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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 8. Dezember 2017 eingereichten
japanischen Anmeldung Nr. 2017-235925 , deren Offenbarung hierin ausdrücklich durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wagen für Präzisionsausrüstung und ein entsprechendes Verfahren zur Montage und Inspektion von Präzisionsausrüstung. Insbesondere ist eine Verlagerungsvorrichtung eines Hauptkörpers von Präzisionsausrüstung und insbesondere ein Wagen offenbart, der verlagert werden kann, während er die Präzisionsausrüstung an einem Montageort und einem Inspektionsort trägt.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Herkömmlicherweise, im Gegensatz zu einem Automobil und einem elektrischen Haushaltsgerät, war Präzisionsausrüstung, wie beispielsweise eine Koordinatenmessvorrichtung, für einen Montageprozess auf einem Fließband nicht geeignet, und das Bewegen der Präzisionsausrüstung an einem Montage-/Inspektionsort wurde ebenfalls vermieden. Sobald ein Ausrüstungshauptkörper an dem Montage-/Inspektionsort platziert ist, ist es üblich, dass die Ausrüstung nicht bewegt wird, bis der Prozess endet. Dies liegt daran, dass Vibrationen einen erheblichen Einfluss auf den zu montierenden Ausrüstungshauptkörper haben. Wenn beispielsweise eine Präzisionsausrüstung auf einem typischen Wagen mit Rollen verlagert wird, wird im Folgenden eine Liste von Faktoren aufgeführt, die Vibrationen verursachen, die die Präzisionsausrüstung in einem Montageschritt vermeiden sollte: (1) Vibrationen aufgrund von Unebenheiten einer Bodenfläche, (2) Vibrationen, die während der Beschleunigung/Verlangsamung erzeugt werden, und (3) Vibrationen von einem Aufprall während der Fahrt.
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Gründe dafür, dass die Präzisionsausrüstung in dem Montageschritt Vibrationen vermeidet, werden hiermit beschrieben. Präzisionsausrüstung wie eine Koordinatenmessvorrichtung bringt häufig ein Luftlager auf eine Führung wie einen Schieber auf. Bei einem fertigen Produkt ist ein beweglicher Abschnitt, wie beispielsweise die Führung, vollständig fixiert, und daher beeinträchtigen Vibrationen das Luftlager während des Transports nicht. Wenn jedoch der Hauptkörper während der Montage oder der Inspektion verlagert wird, kann eine Lagerfläche (ein Spalt von etwa 10 µm oder weniger) des Luftlagers durch die Auswirkungen von Vibrationen Schaden nehmen, beispielsweise „Fressen“ erleiden, wodurch die Hauptkörperleistung nicht beibehalten werden kann. Beispielsweise eine Bedienungsanleitung für ein Luftlager, beschrieben in „Oiles bearing 2016-2017“ (Seite 277, [online], Oiles Corporation, [Suche am 31. Oktober 2016], Internetadresse <U RL: http://www.oiles.co.jp/bearing/e_catalog/html5/book.html?fileName=bearing&p age=278>) weist auch auf die Vorsichtsmaßnahme des streng verbotenen Transports bei starken Vibrationen hin. Um den Hauptkörper während der Montage oder dergleichen zu verlagern, müssen dementsprechend ähnlich dem fertigen Produkt bewegliche Abschnitte jedes Mal fixiert werden, und ein derartiger Vorgang wurde vermieden. Ferner wird das Luftlager zwar als Beispiel angegeben, aber verschiedene Arten von Präzisionsausrüstung enthalten andere Strukturelemente, die die Auswirkungen von Vibrationen vermeiden sollten.
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Darüber hinaus ist der Hauptkörper der Präzisionsausrüstung schwer und es gibt schwere Gegenstände, die von 500 kg bis zu einigen zehn Tonnen reichen. Ein Wagen, der in der Lage ist, einen solchen schweren Gegenstand in eine gewünschte Position zu bewegen, während die Auswirkungen der Vibrationen vermieden werden, lässt sich nicht finden.
