KR101115205B1

KR101115205B1 - 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및장치

Info

Publication number: KR101115205B1
Application number: KR1020080074197A
Authority: KR
Inventors: 리차드 에이 왈래스; 존 그래함; 테오도르 로버트 브라운
Original assignee: 코마우, 인크.
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2012-02-27
Also published as: EP2070642B1; PL2070642T3; KR20090063071A; TW200924904A; TWI362307B; CA2635505A1; CN101456128A; EP2070642A3; RU2008133242A; CN101456128B; JP2009142975A; US8620467B2; US20130158696A1; CA2635505C; ES2550386T3; RU2422258C2; MX2008011818A; EP2070642A2; US20090118858A1; JP5072756B2

Abstract

병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치에는 구성품들의 군이 복합 제품의 조립을 위해 제공된다. 본 발명은 운반 시스템을 사용하여 구성품들의 군을 복수 개의 유사한 전산화 조립 셀 중 하나로 운반하는 것을 수반한다. 구성품들의 군은 전산화 조립 셀을 사용하여 복합 제품으로 자동으로 조립된다. 이 복합 제품은 이어서 조립 셀 중 하나로부터 전산화 테스트 셀로 운반되고, 여기서 복합 제품의 적절한 치수 및 기능을 보장하도록 복합 제품이 테스트된다. 이어서, 복합 제품은 테스트 셀로부터 운반 시스템을 통해, 복합 제품이 불량인 경우에는 부품 리젝트 영역 또는 컨베이어로, 복합 제품이 불량이 아닌 경우에는 자동 던네이지(dunnage) 로딩 또는 부품 회수 시스템으로 운반된다.

조립 라인, 병렬식, 조립, 테스트, 공구, 로딩, 언로딩,

Description

병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ASSEMBLING A COMPLEX PRODUCT IN A PARALLEL PROCESS SYSTEM}

본 발명은 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 데에 있어서의 품질 및 효율을 향상시키기 위해, 유연성 있고 프로그램 가능한 조립 셀 및 테스트 셀을 이용하는, 제조 제품을 조립하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

오늘날의 제조 산업에서, 제품을 조립하는 통상의 방식은 직렬식 처리 시스템의 조립 라인을 이용하는 것이다. 직렬식 처리 시스템은 복합 제품의 조립을 완료하기 위해 복합 제품을 연속하는 개개의 작업 또는 스테이션을 통해 이송하는 것으로 정의된다. 직렬식 처리 시스템은 그러한 제품이 사실상 복잡하여, 제품 상의 다양한 위치에서 각종 다양한 부구성품 및 다양한 개개의 구성품의 조립을 요구하는 경우에 훨씬 더 일반적이다.

통상, 조립 라인의 직렬식 처리는 복합 제품을 조립 라인에 급송하는 것으로 시작하고, 이어서 복합 제품은 조립 라인의 운반 시스템 내에 자동 또는 수동으로 로딩된다. 이 운반 시스템은 복합 제품을 조립 라인을 따라 각종 작업 스테이 션(workstation)으로 운반하며, 여기서 각종 구성품 및 부구성품이 복합 제품으로 조립된다. 예를 들면, 직렬식 처리 방식의 엔진 실린더 헤드 조립 라인에서, 점화 플러그가 제1 작업 스테이션에서 실린더 헤드에 설치될 수 있고, 점화 플러그가 설치된 후에, 운반 시스템이 실린더를 제2 작업 스테이션으로 운반하며, 여기서 실린더 헤드는 그 실린더 헤드의 아래측 또는 반대측에 추가적인 구성품류를 조립할 수 있도록 회전될 수 있다. 실린더 헤드 밸브가 후속 작업 스테이션에서 실린더 헤드에 설치될 수 있고, 그 다음 작업 스테이션으로 이동될 때에, 실린더 헤드는 원래의 자세로 다시 회전될 수 있다. 이어서, 후속 작업 스테이션은 실린더 헤드에 밸브 스프링의 설치를 담당할 수 있다. 운반 시스템은 실린더 헤드가 완전히 조립될 때까지 실린더 헤드를 작업 스테이션마다 계속 운반하게 된다. 그러한 조립 라인에서 작업 스테이션의 개수는 실린더 헤드 또는 구성품류의 형태에 따라 달라질 수 있다. 통상, 작업 스테이션의 개수는 대략 6개 내지 8개이며, 운반 시스템은 각 작업 스테이션을 통과하거나 그에 인접하게 배치된다.

작업 스테이션과 운반 시스템의 타이밍은 그러한 조립 라인에서 중요하다. 전술한 예에서, 복합 제품은 하나의 작업 스테이션에서 다음의 작업 스테이션으로 이동되며, 운반 시스템은 각 작업 스테이션에서 작업이 수행될 수 있도록 정지될 수 있다. 심지어 특정 작업 스테이션에서 특정 작업을 완료하는 데에 걸리는 소정 길이의 시간이 지정될 수도 있다.

조립 라인이 제조 산업 역사 내내 이용되어 왔지만, 그러한 조립 라인은 비효율성에 의해 문제가 있다. 예를 들면, 자동차 산업 내에서의 조립 라인은 통상 자동차의 특정 구성품 및 자동차의 특정 모델 전용으로 되어 있다. 따라서, 그러한 조립 라인은 자동차의 임의의 구성품을 제조하는 데에 이용할 수 없고, 오히려 어떠한 특정 구성품을 제조하는 데에만 이용할 수 있다. 따라서, 특정 구성품이 더 이상 필요하지 않는 경우, 예를 들면, 그 구성품이 이용되던 자동차의 특정 모델이 더 이상 제조되지 않은 경우에는 특정 조립 라인은 대대적인 개조 없이는 이용할 수 없다. 따라서, 그 조립 라인은 개조 또는 분해되고, 새로운 조립 라인이 설치되어야 한다. 이는 물론 시간과 비용이 매우 드는 작업으로서, 산업 환경에서 바람직하지 않은 것이다.

전술한 바와 같이, 그러한 조립 라인은 특정 작업 스테이션에 있는 각각의 작업자가 특정 길이의 시간 내에 그 특정 작업 스테이션에서 작업을 완료하도록 통상 시간 설정되어 있다. 특정 작업 스테이션에서 문제가 발생하여, 작업이 더 이상 수행될 수 없는 경우, 예를 들면, 공구가 파손되거나, 운반 시스템이 정지되거나, 특정 구성품이 불량인 등의 경우, 전체 조립 라인은 문제를 바로잡을 때까지 정지되어야 한다. 이러한 문제가 발생하는 경우, 특정 제품의 제조가 중단되어, 특정 조립 라인에서 제조 또는 조립되는 제품의 부족을 야기한다. 그러한 제품 부족은 다른 조립 라인에서의 부족을 야기하여, 다른 조립 라인의 정지가 요구될 수 있다. 따라서, 그 제조 공장은, 조립 라인이 고장 또는 정지되더라도 구성품의 충분한 공급이 이루어지도록 흔히 과잉의 구성품을 생산하고 있다. 조립 라인의 작업에 있어서의 그와 같은 불확실성은 구성품의 부족 또는 과잉을 야기할 수 있다. 구성품의 부족은 다른 조립 라인에서 부품이 부족하게 할 수 있고, 구성품의 과잉 은 불필요한 부품을 생산하여 시간 및 비용을 낭비하였음을 의미할 수 있다. 어느 경우든 산업 환경에서 바람직하지 않은 비효율을 초래한다.

마지막으로, 조립 라인은 흔히 운반 시스템, 작업 스테이션 및 작업자에게 충분한 크기의 공간을 제공하기 위해 다소 큰 면적의 제조 공장을 차지하고 있다. 제조 공장에서 그러한 부지 면적(floor space)은 비용이 많이 들 수 있어, 특정 제품을 생산하기 위한 부지 면적의 크기를 감소시키는 것이 항상 바람직하다.

