JP2016517377A - フレキシブル搬送システム - Google Patents

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Abstract

搬送システムは、端部と端部が位置合わせされた複数のフィードフォワードトラックセグメントを含み、それぞれは、上向きチャネルおよびチャネルに配置された少なくとも1つのキャリア駆動部材を有する。少なくとも1つのキャリアは、フィードフォワードトラックセグメントに沿った移動のために支持される。各キャリアは、少なくとも1つのキャリア駆動部材と協働する少なくとも1つの駆動係合部材を含み、それぞれのフィードフォワードトラックセグメントに沿ってキャリアを移動させる。搬送システムは、複数のフィードフォワードトラックセグメントから離間した複数のリターントラックセグメントをさらに含むことができる。

Description

相互参照
本願は、2013年3月14日出願の米国仮特許出願第61/781,147号(係属中)、2014年3月14日出願の米国特許出願第14/211, 793号(係属中)、および2014年3月14日出願の米国特許出願第14/211,572号の優先権を主張し、これらの開示内容全体は、参照によって本願に組み込まれる。
技術分野
本発明は、概して材料搬送システム、特に組立ライン製造の搬送システムに関連する。
組立ライン製造の材料搬送システムは一般的に、複数の部品または部分組立品からのアセンブリの効率的かつ迅速な製造を促進するよう設計される。このような材料搬送システムに特に適した1つの領域は、自動車製造である。例えば、材料搬送システムは、車両のシート金属本体、電力トレーン、シャーシ部分組立品、または装備品の組み立てに使用することができる。材料搬送システムはまた、塗装作業、溶接、接着、または他の一般的な組み立て作業において使用される。
一般的に、キャリア、最終的には車両本体に結合される様々な部品および部分組立品を蓄積する構造は、複数のステーションを進んでいく。各ステーションにおいて、複数のロボットまたは操作員によって部品は、追加されることがあり、かつ/または結合作業(例えば抵抗溶接、接着結合、スタッド溶接等)が実行され得る。個々の部品または部分組立品は、マガジンによって様々なステーションに提供されることができ、一定の向き、および組立ラインのペースに一致した十分な周期で部品をロボットまたは操作員に提示する。個別のステーションにおいて、または他のタスクと関連して、永久に結合する前に部品を様々な基準点に正確に位置合わせするよう操作することに複数の幾何学配向ツール(ジオツール(geo−tools))を使用することができる。
キャリアは、一般的な移送フレームによって搬送されることが多い。移送フレームは、ステーションからステーションへ例えば頭上のトラックシステムなどの多様な異なる移送システムによって移動され、ステーションに対して上昇および下降される。
従来の搬送システムにはいくつかの欠点がある。例えば、移送フレームおよびキャリアは、かさばった結合アセンブリとなる。組立ラインの最後で、各移送フレームおよびキャリアアセンブリは、ラインの始点に戻らなければならない。これは、空のキャリアおよびフレームを戻すために、通常組立ラインの上に位置するリターンループを伴う場合が多い。残念ながらこのリターンループは、上部のキャットウォークを略二等分し、それゆえ一側の保安要員がキャットウォークの他側に安全に通過することができなくなる。これは、トラブルシューティングおよび設備キャビネットおよびオーバーハンドルートユーティリティへのアクセスを大きく妨げる。
そのうえ、各フレームおよびキャリアは、頭上のコンベヤと協同で結ばれることができる。したがって、1つのステーションにおけるキャリアおよびフレームは、他のステーションにおけるキャリアおよびフレームに対して独立して動くことができない。この結果、柔軟性が失われ、キャリアは、不必要なステーションを迅速に通過することができない。さらに、キャリアは、様々なステーションを通して一定の移動および遅延パターンで動かなければならない。1つのステーションで処理を受けるキャリアおよび対応する部品は、処理が完了した場合でも、他のステーションの全てがそれぞれのタスクを完了しなければ移動することができない。リミットスイッチ、低速スイッチ、および停止スイッチは、頭上コンベヤを1つの協同ユニットとして制御する。
したがって、改善された改善された柔軟性を有する非頭上搬送システムが必要とされている。
本発明は、組立ラインに沿った部品の移送に使用する公知の従来の搬送システムの前述の、および他の欠点、および不都合点を克服する。本発明は、特定の実施形態に関連して説明されるが、本発明は、これらの実施形態に限定されないことを理解されるだろう。むしろ、本発明は、本発明の精神と技術範囲内に包含され得る全ての代替形、改良等を含むものである。
本発明の1つの態様によると、フレキシブル搬送システムは、複数のフィードフォワードトラックセグメントおよびフィードフォワードトラックセグメンに沿った移動のために支持される少なくとも1つのキャリアを含む。各フィードフォワードトラックセグメントは、上向きチャネルおよびチャネル内に配置された少なくとも1つのキャリア駆動部材を有する。キャリアをそれぞれのトラックセグメントに沿って移動させるために、各キャリアは、フィードフォワードトラックセグメントのキャリア駆動部材と協働する少なくとも1つの駆動係合部材を含む。1つの例示的な実施形態において、キャリア駆動部材は、チャネル内に延在するベルトとすることができ、かつ駆動係合部材は、摩擦レールとすることができる。別の例示的な実施形態においては、キャリア駆動部材は、リニアモーターとすることができ、かつ駆動係合部材は、磁石とすることができる。各キャリアに関連した支持構造は、フィードフォワードトラックセグメントの上で組立部品を支持する。
別の態様においては、フレキシブル搬送システムは、端部と端部が位置合わせされるとともに、複数のフィードフォワードトラックセグメントから離間した複数のリターントラックセグメントをさらに含むことができる。各リターントラックセグメントは、リターントラックセグメントの長さに沿って延在するチャネルと、チャネル内に配置された少なくとも1つのキャリア駆動部材とを有する。1つの例示的な実施形態において、キャリア駆動部材は、チャネル内で延在するベルトとすることができる。別の例示的な実施形態においては、キャリア駆動部材は、リニアモーターとすることができる。リターントラックセグメントのキャリア駆動部材は、リターントラックセグメント上に収容されるキャリアの駆動係合部材と協働して、キャリアをそれぞれのリターントラックセグメントに沿って移動させる。