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Bei der Koordinatenmessvorrichtung kann beispielsweise ein Modell durch eine Größe eines Tisches für ein Werkstück und dergleichen definiert werden, und Messbereiche (X-Achse/Y-Achse) können 500 mm/400 mm für einen relativ schmalen Bereich und 1200 mm/3000 mm für einen breiten Bereich betragen. Es gibt auch größere Typen. Unter diesen Umständen ist die Arbeitseffizienz nicht günstig, wenn sich ein Arbeiter in einem Montageprozess und einem Inspektionsprozess zusammen mit einer Komponenten- und Inspektionsausrüstung bewegt, während der Hauptkörper der Präzisionsausrüstung fixiert bleibt. Wenn die Produktionsmenge von Präzisionsausrüstung steigt, kann es auch eine Herausforderung sein, den Raum für die Installation des Hauptkörpers sicherzustellen. Um die oben genannten Bedenken auszuräumen, muss die Produktivität verbessert werden, indem die Produktionsvorlaufzeit mehr als je zuvor reduziert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe, zu verhindern, dass Vibrationen, die durch Verlagerung einer Präzisionsausrüstung verursacht werden, einen Hauptkörper des Geräts beeinflussen, und/oder die Produktivität zu verbessern, indem die Präzisionsausrüstung an einem Montage-/Inspektionsort ordnungsgemäß verlagert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Wagen für Präzisionsausrüstung bereitgestellt, wobei der Wagen umfasst: einen Rahmen, der eine Mehrzahl von Stützen bzw. Trägern aufweist, um die Präzisionsausrüstung an einer Mehrzahl von Punkten zu stützen bzw. zu tragen; eine Mehrzahl von Fluidfloaters, die an mehreren jeweiligen Positionen an dem Rahmen angebracht sind; und ein Antriebselement; wobei: das Antriebselement in Bezug auf den Rahmen frei angehoben und abgesenkt werden kann, die Mehrzahl von Fluidfloatern den Rahmen zusammen mit der Präzisionsausrüstung floaten und konfiguriert sind, in der Lage zu sein, eine Fluidschicht zwischen dem Rahmen und einer Bodenfläche zu bilden, und das Antriebselement so konfiguriert ist, dass in einem Zustand, in dem der Rahmen floatet, das Antriebselement durch einen Elevator abgesenkt wird und gegen die Bodenfläche gepresst werden kann.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform wird ein Montage- und Inspektionswagen für Präzisionsausrüstung bereitgestellt, der einen Rahmen mit drei Stütz- bzw. Trägerabschnitten zum Stützen bzw. Tragen der Präzisionsausrüstung an drei Punkten, Luftfloaters, die an drei Positionen an dem Rahmen angebracht sind, und eine Antriebsrolle und einen Rotationstreiber bzw. -mitnehmer enthält, die so bereitgestellt sind, dass sie in Bezug auf den Rahmen frei angehoben und abgesenkt werden können. Die Luftfloater floaten den Rahmen zusammen mit der Präzisionsausrüstung und sind auch dahingehend bereitgestellt, eine Luftschicht zwischen dem Rahmen und einer Bodenfläche bilden. Zusätzlich ist die Antriebsrolle so konfiguriert, dass in einem Zustand, in dem der Rahmen floatet, die Antriebsrolle durch einen Elevator abgesenkt wird und in einem Zustand gehalten wird, in dem sie gegen die Bodenfläche drückt.
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Dementsprechend wird der Rahmen zusammen mit der Präzisionsausrüstung durch die Fluidfloater (insbesondere Luftfloater) gefloatet und die Fluidschicht (insbesondere Luftschicht) wird oder kann zwischen der Bodenfläche und dem Rahmen gebildet werden, und daher ist ein Reibungskoeffizient mit der Bodenfläche nahezu Null. Dementsprechend kann die Präzisionsausrüstung mit geringer Kraft verlagert werden. Als ein Effekt der Erzeugung der Fluidschicht (Luftschicht) ist es ferner weniger wahrscheinlich, dass Impulsvibrationen (Stoßvibrationen) auf die Präzisionsausrüstung angewendet werden. Darüber hinaus presst der Elevator das Antriebselement (insbesondere die Antriebsrolle) auf die Bodenfläche, und daher wird der Rahmen lediglich durch Drehen des Antriebselements (der Antriebsrolle) mit einer geringen Antriebskraft von dem Rotationstreiber bzw. -mitnehmer verlagert, um den Transport der Präzisionsausrüstung zu ermöglichen. Wenn der Rahmen nicht durch den Fluidfloater (Luftfloater) gefloatet wird, landet der Rahmen auf der Bodenfläche und die Präzisionsausrüstung wird an einer Mehrzahl von (z. B. drei) Punkten stabil gestützt bzw. getragen.
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Vorzugsweise ist das Antriebselement (die Antriebsrolle) dabei so angeordnet, dass eine Position der Antriebsrolle in einer horizontalen Richtung in Bezug auf den Rahmen im Wesentlichen mit einem Schwerpunkt des Wagens übereinstimmt bzw. zusammenfällt, und das Antriebselement (die Antriebsrolle) ist ferner im Wesentlichen an einem Mittelpunkt zwischen den Luftfloatern angeordnet. Bei dieser Konfiguration befindet sich das Antriebselement (die Antriebsrolle) im Wesentlichen an dem Schwerpunkt des gesamten Wagens in der horizontalen Richtung und ist in der Mitte der Mehrzahl von Fluidfloatern (Luftfloatern) angeordnet, und daher wird das Gleichgewicht leicht aufrechterhalten, wenn der Wagen, der einen schweren Gegenstand trägt, gestartet und gestoppt wird. Darüber hinaus gibt es einen geringen Einfluss auf die Fluidfloater (Luftfloater).
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Weiterhin umfasst das Antriebselement vorzugsweise zumindest eine Antriebsrolle und zumindest einen Rotationstreiber. Zusätzlich enthält die Antriebsrolle vorzugsweise ein Paar Rollen, und jeweilige Rotationsachsen liegen im Wesentlichen auf derselben Achslinie, und der Rotationstreiber ist für jede bzw. an jeder Rolle bereitgestellt. Bei dieser Konfiguration kann der Wagen eine Drehfunktion aufweisen. Insbesondere ist die Antriebsrolle, die im Wesentlichen in der Mitte des Rahmens angeordnet ist, durch ein Paar Rollen mit unabhängigen Antriebsquellen und jeweiligen Drehachsen konfiguriert, die so angeordnet sind, dass sie auf derselben Achslinie liegen, und daher dreht sich der Rahmen auf der Stelle, zentriert an der Antriebsrolle, durch Antreiben jeder Rolle in entgegengesetzte Richtungen.