각종 다양한 제품을 생산할 수 있고, 필요한 경우에 특정 개수의 구성 요소를 생산할 수 있으며, 최소 크기의 공장 부지 면적을 요구하는, 복합 제품의 조립 방법 및 장치를 안출하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명은 복합 제품을 병렬식 처리 시스템으로 조립하는 방법 및 장치를 제공하는 데, 그 방법은, 복합 제품을 조립하기 위해 로딩 스테이션에 부구성품(sub-component)들의 군 및 하나 이상의 주구성품(base component)을 제공하는 단계를 포함한다. 부구성품들의 군 및 하나 이상의 주구성품은 운반 시스템을 사용하여 복수 개의 유사한 전산화 조립 셀 중 하나로 자동으로 운반된다. 부구성품들의 군 및 하나 이상의 주구성품은 복수 개의 유사한 전산화 조립 셀 중 하나를 사용하여 복합 제품으로 자동으로 조립된다. 이 복합 제품은 운반 시스템을 사용하여 복수 개의 유사한 전산화 조립 셀 중 하나에서부터 하나의 이상의 전산화 테스트 셀 중 하나로 자동으로 운반된다. 복합 제품은 이 복합 제품의 적절한 조립 기능성을 보장하도록 하나 이상의 전산화 테스트 셀에서 자동으로 테스트된다. 복합 제품은 운반 시스템을 이용하여 급송 스테이션에 자동으로 운반된다.

부구성품들의 군 및 하나 이상의 주구성품을 제공하는 단계는, 하나 이상의 주구성품을 운반 시스템에 공급하는 부품 급송 시스템을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 키트 컨테이너 내의 부구성품들을 운반 시스템에 공급하기 위 한 키트 급송 시스템이 제공될 수 있다. 부품 급송 시스템을 제공하는 단계는 하나 이상의 주구성품을 운반 시스템에 급송하는 컨베이어를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 키트 컨테이너 내의 부구성품들을 공급하는 키트 급송 시스템을 제공하는 단계는, 하나 이상의 키트 조립 셀을 사용하여 부구성품들을 키트 컨테이너 내에 자동으로 조립하는 단계를 더 제공할 수 있다. 또한, 키트 컨테이너를 운반 시스템에 급송하는 컨베이어가 제공될 수 있다. 부품 급송 시스템을 제공하는 단계는 또한 부구성품들이 조립되어 있는 키트 컨테이너를 운반 시스템에 급송하는 컨베이어를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

부구성품들의 군 및 하나 이상의 주구성품을 운반하는 단계는, 키트 컨테이너, 하나 이상의 주구성품, 및 복합 제품을, 로딩 스테이션, 복수 개의 조립 셀, 하나 이상의 테스트 셀 및 급송 스테이션으로 및 이들로부터 운반하는 천장 갠트리 시스템(overhead gantry system)을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 대안적으로, 부구성품들의 군 및 하나 이상의 주구성품을 운반하는 단계는, 키트 컨테이너, 하나 이상의 주구성품, 및 복합 제품을, 로딩 스테이션, 복수 개의 조립 셀, 하나 이상의 테스트 셀 및 급송 스테이션으로 및 이들로부터 자동으로 운반하는 전산화 로봇 아암을 제공할 수 있다.

본 발명의 방법은 또한, 하나 이상의 주구성품을 원하는 배향으로 회전시킬 수 있도록 복수 개의 전산화 조립 셀 중 하나의 내의 반전용 치구(rollover fixture)에 하나 이상의 주구성품을 고정시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 게다가, 본 발명은 키트 컨테이너를 복수 개의 전산화 조립 셀 중 하나의 내에 배치하 는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 방법은 또한, 복합 제품을 형성하도록 부구성품들을 하나 이상의 주구성품에 조립하기에 적절한 공구를 자동으로 제공하도록 전산화 조립 셀 각각의 내에 전산화 공구 교환기를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 방법은 또한, 하나 이상의 주구성품과 적절한 공구 간에 3축 선형 운동을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 게다가, 본 발명의 방법은, 복합 제품을 원하는 배향으로 회전시키도록 하나 이상의 전산화 테스트 셀 내의 반전용 치구에 복합 제품을 고정시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 방법은 복합 제품을 테스트하기에 적절한 테스트 공구를 자동으로 제공하도록 하나 이상의 테스트 셀 각각의 내에 전산화 테스트 공구 교환기를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 복합 제품과 적절한 테스트 공구 간에 3축 선형 운동이 제공될 수 있다.

병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 본 발명의 장치는, 복합 제품을 조립하는 데에 요구되는 부구성품들의 군 및 하나 이상의 주구성품을 제공하는 로딩 스테이션을 포함할 수 있다. 복수 개의 전산화 조립 셀이 부구성품들을 하나 이상의 주구성품에 자동으로 조립하여 복합 제품을 형성한다. 이 복합 제품의 적절한 조립 기능성을 위해 하나 이상의 전산화 테스트 셀이 복합 제품을 자동으로 테스트한다. 복합 제품이 테스트된 후에 급송 스테이션이 그 복합 제품을 받아들인다. 부구성품들, 하나 이상의 주구성품 및 복합 제품은 운반 시스템에 의해 로딩 스테이션, 복수 개의 조립 셀, 하나 이상의 테스트 셀 및 급송 스테이션으로 및 이들로부터 운반된다.

본 발명의 장치의 로딩 스테이션은, 하나 이상의 주구성품을 운반 시스템에 급송하는 부품 급송 시스템을 더 포함할 수 있다. 키트 급송 시스템이 부구성품들이 수납된 키트 컨테이너를 운반 시스템에 급송한다. 본 발명의 장치의 부품 급송 시스템은, 하나 이상의 주구성품을 운반 시스템에 급송하는 컨베이어를 제공할 수 있다. 본 발명의 장치의 키트 급송 시스템은 또한 키트 컨테이너를 운반 시스템에 급송하는 컨베이어를 제공할 수 있다. 또한, 키트 급송 시스템은, 부구성품들을 키트 컨테이너 내에 수납 및 조립하는 자동 키트 조립 셀을 제공할 수 있다. 이 키트 컨테이너는 컨베이어에 의해 운반 시스템에 급송된다.

본 발명의 장치의 운반 시스템은 또한, 키트 컨테이너, 하나 이상의 주구성품, 및 복합 제품을, 로딩 스테이션, 전산화 조립 셀, 하나 이상의 전산화 테스트 셀 및 급송 스테이션으로 및 이들로부터 자동으로 픽 앤 플레이스(pick and place)하는 전산화 천장 갠트리 시스템을 제공한다. 대안적으로, 본 발명의 장치의 운반 시스템은, 키트 컨테이너, 하나 이상의 주구성품, 및 복합 제품을, 로딩 스테이션, 자동 조립 셀, 하나 이상의 자동 테스트 셀 및 급송 스테이션으로 및 이들로부터 자동으로 픽 앤 플레이스하는 전산화 로봇 아암을 포함할 수 있다.

본 발명의 장치의 전산화 조립 셀은, 하나 이상의 주구성품에 부구성품들을 조립하기 위해 하나 이상의 주구성품을 원하는 배향으로 고정 및 회전시키도록 조립 셀 각각의 내에 장착된 반전용 치구를 포함할 수 있다. 전산화 조립 셀 각각의 내에 있는 키트 컨테이너용 치구가 키트 컨테이너를 수용한다. 키트 컨테이너 내의 부구성품들을 하나 이상의 주구성품에 조립하기에 적절한 공구가, 조립 셀 각각의 내에 있는 전산화 공구 교환기에 의해 자동으로 제공된다. 반전용 치구와 전산 화 공구 교환기는 3축 선형 운동으로 서로에 대해 이동할 수 있다.

본 발명의 장치의 하나 이상의 전산화 테스트 셀은 또한, 복합 제품을 테스트하기 위해 복합 제품을 원하는 배향으로 고정 및 회전시키도록 하나 이상의 자동 테스트 셀 각각의 내에 장착된 반전용 치구를 제공한다. 복합 제품을 테스트하기에 적절한 테스트 공구가, 하나 이상의 테스트 셀 내에 있는 전산화 테스트 공구 교환기에 의해 자동으로 제공된다. 반전용 치구와 적절한 테스트 공구는 3축 선형 운동으로 서로에 대해 이동할 수 있다.

본 발명의 장치의 급송 스테이션은 또한, 불량인 복합 제품을 수용하도록 급송 스테이션 내에 있는 제1 영역을 제공할 수 있다. 불량이 아닌 복합 제품은 급송 스테이션 내에 있는 제2 영역에 수용된다.

본 발명의 장치의 조립 셀 및 테스트 셀은 또한, 반전용 치구 및 키트 컨테이너용 치구가 연결되어 있는 캐리지를 제공할 수 있다. 한 쌍의 레일이 캐리지를 활주 가능하게 수용하는 한편, 조립 셀 및 테스트 셀 내외로 연장하고 있으며, 캐리지는 조립 셀 및 테스트 셀 외부에 캐리지가 위치하는 언로딩 위치와, 조립 셀 및 테스트 셀 내부에 캐리지가 위치하는 로딩 위치 사이에서 이동한다.

본 발명의 다양한 기타 용도는 후술하는 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 보다 명백해 질 것이다.

