines Laufwagens 62. Wie gezeigt, kann der Laufwagen 62 die hängende Fahrzeugkarosserie 16 tragen und kann jegliche Bewegung derselben relativ zum Laufwagen 62 verhindern. Der Laufwagen 62 kann unter Verwendung mehrerer Rollen 64 oder Gleitflächen, die ausgestaltet sind, um den Laufwagen 62 bei der Verschiebung zu unterstützen, mit der Schiene 60 in Eingriff stehen.
Eine bewegliche Antriebslinie 56 kann nahe bei der über Kopf angebrachten Schiene 60 positioniert sein und kann kontinuierlich in eine Richtung 18 entlang des Fließbands wandern. Wie beim Rollschlitten 50 kann die bewegliche Antriebslinie 56 einen beweglichen Kettenantrieb, Riemenantrieb, Seilantrieb und/oder andere ähnliche Antriebsmechanismen umfassen. Der Laufwagen 62 kann mit der Antriebslinie 56 beispielsweise unter Verwendung eines mechanischen Bindeglieds 158 in Eingriff stehen. Ähnlich wie das vorstehend beschriebene Bindeglied 58 kann das mechanische Bindeglied 158 einen Druck/Zug-Schlepphaken, einen Greiferarm und/oder eine andere Form eines mechanischen Mitnehmers oder eines mechanischen Bindeglieds umfassen. Bei einer Ausführungsform kann das. mechanische Bindeglied 158 selektiv mit der Antriebslinie 56 in Eingriff gestellt werden, sodass die Antriebslinie 56 im Eingriff den Laufwagen 62 entlang des Fließbands ziehen kann.
5 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Fahrzeugträgers 214, die ein automatisch geführtes Fahrzeug (AGV) 70 umfasst, das verwendet wird, um das Fahrzeug 16 in eine Richtung 18 entlang des Fließbands zu bewegen. Das AGV 70 kann das Fahrzeug 16 tragen und jegliche Bewegung desselben relativ zum AGV 70 verhindern. Ähnlich wie der Schlitten 50 kann sich das AGV 70 entlang des Bodens 72 (oder einer entsprechenden Schiene) auf mehreren Rädern 74 verschieben. Die Räder 74 können beispielsweise unter Verwendung eines Antriebsmechanismus 76 auf intelligente Weise angetrieben werden, was bewirken kann, dass das AGV 70 einem vordefinierten Pfad folgt. Verschiedene Pfadverfolgungstechniken können verwendet werden, um den Antriebsmechanismus 76 zu steuern, wie zum Beispiel das visuelle Verfolgen einer Linie auf dem Boden, das elektromagnetische Verfolgen eines Elektrokabels, das in den Boden eingebettet ist, oder andere ähnliche Pfadverfolgungstechnologien.
6–8 veranschaulichen auf schematische Weise drei Ausführungsformen einer Synchronisationsvorrichtung 40, 140, 240, die verwendet werden kann, um die Bewegung einer Montageplattform 26 mit der Bewegung eines Fahrzeugträgers 14 zu synchronisieren. Im Allgemeinen kann die Synchronisationsvorrichtung 40 einen Sensor, einen Prozessor und ein Stellglied enthalten, die zusammenarbeiten können, um die Synchronisation zu bewirken. 6 veranschaulicht eine Ausführungsform, bei der die Synchronisationsvorrichtung 40 physikalische/mechanische Synchronisationstechniken verwendet, und 7–8 veranschaulichen Ausführungsformen, bei denen die Synchronisationsvorrichtung elektronische Verfolgungstechniken verwendet.
