JP6666239B2 - フレキシブル搬送システム - Google Patents

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 (8)

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において、
   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の位置と、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の位置との間で調整可能であり、
   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の位置に調整され、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接触可能である、
   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、フレキシブル搬送システム。
2. 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。
3. 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、
   少なくとも１つの前記磁石が、前記取付レールの下面に固定されている、請求項１に記載のフレキシブル搬送システム。
4. 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の対向側壁と係合して、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取付レールを支持する、請求項３に記載のフレキシブル搬送システム。
5. 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。
6. 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、請求項１〜５のいずれか一項に記載の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、方法において、
   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、方法。
7. 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６に記載の方法。
8. 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６に記載の方法。

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