본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치에 따르면, 각종 다양한 제품을 생산할 수 있고, 필요한 경우에 특정 개수의 구성 요소 를 생산할 수 있으며, 그리고 최소 크기의 공장 부지 면적을 요구하는, 복합 제품의 조립 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여, 개시하는 실시예와 관련하여 본 발명을 상세하게 설명할 것이다.

도 3 내지 도 14에서는 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품(12)을 조립하는 방법 및 장치(10)를 도시하고 있다. 복합 제품(12)을 조립하는 방법 및 장치(10)는 필요한 구성품들을 본 발명의 장치(10)에 급송하는 부품 급송 시스템(14) 및 키트 급송 시스템(16)을 갖는 로딩 스테이션(13)을 제공한다. 천장 갠트리(overhead gantry) 또는 로봇 시스템을 포함할 수 있으며 이들에 한정되지 않는 운반 시스템(18)이 장치(10)의 길이에 걸쳐 연장하여, 로딩 스테이션(13)의 부품 급송 시스템(14) 및 키트 급송 시스템(16)에서부터 구성품들을 개별적으로 집어, 유사한 복수 개의 전산화 조립 셀 또는 작업 스테이션(20) 중 하나로 운반한다. 대안적으로, 조립 셀(20) 내로의 구성품의 로딩 및 언로딩은 수동으로 이루어질 수 있다. 각각의 전산화 조립 셀(20)은 실질적으로 유사한 것으로, 다양한 구성품들을 자동적으로 조립하여 복합 제품(12)을 형성한다. 조립 셀(20)은 유사하며 동일한 작업을 수행하기 때문에, 본 발명의 방법 및 장치(10)를 병렬식 처리 시스템으로 부른다. 조립 셀(20) 중 하나의 내에서 복합 제품(12)의 조립이 완료되면, 운반 시스템(18)은 그 복합 제품(12)을 조립 셀(20)에서부터 전산화 테스트 셀 또는 작업 스테이션(22)으로 운반한다. 대안적으로, 테스트 셀(22) 내로의 복합 제품(12)의 로딩 및 언로딩도 수동으로 이루어질 수 있다. 복합 제품(12)은 자동으로 테스트되고, 운반 시스템(18)은 그 복합 제품(12)을 급송 스테이션(23)으로 급송한다. 급송 스테이션(23)은, 결함이 있는 복합 제품(12)을 위한 부품 리젝트 영역 또는 컨베이어(24)와, 결함이 없는 복합 제품(12)을 위한 자동 부품 던네이지(dunnage) 로딩 시스템 또는 부품 회수 시스템(26)을 구비한다.

본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품(12)을 조립하는 방법 및 장치(10)는 자동차 엔진의 실린더 헤드를 조립 및 테스트하도록 설계되어 있다. 그러나, 본 발명은 그러한 용례에 한정되는 것이 아니라, 본 발명은, 자동차의 변속기 케이스, 자동차 엔진의 피스톤-로드 조립체, 자동차 엔진의 피스톤 삽입물(piston insertion), 다양한 비자동차 분야의 복합 제품, 어느 정도의 위험을 수반할 수 있는 용례, 및 청정 환경을 요구하는 용례와 같은 다른 복합 제품(도시 생략)을 조립 및 테스트하는 데에 이용될 수 있다. 설명을 위해, 본 명세서에서는 복합 제품(12)을 실린더 헤드로 할 것이다.

본 발명의 효율을 향상시키기 위해, 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품(12)을 조립하는 방법 및 장치(10)는 실질적으로 타이트하게 간격을 둔 선형적 배치로 구성되어, 본 발명을 위해 요구되는 공장의 바닥 면적의 크기를 감소시킨다. 그러나, 본 발명은 선형적 배치에 한정되는 것이 아니라, 조립 셀(20)이 실질적으로 평행 관계로 배치되거나, 장치(10)가 실질적으로 원형 또는 직사각형 형태로 구성될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다. 장치(10)가 선형으로 배치되는 경우에, 운반 시스템(18)은 도 3, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이 장치(10)의 일단에서부터 타단까지 연장하는 전산화 천장 갠트리 컨베이어(19)를 포함할 수 있다. 이 천장 갠트리 컨베이어(19)는 복수 개의 수직 지지 빔(34)을 사용하여 제조 공장의 바닥으로부터 위쪽으로 연장한다. 수평 지지 빔 또는 가이드 레일(36)이 그로부터 연장하는 한편, 수직 지지 빔(34)에 연결되어 있다. 운반 시스템(18)의 천장 갠트리 컨베이어(19)는 수직 방향으로는 개별적으로 이동하지만 수평 방향으로는 가이드 레일(36)을 따라 함께 이동하는 한 쌍의 별개의 아암(38)을 구비하고 있다. 천장 갠트리 컨베이어(19)의 아암(38)은 다양한 구성품 및 부품을 집어 특정 위치로 이동 및 배치할 수 있는 능력을 아암(38)에 제공하도록 아암(38)의 단부에 형성된 공구(40)를 갖고 있다. 운반 시스템(18)의 천장 갠트리 컨베이어(19)는 장치(10) 상에서 특정 구성품을 이동시켜야 하는 시기 및 위치를 결정할 때에 조립 셀(20) 및 테스트 셀(22)로부터의 통신에 응답할 수 있다는 점에서 자동화 및 전산화될 수 있다.

다른 실시예에서, 운반 시스템(18)은 도 13에 도시한 바와 같이 전산화 로봇 시스템(39)을 포함할 수 있다. 로봇 아암(41)은 제조 공장의 바닥으로부터 위쪽으로 연장하는 복수 개의 수직 지지 빔(45')에 의해 지지되는 가이드 레일(43) 상에 장착된다. 이 로봇 아암(41)은 가이드 레일(43)을 따라 선형적으로 이동할 수 있는 한편, 다양한 구성품 및 부품을 장치(10)를 따른 다양한 위치로 픽 앤 플레이스(pick-and-place)할 수 있도록 다수의 축으로 회전할 수 있다. 다수의 축으로 이동하는 로봇 아암(41)의 능력은 장치(10)의 작업 스테이션(20, 22)이 도시한 바와 같이 실질적으로 직사각형 또는 타원형으로 형성될 수 있게 한다.

복합 제품(12)을 제조하는 데에 필요한 구성 요소를 장치(10)에 제공하기 위해, 로딩 스테이션(13)은 도 3 내지 도 13에 도시한 바와 같이 장치(10)의 시작 지점에 필요한 구성 요소를 공급하는 부품 및 키트 급송 시스템(14, 16)을 제공하고 있다. 부품 및 키트 급송 시스템(14, 16)은 그로부터 연장하여 필요한 구성 요소를 제조 공장의 하나의 영역에서 장치(10)로 운반하는 부품 및 키트 급송 컨베이어(45)를 포함하거나, 필요한 구성 요소가 장치(10)에서 부품 및 키트 급송 시스템(14, 16) 상에 수동으로 로딩될 수 있다. 그러나, 부품 및 키트 급송 컨베이어(45)가 본 발명에 이상적으로 적합하더라도, 본 발명의 부품 및 키트 급송 시스템(14, 16)은 부품 및 키트 급송 컨베이어(45)에 한정되는 것은 아니라는 점을 유념해야 할 것이다. 예를 들면, 부품 및 키트 급송 시스템(14, 16)을 위해 자동 안내 차량 시스템(도시 생략)도 예상할 수 있다.

부품 급송 시스템(14)은 장치(10)에 가공된 주구성품(25)을 공급하며, 키트 급송 시스템(16)은 복수 개의 부구성품(27)이 수납된 키트 컨테이너(28)를 장치(10)에 공급한다. 키트 컨테이너(28)는 주구성품(25)을 복합 제품(12)으로 적절히 조립하는 데에 필요한 모든 서브 구성품(27)이 수납된다. 예를 들면, 실린더 헤드 조립 키트에서, 키트 컨테이너(28) 내의 부구성품(27)은 밸브 스프링, 밸브 시일, 밸브 리테이너-키이, 점화 플러그, 및 리프터(lifter)를 포함할 수 있고, 주구성품(25)은 실린더 헤드로 이루어질 수 있다. 키트 컨테이너(28)는 3자 공급처(third-party supplier)에 의해 조립되거나, 키트 컨테이너(28)는 다른 실시예에서 설명하는 바와 같이 장치(10) 내에 합체된 자동 키트 제작 셀 또는 작업 스테이 션(82)에 의해 완성될 수 있다. 본 발명은 앞서 열거한 키트 컨테이너(28) 내의 부구성품(27)에 한정되는 것이 아니라, 본 발명은 복합 제품(12)을 조립하는 데에 요구되는 임의의 개수의 부구성품을 포함할 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다. 변형예에서, 부구성품(27) 및 주구성품(25)은 부품 슈트(chute)에 의해 조립 셀(20) 내에 직접 공급될 수 있다.