Wie in 6 dargestellt ist, kann die Synchronisationsvorrichtung 40 einen Sensor enthalten, etwa einen Lasersensor 80, der ausgestaltet sein kann, um die Position des Fahrzeugträgers 14 zu erfassen, wenn dieser entlang des Fließbands 12 wandert. Bei einer Ausführungsform kann der Sensor (z. B. der Lasersensor 80) anzeigen, wenn der Fahrzeugträger 14 einen speziellen Punkt auf dem Band 12 überquert, etwa wenn er in die bewegliche Haltestation 10 eintritt. Der Lasersensor 80 kann einen Lichtstrahl 82 aussenden und kann beispielsweise ein Positionssignal 84 erzeugen, wenn der Lichtstrahl durch den Träger 14 unterbrochen wird. Somit kann das Positionssignal 84 die Position des Fahrzeugträgers 14 entlang des Fließbands 12 zu dem Zeitpunkt anzeigen, an dem der Lichtstrahl 82 unterbrochen wird. Bei anderen Ausführungsformen können andere visuelle oder elektronische Erfassungsmittel auf ähnliche Weise verwendet werden, um das Positionssignal 84 zu erzeugen.
Die Synchronisationsvorrichtung 40 kann ferner einen Prozessor 90 umfassen, der ausgestaltet ist, um das Positionssignal 84 vom Sensor durch eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung zu empfangen, und er kann selektiv ein Synchronisationssignal 92 an ein Stellglied liefern. Das Stellglied kann dann auf den Empfang des Synchronisationssignals 92 hin die Synchronisation der Bewegung des Trägers 14 und der Plattform 26 bewirken.
Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform kann das Stellglied beispielsweise einen Motor 94, ein Solenoid, oder ein anderes ähnliches Mittel zur mechanischen Betätigung umfassen, das verwendet werden kann, um einen mechanischen Stabilisator 96 auszufahren. Im ausgefahrenen Zustand kann der mechanische Stabilisator 96 den Träger 14 und die Plattform 26 physikalisch derart verbinden, dass zwischen diesen beiden im Wesentlichen keine Relativbewegung existiert. Während 6 den mechanischen Stabilisator 96 so darstellt, dass er sich von einem Stellglied 94 aus erstreckt, das auf der Montageplattform 26 angeordnet ist, können das Stellglied 94 und der mechanische Stabilisator 96 auf ähnliche Weise auf dem Fahrzeugträger 14 angeordnet sein, wobei der Stabilisator 96 ausgestaltet ist, um zu der Montageplattform 26 hin ausgefahren zu werden und sich mit dieser zu verbinden.
Daher kann, wie in 6 dargestellt ist, nachdem der Fahrzeugträger 14 in die bewegliche Haltestation 10 gebracht worden ist (beispielsweise durch eines der Antriebsmittel, die in 3–5 dargestellt sind), der Sensor dessen Position entlang des Bands erfassen und diese Informationen an den Prozessor 90 übermitteln. Der Prozessor 90 kann dann das Stellglied 94 anweisen, den Träger 14 und die Montageplattform 26 zu verbinden, etwa durch die Verwendung eines mechanischen Stabilisators 96, und die beiden können während der Aufenthaltsdauer in der beweglichen Haltestation 10 verbunden bleiben. Direkt bevor der Fahrzeugträger die Station verlässt, kann das Stellglied 94 den mechanischen Stabilisator 96 einziehen, wodurch die Plattform 26 vom Träger 14 effektiv entkoppelt wird.
Um jegliche auf Antriebslinienkomponenten ausgeübte Belastungen zu verringern, wenn der Fahrzeugträger 14 mit der Montageplattform 26 physikalisch verbunden wird, kann entweder der Träger 14 oder die Plattform 26 mit einer Kupplung 100, 102 versehen sein, die ermöglichen kann, dass der Träger 14 oder die Plattform 26 den jeweiligen Antriebsmechanismus selektiv entkoppelt. Sobald sie über den Stabilisator 96 verbunden sind, kann daher entweder der Träger 14 oder die Plattform 26 die Bewegung des verbundenen Paars aktiv antreiben, während der jeweils andere auf passive Weise durch die Station 10 hindurchgezogen wird. Sobald der mechanische Stabilisator 96 ausrückt, kann die entkoppelte Kupplung (entweder die Kupplung 100 oder die Kupplung 102) wieder mit ihrem jeweiligen Antriebsmechanismus in Eingriff treten, um eine unabhängige Bewegungssteuerung bereitzustellen.