本発明の原理による上述の目的、および他の目的、ならびに利点は、添付図面およびその説明から明らかになるだろう。
本明細書に組み込まれ、かつその一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を示し、上記の本発明の一般的な説明および以下の詳細な説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つだろう。類似の参照符号は、図面の様々な図全体を通して類似の機構を示すために使用される。
本発明の原理による例示的な搬送システムを含む組立ラインの概略平面図である。 図1の例示的な搬送システムの概略立面図である。 図1の搬送システムのより詳細な上部平面図である。 キャットウォークおよび頭上リターントラックをさらに含む図3の搬送システムの上部平面図である。 本発明の原理による例示的なキャリアの斜視図である。 本発明の原理による例示的なトラックセグメントの斜視図である。 ライン7−7に沿った図6のトラックセグメントの部分横断面図である。 トラックセグメントに連結されたキャリアをさらに示す図7のトラックセグメントの部分横断面図である。 図5の円領域の詳細図である。 ローラーの構成をさらに示す図5のキャリアの端面図である。 本発明の原理による例示的な部品配置ステーションの斜視図である。 本発明の原理による例示的なジオツールステーションの斜視図である。 本発明の原理による例示的なジオツールステーションの上部平面図である。 本発明の原理による例示的な荷下ろしステーションの斜視図である。 図14の荷下ろしステーションの端部立面図である。 頭上リターントラックおよびキャットウォークを示す図4の搬送システムの側部立面図である。 図16の頭上リターントラックの拡大側部立面図である。 図16のライン18−18に沿った部分断面立面図である。 図18のリターントラックの拡大詳細図である。 本発明の原理による例示的な調整可能取付アセンブリの斜視図である。 本発明の原理によるデータマトリックスストリップを含む例示的なキャリアの斜視図である。 本発明の原理による別の例示的な搬送システムを含む組立ラインの概略上部平面図である。 図22の搬送システムの例示的なトラックセグメントの斜視図である。 トラックセグメントに連結された別の例示的なキャリアを示す図23のトラックセグメントの斜視図である。 図24のトラックセグメントおよびキャリアの部分的な横断面図である。 図25のトラックセグメントと共に使用されるよう構成された本発明の原理によるキャリアの他の実施形態の詳細図である。
図1は、本発明の原理に従った例示的な、柔軟な反転搬送システム10の概略図である。複数のステーション12は、自動車車体などの様々な部品およびサブ部品を処理および組み立てるよう構成されている。
システム10は、様々なステーション12間で部品を搬送するトラック14を含む。キャリア16(図5および図9に関して以下により詳細に記載される)は、トラック14と協働して、様々な部品およびサブ部品を受け入れる基礎として機能する。キャリア16は、ラインの始点18に導入され、トラック14の下に配置された複数のベルトセグメント20(以下に図6〜図8に関してより詳細に記載される)によって搬送される。ベルト20のいくつかの構成が許容できる結果を提供することができることが分かっている。ベルト20の2つの重要な設計特性は、伸びに対する抵抗と、ベルトセグメント20およびキャリア16間に十分な摩擦力を与えることを含む。例えば、本発明の一実施形態は、キャリア16を搬送する間ベルトセグメント20に負荷がかかっている際に伸びに抵抗するために鋼強化ナイロンベルトを使用することができる。そのうえ、ある実施形態は、ベルトセグメント20およびキャリア16の間の摩擦力を強化するために溝付きベルト利用することができる一方、他の実施形態は、成形ウレタンコーティングまたは他の弾性化合物を使用することができる。例示的なシステム10において、ベルトセグメント20は、トラックセグメント15によって完全に密閉され得る。トラック14が連続的なものとして図面に示されているが、実際にはトラックは、各セグメントが独立した隣接するセグメントである複数のセグメントを備えることに留意すべきである。キャリア16は、様々なベルトセグメント20によってラインの終点22に向かって駆動される。
☆図1の参照を続けると、トラックセグメント15およびベルトセグメント20上をキャリア16が通過する様々なステーション12の1つの可能な構成が記載されている。トラックセグメント15と組み合わさった後、キャリア16は初めに、第1配置ステーション24aおよび第2配置ステーション24bを含むことができる部品配置ステーション24に入る。複数の供給コンベヤ40は、トラックセグメント15近くに配置され、様々な車体部品および部分組立品を保持し、方向付け、かつ進める。様々なロボット(以下により詳細に記載される)は、供給コンベヤ40から部品を把持し、かつキャリア16の上に配置することができる。そしてキャリア16は、次のステーション12、ジオツール28に進み、そこではキャリア16上の様々な部品が互いに位置合わせされ、かつ共に予備結合される。そしてキャリア16は、再スポットツール30である次のステーション12に進む。再スポットツール30は、追加的な溶接を適用することができ、それはジオツール28における障害のために、または時間的な制約のためにジオツールステーション28においては適用できないものである。そしてキャリア16は、接着結合、追加的なジオツール28、追加的な部品配置ステーション24、または追加的な再スポットツール30を含むことができる複数の追加的なステーション12を通り進むことができる。
キャリア16がジオツール28に入ると、トラックセグメント15およびベルトセグメント20は、地面に下げられる。これは、部品またはサブ部品の重量をキャリア16からジオツール28自体の上に効果的に移送する。一旦部品の荷重がキャリア16にかからなくなると、ジオツール28およびその様々な固定具は、部分組立品を操作することができ、各部品を互いに特定の幾何学的な関係に配置することができる。キャリア16が邪魔にならないように下げられている間、キャリア16の干渉突起がないため、ロボットは、車体の様々な面により容易にアクセスすることができる。トラックセグメント15が下げられるため、ベルトセグメント20は、フリーホイール形態に配置されて、内部クラッチは、駆動部からベルトセグメント20を切り離す。そして、キャリア16は、前後に移動することができ、それによりジオツール28によって部品は、係合されることが可能となる。