주구성품(25) 및 키트 컨테이너(28)를 조립 셀(20) 내에 로딩하기 위해, 주구성품(25) 및 키트 컨테이너(28)는 운반 시스템(18)에 의해 3개의 개별 조립 셀(20) 중 하나로 운반된다. 3개의 조립 셀(20)을 도면에 도시하고 있지만, 본 발명은 3개의 조립 셀(20)에 한정되는 것이 아니라, 임의의 개수의 조립 셀(20)이 장치(10)의 원하는 생산량에 따라 이용될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다. 운반 시스템(18)이 천장 갠트리 컨베이어(19)인 경우, 천장 갠트리 컨베이어(19) 상의 아암(38)은 이 천장 갠트리 컨베이어(19)의 아암(38)의 단부에 장착된 공구(40)를 사용하여 부품 및 키트 급송 시스템(14, 16)으로부터 주구성품(25) 또는 키트 컨테이너(28)를 잡도록 개별적으로 수직 방향으로 하향 이동한다. 이어서, 아암(38)은 복합 제품(12) 및 키트 컨테이너(28)를 부품 및 키트 급송 시스템(14, 16)으로부터 들어올려, 천장 갠트리 컨베이어(19)를 통해 복합 제품(12) 및 키트 컨테이너(28)를 나란히 함께 원하는 조립 셀(20)까지 운반한다. 아암(38)은 조립 셀(20) 내에 복합 제품(12) 및 키트 컨테이너(28)를 개별적으로 내려놓는다. 주구성품(25) 및 키트 컨테이너(28)가 조립 셀(20) 내에 일단 배치되면, 천장 갠트리 컨베이어(19)의 아암(38)은 상승하여 조립 셀(20)로부터 멀어지게 이동하여, 그 조립 셀(20)이 키트 컨테이너(28) 내의 부구성품(27)과 주구성품(25)을 복합 제품(12)으로 조립하는 작업을 시작할 수 있게 한다.

주구성품(25)과 키트 컨테이너(28) 내의 부구성품(27)을 복합 제품(12)으로 조립하기 위해, 각각의 조립 셀(20)은 실질적으로 서로 유사하며, 이에 따라 복합 제품(12)은 조립 셀(20) 중 하나에 의해 완전히 조립된다. 본 발명의 조립 셀(20)은 이들이 다수의 개별 기계의 운전 및 작업을 수행한다는 점에서 유리하다. 예를 들면, 실린더 헤드와 같은 복합 제품(12)을 조립할 때에, 직렬식 처리를 이용하는 종래의 조립 라인은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 점화 플러그 설치 작업(100), 실린더 헤드 반전 작업(102), 실린더 헤드 밸브 장착 작업(104), 및 실린더 헤드 밸브 조율 작업(key up operation)(106)을 포함하는 작업들을 수반한다. 각각의 그러한 종래 작업들은 전술한 바와 같이 각각의 작업을 완료하기 위해 개별적인 기계 및 작업 스테이션을 필요로 한다. 본 발명의 조립 셀(20)은 복합 제품(12)을 조립하는 데에 필요한 전술한 모든 작업 및 장비를 하나의 개별 조립 셀(20)로 조합하게 된다. 조립 셀(20)은 도 2 내지 도 7에 도시한 바와 같이 조립 셀(20)이 작동하고 있는 동안 누군가가 조립 셀(20) 안으로 들어오는 것을 방지하도록 가드 패널(42) 및 인터로킹 도어(44)를 갖는 실질적으로 직사각형 형태를 하고 있다. 본 발명의 조립 셀(20)은 자립형으로서 독립적으로 지지되어, 조립 셀(20)이 지게차(도시 생략) 또는 천장 크레인(도시 생략)을 사용하여 자유롭게 이동될 수 있다. 조립 셀(20)이 그 원하는 위치에 일단 배치되면, 조립 셀(20)은 통상의 고정용 체결구(46)를 사용하여 제조 공장의 바닥에 고정될 수 있다. 이러한 조립 셀(20)의 기동성은 본 발명의 장치(10)가 종래의 조립 라인에 비해 최소 노력으로 이동되거나 재구성될 수 있다는 점에서 본 발명에 추가적인 유연성을 제공한다.

전술한 바와 같이, 주구성품(25)은 운반 시스템(18)에 의해 조립 셀(20) 내에 배치되어, 주구성품(25)이 반전용 치구(rollover fixture)(48)에 의해 공압식으로 클램핑된다. 반전용 치구(48)는 주구성품(25)을 유지하는 한편, 주구성품(25)을 임의의 원하는 배향으로 배치하기 위해 360°회전시킬 수 있다. 반전용 치구(48)에는 서보 구동식 "알파 축"(servo driven Alpha axis)(50)이 연결되어, 반전용 치구(48)의 동력 회전(powered rotation)을 제공한다. 키트 컨테이너(28)를 조립 셀(20) 내에 배치하는 경우, 운반 시스템(18)은 조립 셀(20) 내의 플랫폼(54)에 고정된 테이블(52) 상에 키트 컨테이너(28)를 배치한다. 테이블(52)은 키트 컨테이너(28)를 적절한 위치에 위치 설정 및 유지하기 위해, 카운터 싱킹된 에지(counter-sunk edge) 또는 위치 설정자를 갖고 있다.

키트 컨테이너(28) 내의 모든 부구성품(27)이 주구성품(25)에 조립되도록 하기 위해, 조립 셀(20)은 회전 운동 뿐만 아니라 3차원 선형 운동을 제공한다. 전술한 바와 같이, 주구성품(25)을 유지하기 위한 반전용 치구(48)는 주구성품(25)의 회전 운동을 제공한다. 반전용 치구(48)는 키트 컨테이너(28)를 유지하는 테이블(52)을 지지하는 것과 동일한 플랫폼(54) 상에 장착된다. 이 플랫폼(54)은 주구성품(25) 및 키트 컨테이너(28)의 X축 방향 선형 운동을 제공하는 제1 서보 구동식 랙-피니언 기어(56)에 장착된다. 이러한 서보 구동식 "X"축 랙-피니언 기어(56)는 조립 셀(20)의 기부에 장착된다. 또한, 제2 서보 구동식 랙-피니언 기어(58)가 조립 셀(20)의 일측을 따라 장착되어, 조립 셀(20)을 가로질러 길이 방향으로 "Y"축 방향 운동을 제공한다. 2개의 서보 구동식 "Z1" 및 "Z2"축 수직 볼 스크류 슬라이드(60)가 Y축에 연결되어 있다. "Z1" 및 "Z2"축 수직 볼 스크류 슬라이드(60)는 상하 운동, 즉 서보 구동식 "Y"축 랙-피니언 기어(58)에 실질적으로 직교하는 운동을 제공한다. 서보 구동식 "Z1" 및 "Z2"축 수직 볼 스크류 슬라이드(60)의 단부는 특정 조립 작업을 수행하기 위한 다수의 공구(64)를 수용하고 있는 신속 교환식 공구 헤드(62)를 갖고 있다. 이 신속 교환식 공구 헤드(62)는 서보 구동식 "Z1" 및 "Z2"축 수직 볼 스크류 슬라이드(60)에서 다른 공구 헤드(66)를 이용할 수 있게 한다.

다른 공구 헤드(66)를 이용하도록, 8개의 자리를 갖는 자동 공구 교환기(68)가 조립 셀(20)의 기부에 장착되어 있다. 공구 교환기(68)의 8개 자리 각각은 조립 공정 동안에 상이한 공구 헤드(66)가 수용되도록 마련된다. 각각의 신속 교환식 공구 헤드(66)는 복합 제품(12)을 형성하도록 키트 컨테이너(28) 내의 부구성품(27)과 주구성품(25)의 다양한 조립 작업을 완료하기 위한 별개의 공구를 제공한다. "Y"축 랙-피니언 기어는 공구 헤드(62, 66)를 교환하도록, "Z1" 및 "Z2"축 볼 스크류 슬라이드(60)에 대한 적절한 위치에서 원하는 공구 헤드(62, 66) 위로 이동하는 능력을 갖고 있다.