7 veranschaulicht eine Ausführungsform, bei der die Synchronisationsvorrichtung 140 die Bewegung des Fahrzeugträgers 14 und die Bewegung der Montageplattform 26 synchronisiert, ohne einen physikalischen Kontakt zwischen den beiden herzustellen. Wie gezeigt kann die Synchronisationsvorrichtung 40 einen Sensor enthalten, der ausgestaltet ist, um die Relativpositionen des Fahrzeugträgers 14 und der Montageplattform 26 durch eine Näherungserfassung zu detektieren (z. B. ein Näherungssensor 110). Beispielsweise kann der Näherungssensor 110 ein auf Laser beruhender Sensor sein, der ausgestaltet ist, um einen ausgestrahlten Laserstrahl 112 zum Detektieren der Annäherung zu verwenden. Alternativ können andere Näherungserfassungsmittel verwendet werden, etwa eine Halleffekterfassung, eine Radarerfassung und/oder eine optische Erfassung, ohne darauf beschränkt zu sein.
Bei einer Ausführungsform kann der Näherungssensor 110 vor dem Pfad des Fahrzeugträgers 14 gehalten werden, wie in 7 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform kann ein Arm 112 den Näherungssensor 110 tragen, obwohl er in der Lage sein kann, sich einzuziehen, um zu ermöglichen, dass der Träger 14 vorbeiläuft, wenn er sich dem Ende 22 der beweglichen Haltestation 10 nähert. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Näherungssensor 110 unter oder benachbart zum Pfad des Trägers 14 derart gehalten werden, dass er mit der Bewegung des Trägers nicht in Konflikt gerät.
Der Sensor (z. B. der Näherungssensor 110) kann ein Positionssignal 84 erzeugen, wenn sich der Fahrzeugträger dem Sensor nähert, wobei das Positionssignal 84 die erfasste Position des Fahrzeugträgers 14 entlang des Fließbands 12 relativ zu der Position der Montageplattform 26 anzeigt. Der Prozessor 90 kann das Positionssignal 84 empfangen und kann ein Synchronisationssignal 92 selektiv an ein Stellglied (z. B. einen Antriebsmechanismus 120) liefern. Der Antriebsmechanismus 120 kann dann die Montageplattform 26 gesteuert entlang des Fließbands 12 auf den Führungsschienen 32 bewegen, um die Bewegung der Plattform 26 mit der Bewegung des Fahrzeugträgers 14 zu synchronisieren. Bei anderen Ausführungsformen kann der Antriebsmechanismus 120 einen oder mehrere Direktantriebsmotoren, Servomotoren, Zahnradantriebe, Riemenantriebe, Kettenantriebe oder andere ähnliche Mittel zum Verschieben der Montageplattform 26 umfassen.
8 veranschaulicht auf schematische Weise eine Ausführungsform der Synchronisationsvorrichtung 240, die in der Funktion der Synchronisationsvorrichtung 140, die in 7 bereitgestellt ist, ähnelt, jedoch verwendet die Synchronisationsvorrichtung 240 in 8 den Einsatz einer optischen Zielverfolgung anstelle einer Näheerfassung. Wie dargestellt ist, umfasst der Sensor eine oder mehrere optische Kameras 130, welche die Position eines oder mehrerer optischer Ziele 132 abtasten und identifizieren kann bzw. können. Die Zielverfolgungskameras 130 können ein entsprechendes Positionssignal 84 erzeugen, das von dem Prozessor 90 als die Relativposition zwischen dem Fahrzeugträger 14 und der Montageplattform 26 entlang des Fließbands 12 interpretiert werden kann.