様々な各処理ステーション12を完了した後、キャリア16は、ラインの終点22の荷下ろしステーション32で終了する。荷下ろしステーション32において、完成した車体部分組立品がキャリア16から取り除かれる。キャリア16は、トラック14から分離され、ロボットは、トラック14から頭上リターントラック34(図14に関して以下により詳細に記載される)へキャリア16を移送し、該頭上リターントラックは、ラインの始点18にキャリア16を戻すよう搬送する。
図2は、図1の例示的な搬送システム10の側部立面図であり、トラック14およびキャットウォーク36の間に配置された頭上リターントラック34を含む。キャットウォーク36は、モーターコントローラ、ロボット制御キャビネット、ユーティリティ分配システム等の機器60を支持することができ、かつこれらの整備、修理およびトラブルシューティングを容易にする。トラック14、リターントラック34、およびキャットウォーク36のこの構成は、キャットウォーク36上のサービス員のための遮るものがない経路を可能にすることに留意されるべきである。逆の例として、頭上リターントラック34がキャットウォーク36の上に位置していた場合は、サービス員は、キャットウォーク36の一側からキャットウォーク36の他側へ歩くことができなかった。経路は、ラインの始点18に戻る頭上リターントラック34およびキャリア16によって遮られるだろう。この図では、ジオツール28および再スポットツール30は、他のトラック部分15から独立して、かつ他のステーション12から独立して上下するよう構成されたトラックセグメント15を有するように描かれる。ステーション12およびそれらの対応するベルトセグメント20は、隣接するベルトセグメント20に対して独立した線速度制御が可能であることにまた留意すべきである。これは、キャリア16をトラック14の下に進めることができ、それにより使用しないステーション12をバイパスすることが可能となる。そのうえ、これは、隣接するキャリア16が隣接するステーション12から解放される前であっても、キャリア16がステーション12から解放され、かつ空のステーション12に配置されることを可能にする。
図3を参照すると、図1の搬送システム10の平面図がより詳細に示されているが、キャットウォーク36および頭上リターントラック34は、明瞭化のために省かれている。ラインの始点18から始まり、キャリア16は、部品配置ステーション24aに載置されて、いくつかの大きい車体の部分組立品が搭載されている。ステーション24aのトラックセグメント15および対応するベルトセグメント20は、静的に構成されている。この議論の目的のために、静的トラックセグメント15は、組立ラインフロアに対して上下できないものとして定義される。部品配置ステーション24bにおいて、キャリア16は、複数の供給コンベヤ40から追加的な車体部品を受け入れる。いくつかの実施形態は、水平構成の供給コンベヤ40を利用することができる一方で、他の実施形態は、組立ラインのフロア空間の消費を最小にする垂直コンベヤを利用することができる。ステーション24aと共に、24bにおけるステーションも静的に構成され、キャリア16の直線移動のみが可能である。複数のロボット42は、供給コンベヤ40から部品配置ステーション24bに停まっているキャリア16へ車体部品を移送する。供給コンベヤ40からの部品は、キャリアが部品配置ステーション24bに入ると、キャリア16を満たすのに十分な速度で組立ラインに進められる。
ジオツール28は、垂直移動タワー44を有して構成された、組立ラインの第1ステーション12である。垂直移動タワー44は、トラックセグメント15および対応するベルトセグメント20を組立ラインフロアに対して上下に移動するよう構成されている。垂直移動タワー44およびロボットがシステム10および設備フロア間の主な物理的インターフェースであるため、その中のプラントユーティリティの大部分を隠すことが望ましい。したがって、電力導体、電気信号導体、油圧ライン、空気圧ライン等が保護された効率的な方法で組立ラインフロアからシステム10に流れることができるように、ロボット42および垂直変換タワー44は、それぞれのベースにおけるチャネルまたは貫通部を含むことができる。
図3を引き続き参照すると、複数のジオツールトレイ46a−46cは、トラックセグメント15の下に配置され、かつ一対の垂直移動タワー44の間に配置されることができる。各ジオツールトレイ46a−46cは、特定の自動車製造およびモデルおよび車体部品の組み合わせに対応する複数のインデックスピン、保持固定具、締付手段等を有して構成されている。したがって、この特定の例における搬送システム10は、組立ラインで処理される車体フレームの少なくとも3つの異なる変形に適応することが可能である。
一旦キャリア16が適切なジオツールトレイ46a−46cの上に配置されると、内部クラッチ機構がベルトセグメント20から電力を切り離す。これは、基本的にジオツールトレイ46a−46cに対するキャリア16の前後移動を可能にする形態にキャリア16を配置する。したがって、トラックセグメント15が垂直移動タワー44によってジオツールトレイ46a−46cに接触するように下げられると、キャリア16は、部品がジオツールトレイ46a−46cの適切な部分と接触するように自由に往復することが可能となる。一旦下げられると、キャリア16はもはや車体部品の重量を支持せず、前記部品の重量は今やジオツールトレイ46a−46cの様々な部品に接触する。複数のロボット42は、各車体部品を他の車体部品と所望の関係になるように予備的に固定する。一旦部品が予備的に固定されると、トラックセグメント15は、垂直移動タワー44によって上昇し、キャリア16と接触するように自動車部品を戻す。トラックセグメント15が完全に上昇すると、自動車アセンブリの全重量は、キャリア16にかかり、キャリア16は、次のステーション12への移動のための準備が整う。
次のステーション12は、再スポットツール30である。再スポットツール30は、先のステーション12では障害により、または先のステーション12の時間的制限により実行不可能な追加的な結合作業を行うよう構成されている。複数の再スポットツールトレイ48a−48cは、複数のジオツールトレイ46a−46cがジオツール28に配置されたのと同じように、トラックセグメント15の下に配置され得る。一旦キャリア16が適切な再スポットツールトレイ48a−48cの上に配置されると、一対の垂直移動タワー44は、再スポットツールトレイ48a−48cに接触するようにトラックセグメント15を下げる。複数のロボット42は、再スポットツール30によって配置および支持される自動車部品に追加的な溶接を施す。追加的な溶接ステップが完了した後、一対の垂直移動タワー44は、トラックセグメント15および協同するキャリア16を組立ラインフロアに対して垂直に上げる。自動車の車体部品の重量は、再スポットツールトレイ48a−48cからキャリア16へ移される。トラックセグメント15および協同するキャリア16が完全に上昇すると、キャリア16は、次のステーション12に進められる準備ができる。これらの例示的な図は、全組立ラインの省略された形を描いていることに留意されるべきである。個々のステーション12の任意の組み合わせ、または数は、製造工程における柔軟性を可能にする順序で配置することができる。例えば、様々なステーション12で追加的な作業を行うことができ、それらは、接着結合、スタッドまたは留め具配置、部品の自動的または機械的な調整、装備および他の付属部品の自動または手動の適用等を含む。