조립 셀(20)이 복합 제품(12)을 형성하기 위해 필요한 조립 작업을 수행하도록 하기 위해, 프로그램 가능 제어기(76)가 조립 셀(20)의 일측에 장착되어 있다. 조립 셀의 프로그램 가능 제어기(76)는 서보 구동 장치(50, 56, 58, 60)와 공구 교환기(68) 간에 전자적 통신을 제공하여, 적절한 공구 헤드(62, 66) 및 공구(64)가 이용되도록 보장하는 한편, 부구성품(27)과 주구성품(25)이 복합 제품(12)으로 적절히 조립될 수 있도록 공구(64)가 적절히 이동할 수 있도록 보장한다.

복합 제품(12)이 적절히 조립되었음을 보장하기 위해, 테스트 셀(22)이 또한 마지막 조립 셀(20)에 인접하여 운반 시스템(18)을 따라 배치되어 있다. 도 3, 도 11 및 도 12에 하나의 테스트 셀(22)이 도시되어 있지만, 본 발명은 하나의 테스트 셀(22)에 한정되는 것이 아니라, 임의의 개수의 테스트 셀(22)[예를 들면, 도 13의 2개의 테스트 셀(22)]이 장치(10)의 원하는 생산량에 따라 이용될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다. 변형예에서, 테스트 셀(22)은 심지어는 조립 셀(22)에 합체될 수도 있다. 테스트 셀(22)은 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 테스트 셀(22)이 작동하는 동안에 어떤 사람도 들어오는 것을 방지하도록 테스트 셀(22)을 둘러싸는 가드 패널(42) 및 인터로킹 도어(44)를 갖는 실질적으로 직사각형 형태로 이루어진다는 점에서 조립 셀(22)과 유사하게 구성된다. 테스트 셀(22)은 이 테스트 셀(22) 내에 조립된 복합 제품(12)을 수용하도록 조립 셀(22)에 마련된 것과 유사한 반전용 치구(48)를 구비하고 있다. 따라서, 반전용 치구(48)는 복합 제품(12)을 공압식으로 클램핑하고, 서보 구동식 "알파 축"(50)은 조립된 복합 제품(12)을 360°회전시켜, 조립된 복합 제품(12)의 모든 영역에 접근할 수 있게 한다. 반전용 치구(48)는 조립 셀(20)과 마찬가지로 조립된 복합 제품(12)을 이동시키도록 서보 구동식 "X"축 랙-피니언 기어(56)에 장착된다.

조립된 복합 제품(12)을 자동적으로 테스트하기 위해, 조립 셀(20)에서 마찬가지로 이용되고 있는 바와 같은 제2의 서보 구동식 "Y"축 랙-피니언 기어(58)가 테스트 셀(22)의 일측을 따라 장착되어 있다. 조립 셀(20)에서도 마찬가지로 이용되고 있는 바와 같이 하나의 서보 구동식 "X"축 수직 볼 스크류 슬라이드(60)가 서보 구동식 "Y"축 랙-피니언 기어(56)에 장착되어, 서보 구동식 "Z"축 볼 스크류 슬라이드(60)에 장착된 신속 교환식 테스트 공구 헤드(62)에 Y 및 Z축을 따른 운동을 제공한다. 신속 교환식 테스트 공구 헤드(62)는 테스트 공구(64)가 다양한 기타 테스트 공구 헤드(66)와 교환될 수 있게 한다. 테스트 셀(22)도 조립 셀(22)에서 마찬가지로 이용되고 있는 바와 같은 8개의 자리를 갖는 자동 공구 교환기(68)를 갖고 있다. 이는 서보 구동식 "Z"축 볼 스크류 슬라이드(60) 상의 테스트 공구(64)를 교환할 수 있게 한다.

서보 구동장치(50, 56, 58, 60)와 공구 교환기(68) 간의 통신은 테스트 셀(22)의 일측에 장착된 프로그램 가능 제어기(80)를 통해 제공된다. 프로그램 가능 제어기(80)는 서보 구동장치(50, 56, 58, 60) 및 공구 교환기(68)의 이동 및 작동을 조정하여, 조립된 복합 제품(12)의 조립 기능성을 테스트하도록 테스트 공구(64)가 적절히 이동 및 작동하도록 보장한다. 프로그램 가능 제어기(80)는 또한 복합 제품(12)이 결함이 있는 지의 여부나, 복합 제품(12)이 치수 및 기능적으로 적합한 지의 여부를 결정할 것이다. 테스트 셀의 프로그램 가능 제어기(80)는 또한 조립 셀의 프로그램 가능 제어기(76)와 전자적으로 통신하여, 모든 프로그램 가능 장비가 서로 협력하도록 보장한다.

조립된 복합 제품(12)이 테스트 셀(22)에서 일단 테스트되면, 운반 시스템(18)은 조립된 복합 제품(12)을 테스트 셀(22)에서부터 급송 스테이션(23)으로 제거한다. 조립된 복합 제품(12)이 불량인 것으로 테스트 셀(22)에 의해 결정된 경우, 즉 소정 구성품이 복합 제품(12)에 적절히 조립되어 있지 않거나, 복합 제품(12)의 특정 부분이 공차 범위 내에 있지 않거나, 복합 제품(12)의 소정 부분이 적절히 기능을 하지 않거나 하는 등의 경우에, 운반 시스템(18)은 불량 복합 제품(12)을 도 3 및 도 10 내지 도 14에 도시한 바와 같은 급송 스테이션(23)의 부품 리젝트 영역 또는 컨베이어(24)로 운반한다. 급송 스테이션(23)의 부품 리젝트 영역 또는 컨베이어(24)는 또한 운반 시스템(18)을 따라 테스트 셀(22)에 인접하게 배치된다. 불량 복합 제품(12)이 급송 스테이션(23)의 부품 리젝트 영역 또는 컨베이어(24)에 일단 배치되면, 불량 복합 제품(12)은 검사 스테이션(도시 생략)으로 운반되어, 그 불량 복합 제품(12)이 추가로 분석되고 재작업될 수 있고, 또는 불량 복합 제품(12)은 저장 영역(도시 생략)으로 운반되어, 그 불량 복합 제품(12)이 작업자에 의해 수집될 수 있다.

또한, 키트 컨테이너 회수 컨베이어(30)가 급송 스테이션(23)의 부품 리젝트 영역 또는 컨베이어(24)에 인접하여 그에 실질적으로 평행하게 연장할 수 있다. 운반 시스템(18)은, 일단 부구성품(27)이 키트 컨테이너(28)로부터 제거되어 복합 제품(12)을 형성하도록 주구성품(25)에 조립된 후에, 조립 셀(20)로부터 빈 키트 컨테이너(28)를 수집한다. 운반 시스템(18)은 빈 키트 컨테이너(28)를 조립 셀(20)로부터 키트 컨테이너 회수 컨베이어(30)에 이송하고, 여기서 키트 컨테이 너(28)는 수집되고, 다시 채워져, 장치(10)의 시작 지점으로 돌려보내질 수 있다.

조립된 복합 제품(12)이 테스트 셀(22)에서 검사에 합격하게 되면, 운반 시스템(18)은 조립된 복합 제품(12)을 테스트 셀(22)로부터 제거하여, 그 조립된 복합 제품(12)을 급송 시스템(23)의 자동 부품 던네이지 또는 부품 회수 시스템(26)으로 이송한다. 여기에서, 완성된 복합 제품(12)은 다른 위치로 이송되어, 그 완성된 복합 제품(12)은 다른 제품의 서브 조립체로서 설치될 수 있다.

다른 실시예에서, 키트 컨테이너(28)는 부구성품(27)으로 미리 채워진 키트 컨테이너(28)를 키트 급송 시스템(16)에 급송하는 것과 달리 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같은 키트 제작 셀(82)에서 부구성품(27)으로 자동적으로 채워질 수 있다. 키트 제작 셀(82)은 운반 시스템(18)의 시작단 아래에 위치하는 것으로, 그 키트 제작 셀(82)은 도 4, 도 5, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같은 조립 셀(20) 및 테스트 셀(22)과 마찬가지로 가드 패널(42) 및 인터로킹 도어(44)에 의해 둘러싸인 직사각형 형태를 하고 있다. 2개의 독립된 서보 구동식 "Y1" 및 "Y2"축 랙-피니언 갠트리(84)가 키트 제작 셀(82)의 일측을 따라 장착되어 있다. 서보 구동식 "X"축 랙-피니언 슬라이드(86)가 키트 컨테이너(28)를 지지하여, 키트 컨테이너(28)를 X축을 따라 이동시킨다. 서보 구동식 "Y3"축 빗형 탈진기(comb escapement)(88)가 각종 부구성품(27)을 수용한다. 예를 들면, 실린더 조립 라인에서, 밸브 시일(90), 밸브 스프링(92), 및 밸브 리테이너-키이(94)가 별도의 부품 공급 시스템(96)으로부터 수용될 수 있다. 서보 구동식 "Y2"축 랙-피니언 갠트리 슬라이드(86)를 서보 구동식 "Y3"축 빗형 탈진기(88) 위로 이동시킴으로써, 밸브용 부구 성품(90, 92, 94)이 키트 컨테이너(28) 내에 픽 앤드 플레이스될 수 있다.