Bei noch anderen Ausführungsformen kann der Sensor einen linearen Codierer, ein lineares Potentiometer, einen Positionswandler oder eine andere Positionsverfolgungsvorrichtung umfassen, die verwendet werden kann, um die Position des Fahrzeugträgers 14 zu erfassen und/oder zu überwachen, wenn dieser entlang des Fließbands 12 wandert. Es ist festzustellen, dass der Sensor entweder in einem direkten elektrischen Kontakt mit dem Prozessor 90 stehen kann oder mit dem Prozessor 90 unter Verwendung eines beliebigen akzeptablen drahtlosen Datenübertragungsmittels über Funk gekoppelt sein kann.
Der Prozessor 90 kann als ein Server oder eine Trägermaschine ausgeführt sein, d. h. als ein oder mehrere digitale Computer oder Datenverarbeitungsvorrichtungen, die jeweils einen oder mehrere Mikroprozessoren oder zentrale Verarbeitungseinheiten (CPU), einen Festwertspeicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), einen Hochgeschwindigkeits-Taktgeber, Analog/Digital-Schaltungen (A/D-Schaltungen), Digital/Analog-Schaltungen (D/A-Schaltungen) und beliebige notwendige Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und Vorrichtungen (E/A), sowie Signalaufbereitungs- und Pufferelektronik aufweisen. Bei einer Ausführungsform kann der Prozessor 90 Leistungselektronikkomponenten in dem Umfang aufweisen, der notwendig sein kann, um ein Synchronisationssignal 92 zu erzeugen, das beispielsweise in der Lage ist, einen Antriebsmechanismus 120, etwa einen Servomotor, mit Leistung zu versorgen.
Obwohl die verschiedenen Elemente des Prozessors 90 in 6–8 der Einfachheit und Klarheit halber als eine einzige Vorrichtung gezeigt sind, können sie über so viele verschiedene Hardware- und Softwarekomponenten verteilt sein, wie benötigt werden, um das Stellglied unter Verwendung von Eingaben vom Sensor auf optimale Weise zu steuern. Die einzelnen Steuerroutinen/Systeme, die im Prozessor 90 vorhanden sind oder für diesen leicht zugänglich sind, können im ROM oder an einer anderen geeigneten konkreten Speicherstelle und/oder Speichervorrichtung gespeichert sein und durch zugehörige Hardwarekomponenten des Prozessors 90 automatisch ausgeführt werden, um die jeweilige Steuerfunktionalität bereitzustellen.
Bei den Ausführungsformen mit elektronischer Steuerung/Verfolgung, die in 7 und 8 bereitgestellt sind, kann die Montageplattform 26 zu Beginn in der Nähe des Eintrittspunkts 20 der beweglichen Haltestation 10 positioniert sein. Sobald der Prozessor 90 detektiert, dass der Fahrzeugträger 14 in etwa auf die Montageplattform 26 ausgerichtet ist, kann der Prozessor 90 den Antriebsmechanismus 120 anweisen, mit dem Verschieben der Montageplattform 26 entlang des Fließbands 12 auf eine Weise zu beginnen, die zu der Bewegung des Trägers 14 passt. Der Prozessor 90 kann den Antriebsmechanismus 120 steuern, um eine im Wesentlichen konstante Relativposition und Bewegung zwischen dem Träger 14 und der Plattform 26, wie sie vom Sensor 26 erfasst wird, beizubehalten. Die Steuertechnik kann die Verwendung von Regelungsprinzipien einsetzen, wie zum Beispiel eine Proportional-, Integral- und/oder Derivativregelung. Bei einer Ausführungsform kann der Prozessor 90 die Bewegung der Montageplattform 26 für einen Teil oder für die gesamte Länge 24 der beweglichen Haltestation 10 steuern.