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Weiterhin ist der Elevator für das Antriebselement (die Antriebsrolle) vorzugsweise so konfiguriert, dass ein Fluidzylinder (insbesondere ein Luftzylinder) verwendet wird, um das Antriebselement (die Antriebsrolle) gegen die Bodenfläche zu pressen. Mit dieser Konfiguration kann eine Presskraft erhalten werden, die einem Druck der Zufuhrluft zu dem Fluidzylinder (Luftzylinder) entspricht, und daher kann die Presskraft des Antriebselements (der Antriebsrolle) in Bezug auf die Bodenfläche im Wesentlichen konstant gehalten werden, selbst wenn sich beispielsweise das Gewicht der auf dem Wagen platzierten Präzisionsausrüstung ändert. Dementsprechend ist es möglich, den Wagen durch Anlegen eines Antriebsmoments einer geeigneten Größe an das Antriebselement (die Antriebsrolle) zu verlagern.
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Zusätzlich enthält der Wagen vorzugsweise ferner einen Controller, der eine Geschwindigkeitssteuerung bzw. -regelung und/oder eine Beschleunigungssteuerung bzw. -regelung des Antriebselements (der Antriebsrolle) durchführt. Mit dieser Konfiguration kann eine Verlagerungsgeschwindigkeit der Präzisionsausrüstung so eingestellt werden, dass sie im Wesentlichen einer Taktzeit einer Aufgabe entspricht, wodurch das Ansprechverhalten bzw. die Reaktion auf eine Erhöhung/Verringerung der Produktion und dergleichen erleichtert wird. Ferner können durch Steuern bzw. Regeln der Beschleunigung die während der Beschleunigung/Verlangsamung erzeugten Vibrationen verhindert werden.
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Zusätzlich enthält der Wagen vorzugsweise ferner eine Hub- bzw. Hebevorrichtung oder einen Höhenänderer, der eine Höhe des Rahmens ändert. Mit dieser Konfiguration wird dem Wagen eine Hub- bzw. Hebefunktion zum Ändern eines Niveaus der Präzisionsausrüstung bereitgestellt, und daher kann eine Arbeitshöhe für einen Arbeiter konstant gehalten werden, indem die Höhe der Präzisionsausrüstung entsprechend dem Arbeitsinhalt geändert wird.
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Zusätzlich enthält jeder der Mehrzahl von Trägern einen Niveaueinsteller, der eine Höhe der jeweiligen Träger einstellen kann. Insbesondere ist jeder der drei Trägerabschnitte vorzugsweise mit einem Niveaueinsteller versehen, der eine Höhe des jeweiligen Trägerabschnitts einstellt. Der Grad an Ebenheit der Bodenfläche des Standorts ist nicht sehr hoch. Wenn Präzisionsausrüstung installiert wird, reicht es herkömmlicherweise aus, eine horizontale Nivellierung einmal durchzuführen. Wenn jedoch der Wagen der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, ist die horizontale Nivellierung für jede Verlagerungsposition der Präzisionsausrüstung vorteilhaft. Wenn der Wagen, wie in dieser Konfiguration, mit einem Niveaueinsteller versehen ist, wird die Last der Niveaueinstellung zum Zeitpunkt der Verlagerung verringert und die Bearbeitbarkeit kann verbessert werden.
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Vorzugsweise enthält der Wagen ferner zumindest einen Kollisionsverhinderungssensor, der konfiguriert ist, eine Kollision zu erfassen, wodurch die Sicherheit vorteilhafterweise berücksichtigt wird.
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Vorzugsweise enthält der Wagen ferner einen Detektor, der zumindest ein auf der Bodenfläche bereitgestelltes Führungselement erfasst, und einen Verlagerungscontroller, der den Wagen entsprechend Daten verlagert, die von dem Detektor erfasst werden. Insbesondere enthält der Wagen einen Detektor, der ein auf der Bodenfläche bereitgestelltes Führungsband erfasst, und einen Verlagerungscontroller, der den Wagen entsprechend Inhalt verlagert, der von dem Detektor erfasst wird. Mit dieser Konfiguration kann ein Benutzer auf einfache Weise einen Verlagerungsweg des Wagens festlegen, indem er lediglich das Führungselement an der Bodenfläche bereitstellt (z. B. Anbringen des Führungsbandes), was von dem Detektor des Wagens erfasst werden kann, z. B. zum Boden. Dementsprechend können selbst an einem bestehenden Montageort verschiedene Arbeitslayouts leicht konstruiert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Montage und Inspektion von Präzisionsausrüstung bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: (i) Unterteilen eines von einem Montageort und einem Inspektionsort in eine Mehrzahl von Stationen mit unterschiedlichem Arbeitsinhalt; (ii) Verlagern der Präzisionsausrüstung bei der Montage oder Inspektion zu der nächsten Station unter Verwendung eines Wagens, der die Präzisionsausrüstung stützt bzw. trägt, wobei der Wagen aufweist: einen Rahmen, der eine Mehrzahl von Stützen bzw. Trägern aufweist, die die Präzisionsausrüstung an einer Mehrzahl von Punkten stützen bzw. tragen; eine Mehrzahl von Fluidfloatern, die an drei jeweiligen Positionen an dem Rahmen angebracht sind; und ein Antriebselement; (iii) Steuern bzw. Regeln des Antriebselementes so, um es in Bezug auf den Rahmen frei anzuheben und abzusenken, (iv) Floaten des Rahmens zusammen mit der Präzisionsausrüstung mittels der Mehrzahl von Fluidfloatern; und (v) Bilden einer Fluidschicht zwischen dem Rahmen und einer Bodenfläche, (vi) wobei in einem Zustand, in dem der Rahmen gefloatet wird, das Antriebselement so abgesenkt wird, dass das Antriebselement gegen die Bodenfläche gepresst wird. Insbesondere teilt ein Montage- und Inspektionsverfahren der Präzisionsausrüstung den Montage- oder Inspektionsort in eine Mehrzahl von Stationen mit unterschiedlichem Arbeitsinhalt. Der Wagen gemäß dem obigen Aspekt oder einer der Ausführungsformen davon wird verwendet, um die Präzisionsausrüstung bei Montage und/oder Inspektion zu der nächsten Station zu verlagern, während er die Präzisionsausrüstung stützt bzw. trägt.