図3に示される最後の例示的なステーション12は、荷下ろしステーション32である。一旦キャリア16が荷下ろしステーション32にくると、複数のリフト用フォーク50は、キャリア16および自動車車体部品の間の位置に往復移動する。垂直移動タワー44は、自動車車体部品の重量をリフト用フォーク50に移すのに十分な距離だけトラックセグメント15およびキャリア16を下げる。そして、リフト用フォーク50は、トラック14から離れて初期位置に引っ込み、工場全体での移動のためにカートまたは他の搬送装置に部分的に組み立てられた自動車車体を配置する。図14を参照して以下により詳細に記載されるように、ロボット42は、キャリア16をトラックセグメント15から頭上リターントラック34に移送する。頭上リターントラック34は、キャリア16をラインの終点22からラインの始点18へ戻す。以下の記載においてより詳細に説明されるように、頭上リターントラックは、キャットウォーク36上に遮るものがない経路を保持するような構成である。
図4は、搬送システム10の平面図示しており、図3に類似しているが、キャットウォーク36および頭上リターントラック34を含んでいる。キャットウォーク36および対応する機器60は、トラック14の真上に位置している。頭上リターントラック34は、この上面図においては、キャットウォーク36の下に位置する。複数の階段62aおよび62bが組立ラインの地面をキャットウォーク36につないでいる。キャットウォーク36の上に配置されたキャリアリターントラックがないため、作業者は、階段62aを上り、キャットウォーク36を横切り、キャットウォーク36の反対側の階段62bを下りることができる。この構成は、トラブルシューティングおよび修理手続の間の効率を大きく向上させる。キャットウォーク36の上の技術者は、キャットウォーク36の左側64から右側66へ自由に移動することができる。左側64および右側66は、ラインの始点18に立ってラインの終点22を見た場合の方向で定義される。したがって、トラブルシューティング手続の間キャットウォーク36の左側64の機器60の性能を、キャットウォーク36の右側66の機器60の性能と容易に比較することができる。
図4はまた、ラインの終点22に配置された選択的な修理ステーション68を示す。キャリア16の損傷を受けた部分は、組立ラインから取り除かれ、修理ステーション68のトラックセグメント15に配置された後で、置換、調整、または改修することができる。荷下ろしステーション32および修理ステーション68の間に仕切り(図示せず)を配置することができるため、主たる組立ラインが運転を続ける間もキャリア16は、安全に修理を受けることができる。
図5は、本発明の原理による例示的なキャリア16を図示している。摩擦レール80は、複数のライザー84によって取付レール82に結合している。キャリア16は、摩擦レール80と、例えばネジ固定具、溶接、リベット、または他の適切な取付方法を用いてライザー84に結合された取付レール82とを含む。複数の横支持部材86が取付レール82に対して垂直方向に取り付けられる。横支持部材86は、複数の荷重受面88で終端する。荷重受面88は、キャリア16および協同する車体部品がトラック14を下流に進む際に、自動車車体の様々な部分および部分組立品を支持するよう構成されている。複数の平行ローラー90および斜めローラー92は、トラック14上の嵌合面と協働し、トラック14を下流に進むキャリア16を安定させる。平行ローラー90および斜めローラー92の係合は、以下の図において詳細に示される。
図6は、例示的なトラックセグメント15を図示しており、その中の入れ子式ベルトセグメント20を示す。ベルトモーター94は、他のベルトセグメント20から独立して1つのトラックセグメント15のベルトセグメント20を駆動するために、モーターコントローラ(図示せず)によって動作することができる。図7〜図10に関して以下に示されるように、キャリア16は、上面98、第1レール100、第2レール102、およびベルトセグメント20によって画定されたチャネル96内に乗っている。第1レール100および第2レール102の受面は、本発明のいくつかの実施形態ではSAE4140鋼から製造され得る。キャリア16の摩擦レール80、平行ローラー90、および斜めローラー92は、概してレール14の上面98の下を進む一方、取付レール82および横支持部材86は、レール14の上面98の上に乗っている。
ここで図7〜図10を参照すると、トラックセグメント15へのキャリア16の結合が記載されている。図7は、トラックセグメント15の詳細な横断面図を示す。第1レール100および第2レール102は、略対称であり、第1レール100の個々の機構は、第2レール102に等しく与えられている。トラックセグメント15の平行面110および協同するキャリア16上の平行ローラー90は、概してキャリア16をトラックセグメント15に沿って軸方向に案内するよう機能する。トラックセグメント15の斜面112および協同するキャリア16上の斜めローラー92は、キャリア16をトラックセグメント15のチャネル94内に捕捉するよう機能する。斜めのローラー92および協同する斜面112は、キャリア16をベルトセグメント20との一定の摩擦関係を維持するように機能する。通常動作状態において、平行ローラー90は、ベルトセグメント20によって摩擦レール80に加えられたリフト力によって非接触面114の上にぶら下がっている。システム10のある部分において、第1レール100および第2レール102は、互いに移動可能な関係で保持される。こにより、キャリア16とトラックセグメント15の結合および切り離しのために、第1レール100および第2レール102は互いに分離されることが可能となる。図8は、キャリア16およびそのローラー90および92と、トラックセグメント15およびその面110および112との間の協働を示す端面図である。