Die in 7 und 8 bereitgestellten Ausführungsformen mit Näherungserfassung und optischer Zielverfolgung können eine weitgefasste Anwendbarkeit aufweisen und relativ kostengünstig implementiert werden, da sie keine wesentliche Umrüstung oder wesentliche Umbauten von bereits existierenden Fahrzeugträgern 14 erfordern. Bei der optischen Zielverfolgung beispielsweise können die optischen Ziele 132 Plaketten sein, die an der Rückseite mit Klebstoff versehen sind, welche an einer überwachten Stelle des Trägers 14 platziert werden können. Diesbezüglich können zuvor gebaute Fahrzeugträger 14, die bei Fließbändern mit stationären Haltestationen verwendet werden, leicht auf eine Konfiguration mit einem Fließband mit beweglichen Haltestellen angepasst werden.
9 veranschaulicht mehrere bewegliche Haltestationen 10, die entlang eines Fließbands 12 angeordnet sind. In einer derartigen Konfiguration können sich die Fahrzeugträger 14 konstant entlang des Fließbands 12 auf eine allgemein einheitliche Weise bewegen. Jede Montageplattform 26 kann jeweils ausgestaltet sein, um innerhalb ihrer jeweiligen Station 10 und zwischen den jeweiligen Eintritts/Austritts-Punkten 140 zu pendeln. Bei jeder Station 10 kann eine Montageoperation an einem Fahrzeug 16, das vom Träger 14 getragen wird, ausgeführt werden. Sobald die Montageoperation abgeschlossen ist, kann die Montageplattform 26 zurück zum Eintrittspunkt der Station 10 verschoben werden und darauf warten, dass der nächste Fahrzeugträger 14 eintritt.
Bei einer Ausführungsform kann die Synchronisationsvorrichtung (z. B. die Synchronisationsvorrichtungen 140, 240) ausgestaltet sein, um die Bewegung der Montageplattform 26 mit der Bewegung des Fahrzeugträgers 14 über die Länge 24 der beweglichen Haltestation 10 hinweg zeitweise zu synchronisieren. Bei einer Reifenmontagestation beispielsweise kann ein Montageroboter 30, der von der Montageplattform 26 getragen wird, einen ersten Reifen am Fahrzeug befestigen, während sie mit dem Fahrzeugträger 14 synchronisiert ist. Die Plattform 26 kann dann zu einer Ausgangsposition zurückkehren, damit der Roboter 30 einen zweiten Reifen aufnehmen kann, woraufhin die Plattform 26 die Synchronisation mit dem Träger 14 wiederaufnehmen kann und der zweite Reifen befestigt werden kann. Diese Bewegung ist allgemein in den Graphen dargestellt, die in 10 bereitgestellt sind.
Der erste Graph 200 von 10 veranschaulicht allgemein die Bewegung des Fahrzeugträgers 14 durch eine bewegliche Haltestation 10 hindurch. Die Position 202 des Trägers in der Station 10 ist durch die vertikale Achse dargestellt und die Zeit 204 ist durch die horizontale Achse dargestellt. Der zweite Graph 210 von 10 veranschaulicht dann die Bewegung der Montageplattform 26 während der vorstehend beschriebenen gesamten Reifenbefestigungsroutine. Somit ist die Position 212 der Plattform innerhalb der beweglichen Haltestation durch die vertikale Achse dargestellt, und die Zeit 204 ist durch die horizontale Achse dargestellt.