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Dementsprechend kann der Wagen bereitgestellt werden, der verhindern kann, dass Vibrationen, die durch Verlagerung der Präzisionsausrüstung verursacht werden, den Ausrüstungshauptkörper beeinflussen. Wenn der Wagen der vorliegenden Offenbarung an dem Montage-/Inspektionsort verwendet wird, ermöglicht eine geeignete Verlagerung der Präzisionsausrüstung folglich, dass eine Position des Arbeiters fixiert wird, und ermöglicht, dass eine Komponenten- und Inspektionsausrüstung genau rechtzeitig geliefert wird. Daher werden die Standardisierung der Montagearbeit und der Inspektionsarbeit der Präzisionsausrüstung sowie die Arbeitseffizienz verbessert, und es kann erwartet werden, dass sich die Produktivität drastisch verbessert.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die erwähnte Mehrzahl von Zeichnungen anhand von nicht einschränkenden Beispielen exemplarischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weiter beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen ähnliche Teile in den mehreren Ansichten der Zeichnungen darstellen. Es versteht sich, dass, obwohl Ausführungsformen separat beschrieben werden, einzelne Merkmale daraus zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können.
- 1 ist eine perspektivische Gesamtansicht eines Wagens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung von unten;
- 2A ist eine Vorderansicht und 2B ist eine Unteransicht, die eine schematische Konfiguration des Wagens darstellt bzw. darstellen;
- 3A bis 3C sind schematische Vorderansichten, die Operationen des Wagens darstellen;
- 4A und 4B sind schematische Draufsichten, die Operationen des Wagens darstellen; und
- 5 stellt ein Verfahren zum Montieren von Präzisionsausrüstung unter Verwendung des Wagens dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die hierin gezeigten Angaben sind nur beispielhaft und dienen nur der Erörterung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden aus Gründen der Bereitstellung dessen dargelegt, was als nützlichste und am leichtesten verständliche Beschreibung der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der vorliegenden Erfindung angesehen wird. In dieser Hinsicht wird kein Versuch unternommen, strukturelle Details der vorliegenden Erfindung detaillierter zu zeigen, als es für das grundlegende Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist, wobei die Beschreibung anhand der Zeichnungen für den Fachmann ersichtlich macht, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in der Praxis ausgeführt werden können.
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Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht von unten eines Montagewagens für Präzisionsausrüstung gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Zustand, in dem die Präzisionsausrüstung auf dem Wagen platziert ist. Zusätzlich ist 2A eine Vorderansicht und 2B ist eine Unteransicht, die eine schematische Konfiguration des Wagens darstellen. Ein Wagen 10 ist insbesondere ein selbstfahrender Typ und/oder verlagert einen Hauptkörper der zu montierenden Präzisionsausrüstung zu verschiedenen Positionen und kann insbesondere ohne Modifikation als Tisch für die Montage an der Position nach der Verlagerung dienen. Primäre Strukturkomponenten des Wagens 10 enthalten einen Rahmen 20, eine Mehrzahl von (insbesondere Dreipunkt-) Stütz- bzw. Trägerglieder (Stützen bzw. Träger oder Stütz- bzw. Trägerabschnitte) 30, die jeweilige Niveaubeibehaltungsmechanismen (Niveaueinsteller) 32 aufweisen, die an einer Mehrzahl von (z. B. drei) Positionen an der Oberseite des Rahmens 20 bereitgestellt sind, eine Luftfloatvorrichtung 40, die an einer Mehrzahl von (z. B. drei) Positionen an der Unterseite des Rahmens 20 bereitgestellt ist, und/oder ein Antriebselement (insbesondere umfassend eine Antriebsrolle 50), das in Entsprechung mit (insbesondere an einer Mitte) der Luftfloatvorrichtungen 40 angeordnet ist. Nachfolgend wird eine Beschreibung für den Montagewagen gegeben, aber der Wagen 10 kann auch für einen Inspektionsprozess verwendet werden.