키트 제작 셀(82)에서의 반대측에는, 예를 들면 실린더 헤드 조립 라인에서 한 쌍의 밸브용 부구성품 컨베이어(98)가 부구성품(27)들을 급송하게 되는 데, 그 부구성품들은 밸브 및 점화 플러그로 이루어질 수 있다. 밸브용 부구성품 컨베이어(98) 위에서 서보 구동식 "Y1"축 랙-피니언 갠트리 슬라이드가 이동하여, 부구성품(27)을 키트 컨테이너(28) 내에 로딩할 수 있다. 키트 컨테이너(28)에 부구성품(27)이 일단 로딩되면, 운반 시스템(18)은 키트 컨테이너(28)를 키트 제작 셀(82)로부터 집어 들어올려 그 키트 컨테이너(28)를 조립 셀(20) 중 하나로 이송한다.

작동시에, 키트 컨테이너(28)는 키트 급송 시스템(16)에 의해 장치(10)에 공급되는 데, 이 경우, 전술하고 도 3 내지 도 13에 도시한 바와 같이 키트 급송 시스템(16)은 채워진 상태의 키트 컨테이너(28)를 급송하는 데에 키트 급송 컨베이어(45)를 이용하거나, 키트 급송 시스템(16)은 적절한 부구성품으로 키트 컨테이너(28)를 채우는 데에 키트 제작 셀(82)을 이용할 수 있다. 주구성품(25)은 부품 급송 시스템(14)에 의해 장치(10)에 공급되는 데, 이 경우, 부품 급송 시스템(14)은 복합 제품(12)을 로딩하기 위해 부품 및 키트 급송 컨베이어(45)를 이용할 수 있다. 운반 시스템(18)이 주구성품(25)을 집어 올려 조립 셀(22) 중 하나의 내의 반전용 치구(48)에 배치한다. 또한, 운반 시스템(18)은 키트 컨테이너(28)를 집어 올려 이 키트 컨테이너(28)를 동일한 조립 셀(20) 내의 테이블(52) 상에 배치한다. 조립 셀(20)은 키트 컨테이너(28) 내의 각각의 부구성품(27)을 주구성품(25)에 특 정 공구 헤드(62, 66)를 이용하여 조립한다. 공구 헤드(62, 66)는 각각의 부구성품(24)들이 적절한 공구(64)에 의해 주구성품(25)에 조립되도록 교환될 것이다. 복합 제품(12)이 일단 완전히 조립되면, 운반 시스템(18)은 조립된 복합 제품(12)을 제거하여 그 복합 제품(12)을 테스트 셀(22)로 이송한다. 또한, 빈 키트 컨테이너(28)가 운반 시스템(18)에 의해 조립 셀(20)로부터 제거되어, 키트 컨테이너 회수 컨베이어(30)로 이송된다. 조립된 복합 제품(12)이 테스트 셀(22)의 반전용 치구(48)에 일단 배치되면, 테스트 셀(22)은 복합 제품(12)이 불량이 아님을 보장하기 위한 적절한 테스트를 자동적으로 수행한다. 테스트 셀(22)이 조립된 복합 제품(12)이 불량인 것으로 결정하게 되면, 그 불량 복합 제품(12)을 운반 시스템(18)이 제거하여 급송 스테이션(23)의 부품 리젝트 영역 또는 컨베이어(24)에 배치되며, 이러한 불량 복합 제품(12)은 재작업되거나, 다른 영역으로 이송될 수 있다. 테스트 셀(22)이 조립된 복합 제품(12)이 불량이 아닌 것으로 결정하게 되면, 운반 시스템(18)은 조립된 복합 제품(18)을 테스트 셀(22)로부터 제거하여, 그 조립된 복합 제품(12)을 급송 스테이션(23)의 자동 부품 던네이지 로딩 시스템 또는 부품 회수 시스템(26)으로 이송한다. 이어서, 복합 제품(12)은 원하는 영역으로 운반될 수 있다.

본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 부품(12)을 조립하는 방법 및 장치(10)의 변형예에서, 로딩 스테이션(13)은 전술한 바와 같이 부품 급송 시스템(14) 및 키트 급송 시스템(16)을 구비할 수 있다. 게다가, 전술한 바와 같이 급송 스테이션(23)도 마련될 수 있다. 그러나, 조립 셀(20) 및 테스트 셀(22)은 다 수의 다른 특징을 취할 수 있다. 도 14 내지 도 16에 도시한 바와 같이, 조립 셀(200) 및 테스트 셀(201)은 전술한 조립 셀(20) 및 테스트 셀(22)과 전체적으로 유사한 구성을 갖지만, 도 14 내지 도 19에 도시한 바와 같이 조립 셀(200) 및 테스트 셀(201)의 외부에서 내부로 연장하는 이중 선형 레일(202)을 구비함으로써, 이 이중 선형 레일(202)에 의해 키트 컨테이너(28) 및 주구성품(25)이 조립 셀(200) 및 테스트 셀(201)의 외부에 로딩될 수 있다. 이는 개개의 조립 셀(200) 및 테스트 셀(201)이 도 14에 도시한 바와 같이 엇갈리게 배치될 수 있게 한다. 이러한 형태의 구성에 있어서, 전술한 바와 같은 운반 시스템(18)은 조립 셀(200) 및 테스트 셀(201)의 외측에서 주구성품(25), 키트 컨테이너(28) 및 복합 제품(12)을 로딩 및 언로딩한다. 조립 셀(200) 및 테스트 셀(201)을 엇갈리게 배치함으로써, 이중 선형 레일(202)의 단부는 운반 시스템(18)의 바로 아래에 선형으로 정렬된다. 이러한 특별한 구성은 복합 제품(12)의 대량 생산을 가능하게 한다.

키트 컨테이너(28), 주구성품(25), 및 복합 제품(12)을 조립 셀(200) 및 테스트 셀(201)의 내외로 이동시키기 위해, 캐리지(204)가 이중 선형 레일(202)에 활주 가능하게 부착되어, 캐리지(204)가 조립 셀(200) 또는 테스트 셀(201) 외측에 있는 언로딩 위치와, 캐리지(204)가 조립 셀(200) 또는 테스트 셀(201)의 내부에 있는 로딩 위치 사이에 이동한다. 캐리지(204)는 벨트 구동 장치(206)를 통해 언로딩 위치와 로딩 위치 사이에서 구동될 수 있다. 캐리지(204)는 회전형 치구(208)를 포함하며, 이 회전형 치구(208)는 조립 셀(200)에서는 주구성품(25)과 맞물려 주구성품(25)을 미리 정해진 배향으로 회전 가능하게 배치하는 한편, 테스 트 셀(201)에서는 복합 제품(12)에 맞물려 복합 제품(12)을 미리 정해진 배향으로 회전 가능하게 배치하게 된다. 게다가, 캐리지(204)는 회전 치구(208)의 각 측부에 인접하여 한 쌍의 키트 컨테이너(28)와 맞물리도록 한 쌍의 치구(210)를 제공한다. 키트 컨테이너(28)는 키트 컨테이너(28)의 단부로부터 연장하여 치구(210)와 상보적으로 맞물림으로써 캐리지(204)에 키트 컨테이너(28)를 고정시키게 되는 한 쌍의 클립(211)을 구비한다. 키트 컨테이너(28) 및 주구성품(25)이 캐리지(204) 상에 일단 로딩되면, 캐리지(204)는 조립 셀(200) 내의 로딩 위치로 이동할 수 있다. 마찬가지로, 복합 제품(12)이 캐리지(204) 상에 일단 로딩되면, 캐리지(204)는 테스트 셀(201) 내의 로딩 위치로 이동할 수 있다. 조립 셀(200) 및 테스트 셀(201) 내의 이중 선형 레일(202)의 단부에 장착된 서보 구동 장치(212)는 캐리지(204)가 로딩 위치에 있을 때에 회전형 치구(208)의 샤프트(213)와 맞물려 이 샤프트(213)를 원하는 위치로 회전시킬 수 있다. 전술한 바와 같이 운반 시스템(18)은 조립 셀(200)의 캐리지(204)가 언로딩 위치에 있는 경우에 키트 컨테이너(28) 및 주구성품(25)을 그 캐리지(204)에 로딩한다. 마찬가지로, 운반 시스템(18)은 테스트 셀(201)의 캐리지(204)가 언로딩 위치에 있는 경우에 그 캐리지(204)에 복합 제품(12)을 로딩할 수 있다.