Wie in den Graphen 200, 210 dargestellt ist, kann der Fahrzeugträger die bewegliche Haltestation 10 zu einem Anfangszeitpunkt 220 betreten (d. h. Zeitpunkt ”Null”) und die Montageoperation kann zu einem Abschlusszeitpunkt 222 abgeschlossen werden. Der Fahrzeugträger kann durch drei unterschiedliche Abschnitte oder Längen 230, 232, 234 der Station 10 hindurchlaufen. In der ersten Länge kann die Bewegung der Montageplattform 26 mit der Bewegung des Fahrzeugträgers 14 synchronisiert werden. Während dieser Zeitspanne kann der erste Reifen am Fahrzeug befestigt werden. Sobald der erste Reifen befestigt ist, kann die Montageplattform 26 zu einer Ausgangsposition zurückkehren, um einen zweiten Reifen zu holen. Während die Plattform den zweiten Reifen holt, fährt der Fahrzeugträger fort, entlang der Station zu wandern (d. h. eine zweite Länge 232). Sobald der Reifen geholt ist, kann der Montageplattform 26 schnell in die erwartete Position des Trägers 14 zurückbeschleunigen (die Beschleunigung ist allgemein bei 242 gezeigt), wo sie sich dann mit der Bewegung des Trägers 14 ”verriegeln” oder erneut synchronisieren kann. Nach der erneuten Synchronisation kann der zweite Reifen am Fahrzeug befestigt werden, während der Träger 14 mit dem Durchqueren der dritten Länge 234 fortfährt. Nachdem beide Reifen befestigt sind, kann die Montageplattform 26 schnell zu der Ausgangsposition oder Anfangsposition zurückkehren, um auf den nächsten Fahrzeugträger zu warten (die Rückkehrbewegung ist allgemein bei 244 gezeigt). Es wird angemerkt, dass die Reifenmontageoperation nur zur Veranschaulichung gedacht ist und die vorliegende Erfindung in keiner Weise einschränken soll. Außerdem wird in Betracht gezogen, dass es innerhalb der beweglichen Haltestation 10 mehr als zwei synchronisierte Sektionen geben kann.
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zum Umsetzen der Erfindung in die Praxis innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen. Alle Richtungsbezüge (z. B. oberer, unterer, nach oben, nach unten, links, rechts, nach links, nach rechts, überhalb, unterhalb, vertikal und horizontal) sind nur zu Kennzeichnungszwecken verwendet, um das Verständnis des Lesers der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, und schaffen keine Begrenzungen speziell hinsichtlich der Position, der Orientierung oder der Verwendung der Erfindung. Es ist beabsichtigt, dass alle Gegenstände, die in der vorstehenden Beschreibung enthalten oder in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind, nur als Veranschaulichung und nicht als Begrenzung interpretiert werden sollen.

Claims

Bewegliche Haltestation, die umfasst: einen Fahrzeugträger, der ausgestaltet ist, um ein Fahrzeug entlang eines Fließbands in eine im Wesentlichen konstante Richtung zu bewegen; eine Montageplattform, die benachbart zu dem Fließband angeordnet ist, wobei die Montageplattform beweglich in eine Richtung verschiebbar ist, die im Wesentlichen parallel zu dem Fließband verläuft; und eine Synchronisationsvorrichtung in Verbindung mit dem Fahrzeugträger und mit der Montageplattform, wobei die Synchronisationsvorrichtung ausgestaltet ist, um die Bewegung der Montageplattform mit der Bewegung des Fahrzeugträgers zu synchronisieren, während sich der Fahrzeugträger entlang einer Länge des Fließbands bewegt, wobei die Synchronisationsvorrichtung umfasst: einen Sensor, der ausgestaltet ist, um die Position des Fahrzeugträgers zu erfassen und um ein Positionssignal zu erzeugen, das der erfassten Position entspricht; einen Prozessor, der ausgestaltet ist, um das Positionssignal zu empfangen und um ein Synchronisationssignal in Ansprechen auf das Positionssignal selektiv bereitzustellen; und ein Stellglied, das ausgestaltet ist, um das Synchronisationssignal zu empfangen und um die Bewegung des Fahrzeugträgers mit der Bewegung der Montageplattform in Ansprechen darauf zu synchronisieren, wobei die Synchronisation zu im Wesentlichen keiner Relativbewegung zwischen dem Fahrzeugträger und der Montageplattform führt.