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Der in 1 bis 2B dargestellte Rahmen 20 ist nur ein Beispiel. Der Rahmen 20 enthält einen Rahmenkörper 22 (insbesondere in einer insgesamt viereckigen Form ausgebildet) und ein Glied 24, das lange Seiten (insbesondere Mittelabschnitte davon) des viereckigen Rahmenkörpers 22 verbindet. Von den vier Ecken des viereckigen Rahmenkörpers 22 sind insbesondere die vorderen zwei Ecken (beide Enden der vorderen langen Seite) in 1 jeweils mit einem vertikalen Glied oder Höhenglied26 versehen, das sich im Wesentlichen in einer Höhenrichtung erstreckt. Außerdem ist ein vertikales Glied oder Höhenglied 26 in ähnlicher Weise an einer Zwischenposition (insbesondere im Wesentlichen einer Mitte) der hinteren langen Seite des viereckigen Rahmenkörpers 22 (einem Ende an einer Rückseite des Mittenverbindungsglieds 24) bereitgestellt. Diese (z. B. drei) vertikalen Glieder 26 sind mit den Trägergliedern 30 versehen, die insbesondere jeder an einem oberen Ende den Niveaubeibehaltungsmechanismus 32 aufweisen, und können die Präzisionsausrüstung an drei Punkten stützen bzw. tragen. Zusätzlich sind die Luftfloatvorrichtungen 40 jeweils an einem unteren Ende jedes der drei vertikalen Glieder 26 bereitgestellt. Darüber hinaus weist das vertikale Glied 26 eine eingebaute Hebe- bzw. Hubvorrichtung (Hub- oder Höhenänderer) auf, die die Luftfloatvorrichtungen 40 um einen spezifizierten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Abstand (z. B. ungefähr 400 mm) im Wesentlichen in einer vertikalen Richtung anhebt oder absenkt. In einem Zustand, in dem die Mehrzahl von (z. B. drei) Luftfloatvorrichtungen 40 auf einer Bodenfläche geerdet sind und der Wagen 10 auf der Bodenfläche steht, bewegt sich, wenn die Mehrzahl von (z. B. drei) Hubvorrichtungen z. B. durch einen Elektro- oder Luftantrieb betätigt werden, der Rahmen 20 im Wesentlichen in der vertikalen Richtung zusammen mit dem (insbesondere viereckigen) Rahmenkörper 22, und eine Höheneinstellung der Präzisionsausrüstung, die an der Mehrzahl von (z. B. drei) Punkten getragen ist, wird durchgeführt. Wenn eine solche Hubvorrichtung betätigt wird, kann die Höhe der Montagearbeit, die sich je nach Arbeitsinhalt unterscheidet, ausgerichtet werden.
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Die Luftfloatvorrichtung 40 wird nun beschrieben. Ein Vorteil der Luftfloatvorrichtung 40 besteht darin, das Auftreten von Vibrationen während der Verlagerung der Präzisionsausrüstung zu verhindern. Die in 1 dargestellte Luftfloatvorrichtung 40 enthält eine Basis 42, eine Bodenauflage 44 (insbesondere einen Mittelabschnitt), der an einer hinteren Fläche bzw. Oberfläche (insbesondere Bodenseitenfläche bzw. -oberfläche) der Basis 42 angeordnete ist, und einen donut-förmigen Beutel 46 (insbesondere Umfangsabschnitt). Der donut-förmige Beutel 46 dehnt sich aus, indem Fluid wie Luft (Druckluft) von einem Strömungsweg geschickt wird, der in der Basis 42 ausgebildet ist, und wird dicker oder länger als die Bodenauflage 44. Ferner schrumpft der Beutel 46, wenn die Zufuhr von unter Druck gesetztem Fluid, z. B. Luft gestoppt wird oder der jeweilige Druck abgelassen wird, und wird dünner als die Bodenauflage 44. Wenn daher das Fluid (die Luft) gestoppt wird, berührt nicht der Beutel 46, sondern die Bodenauflage 44 die Bodenfläche und der gesamte Wagen 10 steht gestützt bzw. getragen an der Mehrzahl von (z. B. drei) Punkten durch die Mehrzahl von (z. B. drei) Bodenauflagen 44. Wenn andererseits das Fluid (die Luft) zugeführt wird, hebt der ausgedehnte Beutel 46 den Rahmen 20 zusammen mit der Präzisionsausrüstung an. Gleichzeitig wird durch den ausgedehnten Beutel 46 insbesondere ein im Wesentlichen geschlossener Raum an der Mitte des Donuts gebildet, und Fluid (z. B. Luft) wird ebenfalls dorthin geschickt. Auf diese Weise wird ein Zustand aufrechterhalten, in dem ein schweres Objekt auf eine spezifizierte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) Höhe (z. B. ungefähr 5 mm bis einige zehn Millimeter und vorzugsweise bis zu ungefähr 20 mm) von der Bodenoberfläche durch Fluiddruck (Luftdruck) angehoben wird. Darüber hinaus leckt Fluid (Luft) insbesondere aus einem Spalt zwischen dem donut-förmigen Beutel 46 und der Bodenfläche, wodurch dort eine Fluidschicht (Luftschicht) gebildet wird, die insbesondere etwa 0,5 mm bis einige Millimeter beträgt. Mit dieser Konfiguration wird das schwere Objekt in einem schwebenden Zustand gehalten.