캐리지(204)가 조립 셀(200) 및 테스트 셀(201) 내의 로딩 위치에 있는 경우, 한 쌍의 실질적으로 평행한 레일(214)은 도 16 및 도 22에 도시한 바와 같이 이중 선형 레일(202)의 양측으로부터 실질적으로 직각 방향으로 연장한다. 각 세트의 실질적으로 평행한 레일(214)은 조립 셀(200)에서는 복수 개의 조립 공 구(216)를 갖고 있고, 테스트 셀(201)에서는 복수 개의 테스트 공구(216)를 갖고 있으며, 이러한 공구들은 실질적으로 평행한 레일(214)들 사이에 끼여 있다. 공구(216)는 공구 어댑터 플레이트(217)를 구비하며, 이 플레이트에는 공구(216)를 고정 및 위치 설정하도록 실질적으로 평행한 레일(214) 상의 핀(222)과 맞물리는 구멍(219)이 관통되어 있다. 각 공구(216)는 복합 제품(12)에 대해 상이한 조립 및 테스트 기능을 수행하도록 서로 다르다. 각 공구(216)는 공구 아암(220)에 결합 및 분리될 수 있는 신속 교환식 어댑터(218)를 갖고 있다. 이러한 신속 교환식 어댑터(218)를 이용함으로써, 공구 아암(220)은 각각의 공구(216)와 신속하게 결합 및 분리될 수 있다.

도 20 및 도 21에 도시한 바와 같이, 공구 아암(220)은 볼 스크류 및 서보 구동 장치(224)를 사용하여 Z축을 따라 구동될 수 있어, 실질적으로 평행한 레일(212)로부터 조립 및 테스트용 공구(216)를 상승 및 하강시킬 수 있다. 공구 아암(220)은 또한 "Y"축 랙-피니언 갠트리(221) 및 서보 구동 장치에 의해 조립 셀(200) 및 테스트 셀(201)을 따라 길이 방향으로 구동될 수 있어, 조립용 공구(216)가 조립 셀(200) 내의 키트 컨테이너(28) 및 주구성품(25)으로 및 그들로부터 이동할 수 있게 하거나, 테스트용 공구(216)가 복합 제품(12)으로 및 그로부터 이동할 수 있게 한다. 이중 선형 레일(202)의 각 측부에 한 쌍의 공구 아암(220) 및 키트 컨테이너(28)를 구비함으로써, 부구성품(27) 및 주구성품(25)은 시간적으로 보다 적절한 방식으로 복합 제품(12)으로 조립될 수 있다. 마찬가지로, 테스트 셀(201)에서의 한 쌍의 공구 아암(220)은 복합 제품(12)의 테스트를 신속하게 처리 할 수 있다. 변형예에서, 공구 아암(220)은 도 24에 도시한 바와 같이 레일(232)을 따라 구동되고 다자유도 이동을 제공하는 로봇 아암(230)을 포함할 수 있다.

본 발명의 상기한 실시예의 테스트 셀(201)은 키트 컨테이너(28) 및 주구성품(25) 대신에 복합 제품(12)이 캐리지(204)에 로딩된다는 점을 제외하면 조립 셀(200)과 유사하다. 게다가, 테스트용 공구(216)는 조립 셀(200)에서의 조립용 공구(216)와 달리 테스트 셀(201)에서 이용된다. 구조적으로, 조립 셀(200)과 테스트 셀(201)은 동일성을 유지하고 있다.

또한, 다른 실시예에서는 도 23에 도시한 바와 같이 조립 셀(200)과 테스트 셀(201)이 서로 대향하고 있고 조립 셀(200)과 테스트 셀(201) 사이를 로딩 스테이션 컨베이어(225, 226) 및 급송 스테이션 컨베이어(227)가 연장하게 함으로써 본 발명의 소량 생산 시스템 구성이 이용될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다. 따라서, 키트 컨테이너(28) 및 주구성품(25)은 조립 셀(200)의 캐리지(204) 상에 수동으로 로딩될 수 있거나, 키트 컨테이너(28) 및 주구성품(25)은 전술한 운반 시스템(18) 중 하나를 통해 자동으로 로딩될 수 있다. 테스트 셀(201) 내로 복합 제품(12)의 로딩도 수동 또는 자동으로 이루어질 수 있다.

본 발명이 현재에 가장 실용적이고 바람직한 실시예인 것으로 고려되는 것과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 개시한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구 범위의 사상 및 보호 범위 내에 포함되는 다양한 변형예 또는 등가의 구성을 포함할 것이라는 점을 이해할 것이다. 본 발명의 보호 범위는 특허법에서 허용되는 그러한 변형예 및 등가의 구조를 모두 포괄하도록 광의의 해석을 허용할 것이 다.

도 1은 종래 조립 라인의 직렬식 처리에 의해 복합 제품을 조립하는 종래 기술의 방법 및 장치를 나타내는 도면이고,

도 2는 본 발명의 조립 셀로 전환되는, 복합 제품을 조립하는 종래 기술의 방법 및 장치를 나타내는 도면이며,

도 3은 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치를 위쪽에서 본 사시도이고,

도 4는 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 조립 셀의 사시도이며,

도 5는 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치에서 가드 패널 및 인터로킹 도어를 갖는 조립 셀의 사시도이고,

도 6은 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 조립 셀의 측면도이며,

도 7은 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 조립 셀의 단부도이고,

도 8은 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 테스트 셀의 사시도이며,

도 9는 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 테스트 셀의 측면도이고,

도 10은 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 키트 제작 셀(kitting cell)을 위쪽에서 본 개략도이며,

도 11은 키트 제작 셀이 포함되어 있는, 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치를 위쪽에서 본 개략도이고,

도 12는 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치를 위쪽에서 본 개략도이며,

도 13은 운반 시스템으로서 로봇 시스템을 이용하고 있는, 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치를 위쪽에서 본 개략도이고,

도 14는 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 변형예의 사시도이며,

도 15는 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 조립 셀의 변형예의 사시도이고,

도 16은 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 변형예의 조립 셀의 파단 사시도이며,

도 17은 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 변형예에서, 로딩 위치에 있는 캐리지 및 이중 선형 레일을 나타내고 있는 사시도이며,

도 18은 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 변형예에서, 언로딩 위치에 있는 캐리지를 나타내고 있는 캐리지 및 이중 선형 레일의 사시도이고,

도 19는 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 변형예의 캐리지의 사시도이며,

도 20은 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 변형예의 공구 아암을 나타내는 사시도이고,

도 21은 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 변형예의 공구 아암의 측면도이며,

도 22는 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 변형예에서 자동 공구 교환기를 나타내는 사시도이고,

도 23은 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 변형예의 소량 생산 시스템 구성을 나타내는 사시도이며,

도 24는 본 발명의 병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법 및 장치의 변형예에서 공구 교환기로서 사용되는 로봇 아암을 도시하는 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 장치

13 : 로딩 스테이션

12 : 복합 제품

14 : 부품 급송 시스템

16 : 키트 급송 시스템

18 : 운반 시스템

19 : 천장 갠트리 컨베이어

20, 200 : 조립 셀

22, 201 : 테스트 셀

23 : 급송 스테이션

25 : 주구성품

27 : 부구성품

28 : 키트 컨테이너

62, 66 : 공구 헤드

64 : 공구

68 : 공구 교환기

76, 80 : 제어기

82 : 키트 제작 셀

204 : 캐리지

Claims

병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 방법으로서,

복합 제품을 조립하기 위해 로딩 스테이션에 부구성품들(sub-component)의 군 및 하나 이상의 주구성품(base component)을 제공하는 단계와,

상기 하나 이상의 주구성품 중 하나와 상기 부구성품들의 단일 세트를 단일 라인의 운반 시스템을 사용하여 하나 이상의 유사한 전산화 조립 셀 중 하나로 자동으로 운반하는 단계와,

상기 하나 이상의 전산화 조립 셀을 사용하여 상기 부구성품들의 단일 세트 및 상기 하나의 주구성품을 하나의 복합 제품으로 자동으로 조립하는 단계와,