Bewegliche Haltestation nach Anspruch 1, wobei die Synchronisationsvorrichtung ferner einen mit dem Stellglied gekoppelten mechanischen Stabilisator umfasst; und wobei das Stellglied ausgestaltet ist, um den mechanischen Stabilisator zwischen dem Fahrzeugträger und der Montageplattform in Ansprechen auf das Synchronisationssignal auszufahren.
Bewegliche Haltestation nach Anspruch 2, wobei die Montageplattform einen Antriebsmechanismus und eine Kupplung, die zum selektiven Auskuppeln des Antriebsmechanismus ausgestaltet ist, umfasst; wobei der Antriebsmechanismus ausgestaltet ist, um die Montageplattform entlang des Fließbands zu verschieben; wobei das Stellglied am Fahrzeugträger angeordnet ist; und wobei die Kupplung ausgestaltet ist, um den Antriebsmechanismus in Ansprechen auf das Ausfahren des mechanischen Stabilisators vom Fahrzeugträger zu der Montageplattform hin auszukuppeln.
Bewegliche Haltestation nach Anspruch 2, wobei das Fließband eine bewegliche Antriebslinie umfasst und der Fahrzeugträger mit der Antriebslinie selektiv in Eingriff gestellt werden kann; wobei das Stellglied an der Montageplattform angeordnet ist; und wobei der Fahrzeugträger ausgestaltet ist, um sich in Ansprechen auf das Ausfahren des mechanischen Stabilisators von der Montageplattform zu dem Fahrzeugträger hin von der Antriebslinie zu entkuppeln.
Bewegliche Haltestation nach Anspruch 2, wobei der Fahrzeugträger ausgestaltet ist, um die bewegliche Haltestation an einem Eintrittspunkt zu betreten, und ausgestaltet ist, um die bewegliche Haltestation an einem Austrittspunkt zu verlassen, wobei der Eintrittspunkt und der Austrittspunkt Positionen sind, die entlang der Länge des Fließbands angeordnet sind; und wobei das Stellglied ausgestaltet ist, um den mechanischen Stabilisator einzuziehen, bevor der Träger den Austrittspunkt überquert.
Bewegliche Haltestation nach Anspruch 5, wobei das Positionssignal anzeigt, dass der Fahrzeugträger den Eintrittspunkt überquert.
Bewegliche Haltestation nach Anspruch 1, wobei das Stellglied einen mit der Montageplattform gekoppelten Antriebsmechanismus umfasst, wobei der Antriebsmechanismus ausgestaltet ist, um die Montageplattform entlang des Fließbands zu verschieben.
Bewegliche Haltestation nach Anspruch 7, wobei der Sensor ein Näherungssensor ist; und wobei das Positionssignal die Position des Fahrzeugträgers entlang des Fließbands relativ zu der Position der Montageplattform entlang des Fließbands anzeigt.
Bewegliche Haltestation nach Anspruch 7, wobei der Sensor eine Zielverfolgungskamera und ein Ziel umfasst; und wobei das Positionssignal die Position des Fahrzeugträgers entlang des Fließbands relativ zu der Position der Montageplattform entlang des Fließbands anzeigt.
Bewegliche Haltestation nach Anspruch 7, die ferner eine erste Länge, eine zweite Länge und eine dritte Länge umfasst, welche jeweils entlang des Fließbands angeordnet sind; und wobei die Synchronisationsvorrichtung ausgestaltet ist, um die Bewegung der Montageplattform mit der Bewegung des Fahrzeugträgers zu synchronisieren, wenn der Fahrzeugträger die erste Länge und die dritte Länge durchläuft; und wobei die Bewegung der Montageplattform mit der Bewegung des Fahrzeugträgers nicht synchronisiert ist, wenn der Fahrzeugträger die zweite Länge durchläuft.