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Ferner wird Fluid (z. B. Luft), das durch einen Schlauch und dergleichen von außen strömt, einem Fluidcontroller (einem Luftcontroller) 60 zugeführt, der an dem Rahmen 20 befestigt ist, und Fluid (Luft), das durch den Controller 60 druckeingestellt wird, wird an jede der Fluidfloatvorrichtungen (Luftfloatvorrichtungen) 40 verteilt. Anstelle der Zufuhr von Fluid (Luft) mit dem Schlauch von außen kann der Wagen einen Tank halten, der mit dem erforderlichen komprimierten Fluid (Luft) gefüllt ist.
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Die Niveaubeibehaltungsmechanismen 32, die an den (Dreipunkt-) Trägergliedern 30 an oder nahe der Oberseite des Rahmens 20 montiert sind, können jeweils die Höhe des jeweiligen Trägerglieds 30 um einen spezifizierten Abstand (z. B. ungefähr ±15 mm einstellen). Eine Nivellierung (Finden der Horizontalen) der Präzisionsausrüstung, die an mehreren (z. B. drei) Punkten getragen wird, wird durchgeführt, indem die Höhe jedes Trägerglieds 30 insbesondere elektrisch oder manuell eingestellt wird. Darüber hinaus ist die Nivellierungseinstellung des Präzisionsausrüstungshauptkörpers bei Montage- und Inspektionsprozessen äußerst wichtig. Typischerweise ist die Ebenheit des Bodens am Montageort auf einem niedrigen Niveau und die Nivellierungseinstellung muss für jede Position vorgenommen werden, in der der Ausrüstungshauptkörper festgelegt bzw. platziert ist. Wenn der Wagen 10 wie in der vorliegenden Ausführungsform mit den Niveaubeibehaltungsmechanismen 32 versehen ist, kann die Nivellierungseinstellung des Ausrüstungshauptkörpers an der Position nach der Verlagerung reibungslos durchgeführt werden. Darüber hinaus wird durch Erfassen einer horizontalen Richtung oder Ausrichtung unter Verwendung eines elektrischen Pegels und dergleichen eine automatische Nivellierungseinstellung möglich.
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Nun wird die Antriebsrolle 50 beschrieben. Die Antriebsrolle 50 ist insbesondere mit einem Paar Rollen 52 (insbesondere aus Urethangummi) konfiguriert und ist in einer Position eines Schwerpunkts oder entsprechend einem Schwerpunkt des gesamten Wagens 10 in horizontaler Richtung angeordnet. Insbesondere sind an Positionen, die symmetrisch an dem Schwerpunkt des Wagens 10 zentriert sind, zwei Rollen 52 im Wesentlichen so ausgerichtet, dass jede Drehachse im Wesentlichen auf der gleichen Achslinie liegt. Die Rolle 52 besteht vorzugsweise aus einem Gummi wie etwa Urethangummi. Das Antriebselement umfasst insbesondere einen oder mehrere Antriebsmotoren 54. Insbesondere ist jede Rolle 52 insbesondere mit einem unabhängigen Antriebsmotor 54 verbunden. Ferner kann die Mittenposition des Antriebselements (insbesondere der Antriebsrolle 50) wie in 1 gezeigt angeordnet sein, um im Wesentlichen mit der Position eines Schwerpunkts übereinzustimmen, der durch die Mehrzahl von Floatvorrichtungen definiert ist, z. B. der Schwerpunkt eines Dreiecks, das durch die drei Luftfloatvorrichtungen 40 gebildet ist.
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Ein Elevator für die Antriebsrolle 50 wird nun beschrieben. Ein Rollenhalterglied 56, das jede Rolle 52 trägt, ist durch einen pneumatischen Zylinder (insbesondere Luftzylinder) 58 so gestützt bzw. getragen, dass es frei angehoben und abgesenkt werden kann. In 1 ist jede Rolle 52 so konfiguriert, dass sie unabhängig angehoben und abgesenkt werden kann, aber zwei Rollen 52 können durch einen gemeinsamen Elevator angehoben und abgesenkt werden. Ein festes Ende des Luftzylinders 58 ist mit einem Substrat verbunden, das an dem Rahmen 20 befestigt ist, und ein bewegliches Ende des pneumatischen Zylinders (insbesondere Luftzylinders) 58 ist mit dem Rollenhalterglied 56 verbunden.
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Ein Betrieb des Wagens 10 wird basierend auf 3A bis 3C beschrieben. 3A zeigt einen Zustand, in dem die Präzisionsausrüstung stabil auf dem Wagen 10 platziert ist und einer Mehrzahl von (z. B. drei) Punkten gestützt bzw. getragen ist. Mit anderen Worten werden die (Luft-) Floatvorrichtungen 40 gestoppt und der Wagen 10 steht in einem Zustand, in dem die Bodenauflagen 44 die Bodenfläche berühren. Die Antriebsrolle 50 befindet sich in der höchsten Position, angehoben durch die Luftzylinder 58. In diesem Zustand wird die Arbeit der Montage der Präzisionsausrüstung, die auf dem Wagen 10 platziert ist, durchgeführt.