図9および図10を参照すると、キャリア16の斜めローラー92は、ライザー84と嵌合し、斜めローラー92の接触面が摩擦レール80および取付レール82に対して実質的に45°の角度を形成するように配置される。斜めローラー92の回転中心線は、互いに対して直角を形成する。様々な他の角度の向きによって、トラック14上の嵌合面が適切な寸法となるような許容可能な結果を生成することができることが理解されるだろう。平行ローラー90は、取付レール82に嵌合して、キャリア16およびトラック14間の横のあそびを低減する。
図11は、トラックセグメント15および中に配置されたキャリア16を有する例示的な部品配置ステーション24を示す。この構成は、空のキャリア16を頭上リターントラック34から部品配置ステーション24のトラックセグメント15に移送するための始点移送ロボット122を用いることにより達成される。図14に描かれる類似の終点移送ロボット124は、ラインの終点22に位置し、空のキャリア16を荷下ろしステーション32から運び、かつ頭上リターントラック34上のキャリア16に配置するよう構成されている。一旦、キャリア16がトラックセグメント15の上に配置されると、ベルトセグメント20は、ベルトモーター94(図示せず)から分離され、それによりベルトセグメント20は、フリーホイール形態に置かれる。ショットピンパッケージ(図示せず)は、キャリア16をトラックセグメント15に沿った適切な位置にロックする。これは、自動車車体部品を受け入れるための準備のためにキャリア16を固定する。一旦空のキャリア16が部品配置ステーション24に空間的に配向されると、ロボット42は、第1車体部品120をキャリア16の上に配置する。第1車体部品120は、供給コンベヤ40によって部品配置システムに供給される。ロボット42は、供給コンベヤ40からの部品配置ステーション24に入る各空のキャリア16への新しい第1車体部品120の移送を繰り返す。一旦、適切な数の自動車車体部品がキャリア16に使いされると、ショットピンパッケージ(図示せず)は、引っ込み、ベルトセグメント20は、ベルトモーター94(図示せず)に再結合し、キャリア16は、次のステーション12に進められる。
☆図12は、本発明の原理による例示的なジオツール28を図示している。ジオツールトレイ46a−46cは、トラックセグメント15の下に配置される。この実施形態において、ジオツールトレイ46bは、キャリア16と相互作用するように選択される。一対の垂直移動タワー44は、ジオツールトレイ46bの上でトラックセグメント15をぶら下げる。一旦ベルトモーター94がキャリア16をジオツールトレイ46bの上の略許容可能な直線位置に配置すると、ベルトモーター94は、ベルトセグメント20から分離されて、キャリア16は、前後に自由に移動することができる。垂直移動タワー44がトラックセグメント15をジオツールトレイ46bへ向かって下げると、キャリア16は、ヨーク130の斜面によってジオツールトレイ46bとの最終位置合わせに誘導される。前述の様にベルトセグメント20からベルトモーター94が分離されるため、この最終案内は、ほとんど抵抗なく達成される。一旦キャリア16がヨーク130に下げられると、ジオツールトレイ46bの様々な固定具および締付部品が自動車車体部品を把持する。予備溶接が完了し、およびキャリア16およびトラックセグメント15は、次のステーション12へのキャリアの移動準備のために垂直移動タワー44によって上昇する。
図13は、図12に示すジオツールの平面図であり、さらに再スポットツール30および複数のロボット42を示している。ジオツール28および再スポットツール30は、この図では事実上同じであるが、2つのステーション12は、それぞれの機能によって特徴づけられる。上述したように、ジオツール28は、主に自動車車体部品の互いに対する配向、および溶接によるそれらの一時的な固定に関連する。同様に、再スポットツール30は、ジオツール28によって配向される様々な部品の組み立てを完了するための追加の構造の溶接を提供することに関連する。
図14は、本発明の原理による例示的な荷下ろしステーション32を図示する。ここで、リフト用フォーク50は、自動車車体およびキャリア16の間に配置されている。垂直移動タワー44は、トラックセグメント15を下げることにより、自動車車体部品の重量がキャリア16から取り除かれ、および移送フォーク50の上に配置される。そして移送用フォーク50は、トラックセグメント15から離れて引っ込み、キャリア16には自動車車体部品がなくなる。終点移送ロボット124は、キャリア16をトラックセグメント15から除去する。そして、終点移送ロボット124(図示せず)が、キャリア16を反転させることにより、摩擦レール80は、上方を向く。キャリア16は、頭上リターントラック34に結合され、キャリア16は、摩擦ローラー、ベルト駆動、または他の既知の手段を用いてラインの終点22からラインの始点へ戻る。
図15は、荷下ろしステーション32の端面図を図示する。トラックセグメント15は、2つの可能な構成で示されている。実線で示される第1構成140においては、トラックセグメント15は、キャリア16に係合している。一点鎖線で示される第2構成142においては、トラックセグメント15は、ロック解除されているか、またはキャリア16から取り外されている。この第2構成142において、第1レール100および第2レール102は、図19により詳細に示すトラックマニピュレータ144によってキャリア16から離れるように枢動している。第2構成142において、平行ローラー90および斜めローラー92は、第1トラック100および第2トラック102上の対応する面とは接触していない。これにより、キャリア16がリフト用フォーク50によってトラックセグメント15から自由に持ち上げられることが可能となる。この同じ構成は、ラインの始点18およびラインの終点22において、キャリア16の頭上リターントラック34への脱着に使用することができる。同様に、この構成をラインの始点18における第1トラックセグメント15へのキャリア16の結合に使用することができる。
図16は、搬送システム10のより詳細な側部立面図を示す。ラインの始点18から始まり、ラインの終点22へ進む一対の部品配置ステーション24aおよび24bが示されている。ジオツール28、再スポットツール30、および荷下ろしステーション32によって組立ラインが完了する。修理ステーション68は、荷下ろしステーション32の次に来るが、組立ライン自体の一部とは見なされない。複数のキャリア16は、頭上リターントラック34に結合されて示されている。頭上リターントラック34は、トラック14およびキャットウォーク36の間に配置され、階段62bは、使用者に対してキャットウォーク36へのアクセスを提供する。リターントラック34がキャットウォーク36のフロア空間の上を侵害しないため、使用者は、キャットウォーク36のエリア全体を通して機器60の様々な部品を自由に保守点検することができる。
図17は、頭上リターントラック34の詳細な側部立面図を示す。キャリア16は、頭上リターントラック34に結合され、複数のロボット42にまたがっている。キャットウォーク36は、多様な機器60を支持する。一実施形態において、摩擦ローラー150は、キャリア16の摩擦レール80と間欠的に接触し、キャリア16をラインの終点22からラインの始点18へ進めるよう機能する。
図18は、トラック14を見下ろす、図16の線18−18に沿った搬送システム10の端部立面図である。頭上リターントラック34および結合されたキャリア16は、キャットウォーク36を決して妨害しない。階段62aをつかって左側64に上る作業者は、キャットウォーク36を自由に移動し、右側66の対向する階段62bで下ることができる。
図19は、頭上リターントラック34およびキャリア16の詳細図である。この図において、頭上リターントラック34は、第1レール100および第2レール102がキャリア16から分離される第2構成142で示されている。トラックマニピュレータ144が作動して、第1レール100を第2レール102から分離し、それによりキャリア16は、頭上リターントラック34から分離することができる。
図20は、垂直移動タワー44をトラックセグメント15に結合するために使用される精密調整可能な取付アセンブリ160を示す。システム10は、トラックセグメント15間の高度な位置合わせ精度が必要であり、したがって非常に正確、かつ強固なトラックセグメント15の位置合わせ調整方法が要求される。第1板162は、垂直移動タワー44に取り付けられる。同様に、第2板164は、荷重分配アセンブリ166によってトラックセグメント15に嵌合される。一実施形態において、荷重分配アセンブリ166は、2つ以上の突起168および協同する受部170を含む。突起168および受部170の間のインターフェースは、第2板164およびトラックセグメント15間のインターフェースに対して強化された剛性を提供するように構成される。これはまた、キャリア16によって生成される非対称な荷重下におけるトラックセグメント15のねじれ防止を補助する。
複数のジャックネジ172およびロックナット174が第1板162および第2板164の間に配置される。ジャックネジ162は、第1板162の複数のネジ付孔176に収容される。ジャックネジ172の反対側は、第2板164の協同するポケット(図示せず)におさまる。ジャックネジを反時計回り方向(右手ネジで構成される場合)に回すと、作動するジャックネジ172を中心とする位置おいて第1板162から第2板164が駆動される。複数のジャックネジ172を調整することにより、トラックセグメント15のピッチ、ヨー、および回転を調整することができる。複数の荷重ピン178は、精密調整可能な取付アセンブリ160に加えられる重量のほとんどを支持する。一旦複数のジャックネジ172が適切な位置に調整されると、ロックナット174が締め付けられて、ジャックネジ172の向きを固定する。そのうえ、複数の荷重ピンナット180が締め付けられて第1板162および第2板164を互いに引張り固定関係を維持し、かつジャックネジ172をポケット(図示せず)内に載置された状態を維持する。関節度合いを大きくするために、荷重ピン178が荷重ピン178よりわずかに大きい寸法の荷重ピン穴182に配置される。これにより、第2板164は、調整中に協同するトラックセグメント15とともに回転、ピッチング、およびヨーイングする。
図21は、トラックセグメント15を通り進む際のキャリア16の追加的な移動制御を提供する搬送システム10の選択的な追加機構を示す。この実施形態において、取付レール82の側部にデータマトリックス190を取り付けることができる。データマトリックス190は、各キャリア16およびそのシステム10全体を通した相対的な位置を一意に識別することが可能な独自の2次元の印を含む。システム10の各ベルトセグメント20がそれぞれのベルトモーター94によって個別に駆動されるため、各キャリア16は、システム10全体を通して独立して動く、止まる、加速される、減速される、戻る、配置されること等が可能である。少なくとも1つの協同するカメラリーダー(図示せず)と共にデータマトリックス190は、システム10に高品質な制御トラッキング、診断機構、およびスループット速度を提供する。停止スイッチおよび減速スイッチを含むリミットスイッチに頼る代わりに、データマトリックス190により、システム110は、隣接するキャリア16が静止している場合でも特定のキャリア16を調整し直すことができる。独立制御されるベルトモーター94と関連してデータマトリックス190を使用することにより、キャリア16は、アイドル中または空のステーション12を通り迅速に進むことができる。システム10を通り進む際に各キャリア16を一意に識別することにより、移動制御の向上に加えて、生産性、品質制御、およびトラブルシューティングの向上が達成される。データマトリックス190を用いたシステム10は、欠陥があるキャリア16または製造工程における障害、または不良完成品の生成を引き起こすことになるキャリア16を一意に確認、かつ追跡することができる。
ここで図22〜図26を参照すると、本発明の原理による柔軟な搬送システム200の別の例示的な実施形態が記載される。この実施形態の搬送システム200は、多くの態様において図1〜図21に関して上述した搬送システム10に類似している。したがって、これらのシステムの相違点のみを以下に記載する。図22は、図3に関して説明された搬送システム10に似た搬送システム200の概略図を示す。しかし、頭上リターンラインの代わりに、搬送システム200は、フィードフォワードライン204から横方向に離れた選択的なリターンライン202を含み、この実施形態においては、該リターンラインは、キャリア206をフィードフォワードライン204の始点208に戻すためにフィードフォワードライン204と略平行に延在する。搬送システム200の様々な他の態様は、上述の搬送システム10に類似しており、部品をキャリア206に積み下ろすための様々なステーション210、組立ラインに対してキャリア206を上げ下げするための垂直移動タワー212、部品供給コンベヤ214、ジオツールトレイ216、および組み立て作業を実行するためのロボットマニピュレータ218を含む。