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Beim Verlagern der Position der zu montierenden Präzisionsausrüstung, wie in 3B gezeigt, schwebt der Wagen 10 zusammen mit der Präzisionsausrüstung durch Zuführen von Fluid (Luft) zu den (Luft-) Floatvorrichtungen 40. Dementsprechend gibt es fast keine Reibungskraft zwischen dem Wagen 10 und der Bodenfläche. Wie in 3C gezeigt, werden die Rollen 52 durch Betätigen der Fluidzylinder (Luftzylinder) 58 zu einer Position abgesenkt, in der die Rollen 52 im Wesentlichen die Bodenfläche berühren. Wenn die Rollen 52 in einem in 3C dargestellten Zustand angetrieben oder gedreht werden, kann der Wagen 10 mit einer geringen Antriebskraft verlagert werden.
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Darüber hinaus können das Starten der (Luft-) Floatvorrichtungen 40 und der Absenkvorgang der Antriebsrolle 50 gleichzeitig ausgeführt werden oder der Wagen 10 kann nach dem Absenken der Antriebsrolle 50 gefloatet werden.
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Verlagerungs- und Drehvorgänge des Wagens 10 werden basierend auf 4A und 4B beschrieben. Wie in 4A gezeigt, bewegt sich der Wagen 10 vorwärts/rückwärts, wenn die beiden Rollen 52 gleichzeitig in der gleichen Richtung (normale oder umgekehrte Drehung) gedreht werden. Im Gegensatz dazu dreht sich, wie in 4B gezeigt, wenn sich die beiden Rollen 52 gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen drehen (z. B. die erste Rolle in normaler Rotation und die zweite Rolle in umgekehrter Rotation), der Wagen im Wesentlichen auf der Stelle (im oder gegen den Uhrzeigersinn). Durch Kombinieren dieser Vorgänge kann die auf dem Wagen 10 platzierte Präzisionsausrüstung in eine gewünschte Position am Montageort verlagert werden. Wenn zum Beispiel die linke Seitenrolle gestoppt oder mit einer niedrigeren Geschwindigkeit in Bezug auf die rechte Seitenrolle gedreht wird, dreht sich eine Bewegungsrichtung des Wagens 10 nach links. Wenn hingegen die rechte Rolle gestoppt oder mit einer niedrigeren Geschwindigkeit in Bezug auf die linke Rolle gedreht wird, dreht sich die Bewegungsrichtung des Wagens 10 nach rechts.
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Nachdem die Präzisionsausrüstung durch die oben angegebenen Vorgänge zu einer Zielposition verlagert wurde, werden die (Luft-) Floatvorrichtungen 40 gestoppt und die Antriebsrolle 50 wird von den Fluidzylindern (Luftzylindern) 58 angehoben, wodurch der Wagen 10 für einen Montagezeitraum (3A) konfiguriert oder angeordnet wird und die anschließende Montagearbeit ausgeführt wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Verlagerungsgeschwindigkeits-/Beschleunigungsteuer- bzw. -regelvorrichtung bereitgestellt, um die Antriebsrolle 50 antriebsmäßig zu steuern bzw. zu regeln. Dieser Controller steuert bzw. regelt die Verlagerungsgeschwindigkeit des Wagens 10 so, dass sie mit einer Taktzeit übereinstimmt, die einer Produktionsmenge entspricht. Um den schweren Gegenstand mit unterdrückten Vibrationen zu verlagern, steuert bzw. regelt der Controller die Beschleunigung, wenn sich der Wagen 10 bewegt und stoppt.
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Zusätzlich ist in der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise ein Magnetsensor an dem Wagen 10 angebracht. Der Magnetsensor kann magnetische Eigenschaften (wie etwa Magnetfeldstärke und/oder Magnetflussdichte) einer magnetischen Referenz, wie etwa eines Magnetbands, lesen, die bzw. das am Boden angebracht ist. Wenn die Verlagerungssteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtung des Wagens 10 die Antriebsrolle basierend auf den von der magnetischen Referenz (Magnetband) gelesenen Informationen steuert bzw. regelt, kann der Wagen 10 so verlagert werden, dass er einem durch die magnetische Referenz definierten Pfad folgt, z. B. einer durch das Magnetband gebildeten Linie. Im Ergebnis wird eine spezifizierte (z. B. geradlinige) Bewegung des Wagens 10 aufrechterhalten. Ferner kann eine Routenänderung leicht durch Modifizieren der magnetischen Referenz, z. B. Ersetzen des Magnetbandes nach Bedarf und/oder durch Abdecken einer Oberfläche des Bandes beispielsweise mit einem Abschirmband durchgeführt werden.
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Ein oder mehrere Kollisionsverhinderungssensoren sind vorzugsweise als Sicherheitsmaßnahme an dem Wagen 10 (vorne und/oder hinten) angebracht. Ferner sind vorzugsweise ein oder mehrere Drucksensoren, die ein Einklemmen zwischen Objekten verhindern sollen, vorzugsweise an einer oder mehreren lateralen Seiten, z. B. der Vorder- und/oder Rückseite des Wagens 10 und/oder an beiden Seiten des Wagens 10 angebracht, um zu verhindern, dass der Wagen 10 zwischen Objekten eingeschlossen wird, z. B. wenn er bzw. sie sich nach links und/oder rechts dreht bzw. drehen.