図22に示されるように、ロボットによってフィードフォワードライン204から取り除かれたキャリア206を保管するために、フィードフォワードライン204の終点において荷下ろしステーション222に隣接して保管エリア220を設けることができる。概して上述したようにキャリア206の修理または調整のために、保管エリア220に隣接して修理ステーション224を設けることができる。
図23は、フィードフォワードおよびリターンライン202、204の両方で使用される例示的なトラックセグメント230を示す。トラックセグメント230は、トラックセグメント230に沿って長手方向に延在する上向きチャネル234を画定する開口上部を有する細長いトラックハウジング232を含む。少なくとも1つのリニアモーター236が各トラックセグメント230のチャネル234内に配置されて、トラックセグメント230に沿ったキャリア206の移動を制御する。示される実施形態においては、3つのリニアモーター236がトラックセグメント230のチャネル234に配置されている。しかし、各トラックセグメント230は代替的に、単一のリニアモーター236、または所望され得るようにチャネル234に配置された様々な数のリニアモーター236を含むことができることが理解されるだろう。トラックセグメント230において使用され得る例示的なリニアモーター236は、マサチューセッツ州DevensのMagneMotion社より入手可能なQuickstick HT2である。
各リニアモーター236と通信するコントローラ238は、各リニアモーター236の動作を制御して、トラックセグメント230に沿って高い精度で、かつ複数のトラックセグメント230上で支持される他のキャリア206から独立してキャリア206を移動する。リニアモーター236と通信する単一のコントローラ238が図示されているが、各リニアモーター236は代替的に、搬送システム200の他の機構と協働して特定のリニアモーター236の動作を制御する専用コントローラと通信し得ることが理解されるだろう。
図24および図25は、トラックセグメント230上で支持される、この実施形態による例示的なキャリア206を示す。この実施形態において、キャリア206は、複数のホイールアセンブリ242が連結された細長い取付レール240を備える。複数のライザー244は、図1〜図21に関して上述したキャリア206に略類似した方法によって、取付レール240の上面に固定されている。そしてライザー244は、荷重受面248および組立部品をその上に支持するための適切な固定具250を有する横支持部材246に連結される。図25に見られるように、トラックハウジング232は、トラックハウジング232のチャネル234を画定する第1および第2の対向配置された側壁252,254および底壁256を備える。キャリア206のホイールアセンブリ242は、ホイール258が第1および第2側壁252,254の上面260,262に係合してトラックセグメント230に沿ったキャリア206の転がり移動を提供するように構成される。少なくとも1つの永久磁石264は、ライザー244の略反対側で取付レール240の下面に固定される。永久磁石264は、リニアモーター236から一定の間隔でキャリア206の取付レール240上で支持される。
図26は、図24および図25に関して記載されたトラックセグメント230と共に使用することができるキャリア206aの別の例示的な実施形態を示す。この実施形態において、ホイールアセンブリ240aのホイール258aは、トラックハウジング232の側壁252,254と協働してトラックセグメント230上のキャリア206aの位置決めを促進する半径方向外向きに延在する周辺リップ部266を含む。
使用の際は、リニアモーター236は、磁場を作成するよう作動し、磁場は、キャリア206上の永久磁石264と協働して複数のトラックセグメント230に沿ってキャリア206を移動させるための動力を提供し、かつトラックセグメント230に沿った所望の位置にキャリア206を正確に配置する。好都合には、本明細書に記載される搬送システム200は、組立ラインに沿って移動する他のキャリア206から独立した各キャリア206のリアルタイム制御によって、組立ラインに沿って組立部品を移送するための迅速かつ効率的な方法を提供する。さらに、リニアモーター236は、永久磁石と協働して、トラックセグメント230上で支持されるキャリア206の安定性を補助する大きな押さえ力を提供する。キャリア206がフィードフォワードライン204のトラックセグメント230に沿って移動すると、図1〜図21の搬送システム10に関して概ね説明されたように、様々なステーション210において部品が追加され、かつ組み立て作業が実行され得る。上述したようにキャリア206に支持された組立部品をジオツールトレイ216に設置するために垂直移動タワー212を使用することができるが、リニアモーター236は、トラックセグメント230上でのキャリア206の正確な位置決めを提供するため、部品をツールトレイ216内に降ろすために垂直移動タワー212を使用する必要はなくなる。
フィードフォワードライン204の終点において、完成したアセンブリを1または複数のロボット218によってキャリア206から取り除くことができる。そして空のキャリア206は、トラックセグメント230から取り除かれ、かつ保管エリア220に配置されるか、修理ステーション224に送られるか、またはフィードフォワードライン204の始点208に戻るために移送されるようリターンライン202に移動される。この実施形態において、リターントラックセグメント230は、図23〜図26に関して説明されたフィードフォワードトラックセグメント230の構造と類似している。保管エリアによって、所望により様々な順序でフィードフォワードライン204およびリターンライン202にキャリア206を追加および除去することが容易になるため、組み立て要求の変更に対応してキャリア206をフィードフォワードライン204の始点208に提供することが可能になる。
本発明は、1または複数の実施形態の説明によって示され、実施形態はかなり詳細に説明されているが、これらは、添付の特許請求の範囲をこのような詳細なものに制限、または限定することをなんら意図していない。本明細書に示され、説明された様々な特徴は、単独でまたは任意の組み合わせにおいて使用することができる。さらなる利点および修正は、当業者に容易に理解されるだろう。したがってより広い態様における本発明は、ここに示され説明された特定の詳細、代表的な装置および方法、および例示に限定されるものではない。したがって、発明者の一般的な発明概念の範囲または精神から逸脱することなく、このような詳細から発展形を作ることができる。
10 搬送システム
14 トラック
15 トラックセグメント
16 キャリア
18 始点
20 ベルトセグメント
22 終点
24a 第1配置ステーション
24b 第2配置ステーション
28 ジオツールステーション
30 再スポットツール
32 荷下ろしステーション
34 リターントラック
36 キャットウォーク
40 供給コンベヤ
42 ロボット
44 垂直移動タワー
46a−46c ジオツールトレイ
50 リフト用フォーク
60 機器
62a,62b 階段
80 摩擦レール
82 取付レール
84 ライザー
86 横支持部材
88 荷重受面
90 平行ローラー
92 斜めローラー
94 ベルトモーター
100 第1レール
102 第2レール
130 ヨーク

Claims (11)

  1. 端部と端部が位置合わせされた複数のフィードフォワードトラックセグメントであって、各フィードフォワードトラックセグメントが、前記フィードフォワードトラックセグメントに沿って長手方向に延在する上向きチャネルを画定する開口上部を有し、かつ前記チャネル内に配置された少なくとも1つのリニアモーターを有する、複数のフィードフォワードトラックセグメントと、
    前記複数のフィードフォワードトラックセグメントに沿った移動のために支持される少なくとも1つのキャリアであって、各キャリアは、前記フィードフォワードトラックセグメントの前記リニアモーターと協同する少なくとも1つの磁石を含み、それぞれの前記フィードフォワードトラックセグメントに沿って前記キャリアを移動させる、少なくとも1つのキャリアと、
    を備えるフレキシブル搬送システム。
  2. 前記少なくとも1つのキャリアが、
    取付レールと、
    前記取付レールに連結された複数のホイールアセンブリと、
    組立てられる部品を支持するための前記取付レールの上に延在する支持構造と、
    を備える、請求項1に記載のフレキシブル搬送システム。
  3. 各フィードフォワードトラックセグメントが前記チャネルを画定する第1および第2の対向側壁を備え、かつ
    前記少なくとも1つのキャリアの前記ホイールアセンブリが前記フィードフォワードトラックセグメントの前記第1および第2側壁と係合して、前記フィードフォワードトラックセグメントに沿った転がり移動のために前記キャリアを支持する、請求項2に記載のフレキシブル搬送システム。
  4. 端部と端部が位置合わせされ、かつ前記複数のフィードフォワードトラックセグメントから離間した複数のリターントラックセグメントであって、
    各リターントラックセグメントは、前記フィードフォワードトラックセグメントの長手方向に沿って延在する上向きチャネルを画定する開口上部を有し、かつ前記チャネル内に配置された少なくとも1つのリニアモーターを有する、複数のリターントラックセグメントと、
    前記複数のリターントラックセグメントに沿った移動のために支持される少なくとも1つのキャリアであって、各キャリアは、前記リターントラックセグメントの前記リニアモーターと協同する少なくとも1つの磁石を含み、それぞれの前記リターントラックセグメントに沿って前記キャリアを移動させる、少なくとも1つのキャリアと、
    をさらに備える、請求項1に記載のフレキシブル搬送システム。
  5. 前記複数のフィードフォワードトラックセグメントの1つを支持する少なくとも一対の垂直移動タワーをさらに備え、
    前記垂直移動タワーは、前記支持されたフィードフォワードトラックセグメントが隣接するフィードフォワードトラックセグメントと長手方向に位置合わせされる第1構成と、前記支持されたフィードフォワードトラックセグメントが前記隣接するフィードフォワードトラックセグメントに対して下げられる第2構成との間で調整可能である、請求項1に記載のフレキシブル搬送システム。
  6. 前記垂直移動タワーに関連した少なくとも1つのツールトレイをさらに備え、
    前記垂直移動タワーが前記第2構成に調整され、前記支持されたフィードフォワードトラックセグメントが下げられた場合に、前記少なくとも1つのツールトレイは、前記支持されたフィードフォワードトラックセグメント上のキャリアと係合可能である、請求項5に記載のフレキシブル搬送システム。
  7. 前記フィードフォワードトラックセグメントが前記垂直移動タワーによって下げられた場合に、前記キャリア上で支持される部品を前記ツールトレイに位置合わせするために前記ツールトレイと協同するヨークをさらに備える、請求項6に記載のフレキシブル搬送システム。
  8. 少なくとも1つのフィードフォワードトラックセグメントに隣接する少なくとも1つのロボットであって、前記少なくとも1つのロボットが、
    前記隣接するフィードフォワードトラックセグメントの前記チャネルに収容されたキャリアに部品を配置するステップ、または
    前記隣接するフィードフォワードトラックセグメントの前記チャネルに収容されたキャリア上に支持された部品に対して作業を行うステップ、
    の少なくとも1つを行うよう構成された、少なくとも1つのロボットをさらに備える、請求項1に記載のフレキシブル搬送システム。
  9. 複数のフィードフォワードトラックセグメントおよび前記複数のフィードフォワードトラックセグメントに沿って搬送されるよう構成された少なくとも1つのキャリアを含む搬送システムを用いて部品を組み立てる方法であって、
    前記複数のフィードフォワードトラックセグメントの1つの上で前記少なくとも1つのキャリアを支持するステップと、
    前記キャリアを前記フィードフォワードトラックセグメントに沿って移動させるために少なくとも1つのリニアモーターを作動するステップと、
    前記少なくとも1つのリニアモーターを用いて選択されたステーションで前記キャリアの動きを止めるステップと、
    ロボットマニピュレータを用いて少なくとも1つの組み立て作業を行うステップと、
    を備える、方法。
  10. 前記少なくとも1つの組み立て作業が、前記キャリアの上に部品を配置するステップ、前記キャリアから部品を取り除くステップ、または少なくとも2つの部品を共に結合するステップの少なくとも1つのステップを備える、請求項9に記載の方法。
  11. 前記複数のフィードフォワードトラックセグメントの1つから空のキャリアを取り除くステップと、
    前記取り除かれたキャリアを複数のリターントラックセグメントを備えるリターンラインに配置するステップと、
    前記複数のフィードフォワードトラックセグメントの始点に向かう方向へ、前記リターントラックセグメントに沿って前記キャリアを移動させるために、少なくとも1つのリニアモーターを作動するステップと、
    をさらに備える、請求項9に記載の方法。
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