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Gemäß dem Wagen 10 der vorliegenden Ausführungsform veranlassen die (Luft-) Floatvorrichtungen 40, während sie einen Zustand aufrechterhalten, in dem die Präzisionsausrüstung an einer Mehrzahl von (z. B. drei) Punkten getragen wird, den Wagen 10 zusammen mit der Präzisionsausrüstung zu schweben, wodurch Verlagerungs- und/oder Drehvorgänge des Wagens 10 durch die Antriebsrolle 50 (Antriebselement) ermöglicht werden. Darüber hinaus kann die zu montierende Präzisionsausrüstung zu einer gewünschten Position transportiert werden, ohne durch die durch die Verlagerungs- und Drehvorgänge verursachten Vibrationen beeinträchtigt zu werden. Darüber hinaus ist es möglich, einen stabilen Zustand zu schaffen, der an drei Punkten unmittelbar nach der Verlagerung unterstützt wird.
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Wenn der Wagen 10 der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, kann ein schweres Objekt, wie beispielsweise eine Koordinatenmessvorrichtung mit einem Gewicht zwischen 500 kg und mehreren zehn Tonnen, verlagert werden.
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Da bei der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur verwendet wird, bei der die Antriebsrolle 50 durch die Luftzylinder 58 angehoben und abgesenkt wird, kann ein geeignetes Antriebsmoment in einem Luftschwebezustand erzeugt werden. Infolgedessen kann ein schweres Objekt wie die Präzisionsausrüstung mit minimaler Kraft verlagert werden.
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In dem Wagen 10 der vorliegenden Ausführungsform ist die Hubvorrichtung, die die Höhe des Rahmens 20 ändern kann, an dem Wagen 10 montiert, und daher kann die Höhe der Präzisionsausrüstung entsprechend dem Arbeitsinhalt geändert werden und/oder die Arbeitshöhe für den Arbeiter kann konstant gehalten werden.
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Wenn der Wagen der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, kann ein Montageverfahren erreicht werden, bei dem, wie beispielsweise in 5 gezeigt, der Montageort in eine Mehrzahl von Stationen A bis F mit unterschiedlichem Arbeitsinhalt unterteilt ist und die zu montierende Präzisionsausrüstung sequenziell zu den Stationen zum Ausführten der notwendigen Arbeiten (z. B. A → E → F) verlagert wird, während die Präzisionsausrüstung auf dem Wagen getragen wird.
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Wenn der Wagen 10 der vorliegenden Ausführungsform an dem Montage-/Inspektionsort verwendet wird, ermöglicht eine geeignete Verlagerung der Präzisionsausrüstung folglich, dass eine Position des Arbeiters fixiert wird, und ermöglicht eine pünktliche Lieferung einer Komponenten- und Inspektionsausrüstung. Dementsprechend werden die Standardisierung von Montagearbeiten und Inspektionsarbeiten an der Präzisionsausrüstung und die Arbeitseffizienz verbessert, und es ist zu erwarten, dass sich die Produktivität drastisch verbessert.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein Montage- und Inspektionswagen für Präzisionsausrüstung bereitgestellt, der enthält: einen Rahmen, der drei Stütz- bzw. Trägerabschnitt aufweist, um die Präzisionsausrüstung an drei Punkten zu stützen bzw. zu tragen; Luftfloatvorrichtungen, die an drei Positionen an dem Rahmen angebracht sind; eine Gummirolle und einen Motor, die so bereitgestellt sind, dass sie in Bezug auf den Rahmen frei angehoben und abgesenkt werden können, und einen Luftzylinder, der die Gummirolle anhebt und absenkt. Die Luftfloatvorrichtung floatet den Rahmen zusammen mit der Präzisionsausrüstung und bildet eine Luftschicht zwischen dem Rahmen und einer Bodenfläche. Die Gummirolle ist an der Mitte der drei Luftfloatvorrichtungen angeordnet und ist so konfiguriert, dass sie mit einer vorbestimmten Kraft gegen den Boden presst, wenn sie durch den Luftzylinder in einem Zustand abgesenkt wird, in dem der Rahmen floatet.
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Die vorliegende Erfindung kann insbesondere auf eine Verlagerungsvorrichtung eines Hauptkörpers von Präzisionsausrüstung angewendet werden, wie beispielsweise eine dreidimensionale Koordinatenmessvorrichtung, die eine Koordinatenmessvorrichtung, eine Bildmessvorrichtung, eine Werkzeugmaschine und/oder einen Präzisionspositionsbestimmer enthält.
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Es ist anzumerken, dass die vorstehenden Beispiele lediglich zu Erläuterungszwecken bereitgestellt wurden und in keiner Weise als Einschränkung der vorliegenden Erfindung aufgefasst werden sollen. Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass die hierin verwendeten Wörter eher beschreibend und veranschaulichend anstatt einschränkend sind. Innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche können Änderungen vorgenommen werden, wie sie hier angegeben und geändert sind, ohne vom Schutzbereich und Gedanken der vorliegenden Erfindung in ihren Aspekten abzuweichen. Obwohl die vorliegende Erfindung hier mit Bezug auf bestimmte Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin offenbarten Einzelheiten beschränkt sein; vielmehr erstreckt sich die vorliegende Erfindung auf alle funktional äquivalenten Strukturen, Verfahren und Verwendungen, wie sie im Umfang der beigefügten Ansprüche liegen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Variationen und Modifikationen können möglich sein, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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