운반 시스템을 사용하여 복합 제품을 급송 스테이션으로 자동으로 운반하는 단계

를 포함하고,

상기 운반 시스템을 사용하여, 상기 복합 제품을 하나 이상의 조립 셀로부터, 하나 이상의 유사한 전산화 테스트 셀 중 하나로 자동으로 운반하는 단계와

상기 복합 제품의 조립 기능성을 보장하기 위해 상기 하나 이상의 전산화 테스트 셀에서 복합 제품을 자동으로 테스트하는 단계

를 더 포함하며,

상기 부구성품들의 군 및 하나 이상의 주구성품을 제공하는 단계는,

상기 운반 시스템에 상기 하나 이상의 주구성품을 공급하는 부품 급송 시스템을 제공하는 단계와,

상기 운반 시스템에 키트 컨테이너 내의 부구성품들을 공급하는 키트 급송 시스템을 제공하는 단계

를 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 방법.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 부품 급송 시스템을 제공하는 단계는,

상기 하나 이상의 주구성품을 운반 시스템에 급송하는 컨베이어를 제공하는 단계

를 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 방법.
제5항에 있어서, 상기 키트 컨테이너 내의 부구성품들을 공급하는 키트 급송 시스템을 제공하는 단계는,

하나 이상의 키트 조립 셀을 사용하여 부구성품들을 키트 컨테이너 내에 자동으로 조립하는 단계와,

상기 키트 컨테이너를 운반 시스템에 급송하는 컨베이어를 제공하는 단계

를 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 방법.
제1항에 있어서, 상기 부품 급송 시스템을 제공하는 단계는,

상기 부구성품들이 조립되어 있는 키트 컨테이너를 운반 시스템에 급송하는 컨베이어를 제공하는 단계

를 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 방법.
제1항에 있어서, 상기 부구성품들의 군 및 하나 이상의 주구성품을 운반하는 단계는,

상기 키트 컨테이너, 하나 이상의 주구성품, 및 복합 제품을, 상기 로딩 스테이션, 복수 개의 조립 셀, 하나 이상의 테스트 셀 및 급송 스테이션으로 및 이들로부터 운반하는 천장 갠트리 시스템(overhead gantry system)을 제공하는 단계

를 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 방법.
제1항에 있어서, 상기 부구성품들의 군 및 하나 이상의 주구성품을 운반하는 단계는,

상기 키트 컨테이너, 하나 이상의 주구성품, 및 복합 제품을, 상기 로딩 스테이션, 복수 개의 조립 셀, 하나 이상의 테스트 셀 및 급송 스테이션으로 및 이들로부터 자동으로 운반하는 전산화 로봇 아암을 제공하는 단계

를 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 방법.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 주구성품을 원하는 배향으로 회전시키도록 복수 개의 전산화 조립 셀 중 하나의 내의 반전용 치구(rollover fixture)에 상기 하나 이상의 주구성품을 고정시키는 단계와,

상기 키트 컨테이너를 복수 개의 전산화 조립 셀 중 하나의 내에 배치하는 단계

를 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 방법.
제1항에 있어서, 상기 복합 제품을 형성하도록 부구성품들을 하나 이상의 주구성품에 조립하기 위한 공구를 자동으로 제공하도록 전산화 조립 셀 각각의 내에 전산화 공구 교환기를 제공하는 단계와,

상기 하나 이상의 주구성품과 상기 공구 간에 3축 선형 운동을 제공하는 단계

를 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 방법.
제1항에 있어서, 상기 복합 제품을 원하는 배향으로 회전시키도록 하나 이상의 전산화 테스트 셀 내의 반전용 치구에 복합 제품을 고정시키는 단계와,

상기 복합 제품을 테스트하기 위한 테스트 공구를 자동으로 제공하도록 하나 이상의 테스트 셀 각각의 내에 전산화 테스트 공구 교환기를 제공하는 단계와,

상기 복합 제품과 상기 테스트 공구 간에 3축 선형 운동을 제공하는 단계

를 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 방법.
병렬식 처리 시스템으로 복합 제품을 조립하는 장치로서,

복합 제품을 조립하는 데에 요구되는 부구성품들의 군 및 하나 이상의 주구성품을 제공하는 로딩 스테이션과,

상기 복합 제품을 형성하도록 부구성품들을 주구성품에 자동으로 조립하는 복수 개의 전산화 조립 셀과,

상기 복합 제품이 조립된 후에 그 복합 제품을 받아들이는 급송 스테이션과,

단일한 상기 복합 제품을 조립하기 위한 하나 이상의 주구성품 중 하나와 상기 부구성품들의 단일 세트들 각각, 그리고 복합 제품을 상기 로딩 스테이션, 복수 개의 조립 셀 및 급송 스테이션으로 및 이들로부터 운반하는 단일 라인의 운반 시스템과,

상기 복합 제품의 조립 기능성을 테스트하기 위해 복합 제품을 자동으로 테스트하는 하나 이상의 전산화 테스트 셀

을 포함하고,

상기 로딩 스테이션은,

상기 하나 이상의 주구성품을 운반 시스템에 급송하는 부품 급송 시스템과,

상기 부구성품들이 수납된 키트 컨테이너를 운반 시스템에 급송하는 키트 급송 시스템

을 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 장치.
삭제
삭제
삭제
제13항에 있어서, 상기 부품 급송 시스템은, 하나 이상의 주구성품을 운반 시스템에 급송하는 컨베이어를 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 장치.
제13항에 있어서, 상기 키트 급송 시스템은, 키트 컨테이너를 운반 시스템에 급송하는 컨베이어를 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 장치.
제13항에 있어서, 상기 키트 급송 시스템은,

상기 부구성품들을 키트 컨테이너 내에 수납 및 조립하는 자동 키트 조립 셀과,

상기 키트 컨테이너를 운반 시스템에 급송하는 컨베이어

를 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 장치.
제13항에 있어서, 상기 운반 시스템은,

상기 키트 컨테이너, 하나 이상의 주구성품, 및 복합 제품을, 상기 로딩 스테이션, 전산화 조립 셀, 하나 이상의 전산화 테스트 셀 및 급송 스테이션으로 및 이들로부터 자동으로 픽 앤 플레이스(pick and place)하는 전산화 천장 갠트리 시스템

을 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 장치.
제13항에 있어서, 상기 운반 시스템은,

상기 키트 컨테이너, 하나 이상의 주구성품, 및 복합 제품을, 상기 로딩 스테이션, 자동 조립 셀, 하나 이상의 자동 테스트 셀 및 급송 스테이션으로 및 이들로부터 자동으로 픽 앤 플레이스하는 전산화 로봇 아암

을 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 장치.
제13항에 있어서, 상기 전산화 조립 셀은 각각,

상기 하나 이상의 주구성품에 부구성품들을 조립하기 위해 하나 이상의 주구성품을 원하는 배향으로 고정 및 회전시키도록 상기 조립 셀 각각의 내에 장착된 반전용 치구와,

상기 키트 컨테이너를 수용하도록 상기 전산화 조립 셀 각각의 내에 있는 키트 컨테이너용 치구와,

상기 키트 컨테이너 내의 부구성품들을 하나 이상의 주구성품에 조립하기 위한 공구를 자동으로 제공하도록 상기 조립 셀 각각의 내에 있는 전산화 공구 교환기

를 포함하며, 상기 반전용 치구와 상기 전산화 공구 교환기는 3축 선형 운동으로 서로에 대해 이동할 수 있는 것인 복합 제품의 조립 장치.
제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 전산화 테스트 셀은 각각

상기 복합 제품을 테스트하기 위해 복합 제품을 원하는 배향으로 고정 및 회전시키도록 상기 하나 이상의 자동 테스트 셀 각각의 내에 장착된 반전용 치구와,

상기 복합 제품을 테스트하기 위한 테스트 공구를 자동으로 제공하도록 상기 하나 이상의 테스트 셀 내에 있는 전산화 테스트 공구 교환기

를 포함하며, 상기 반전용 치구와 상기 테스트 공구는 3축 선형 운동으로 서로에 대해 이동할 수 있는 것인 복합 제품의 조립 장치.
제22항에 있어서, 상기 반전용 치구 및 키트 컨테이너용 치구가 연결되어 있는 캐리지와,

상기 캐리지를 활주 가능하게 수용하는 한편, 상기 조립 셀의 내외로 연장하는 한 쌍의 레일

을 더 포함하며, 상기 캐리지는 조립 셀 외부에 캐리지가 위치하는 언로딩 위치와, 조립 셀 내부에 캐리지가 위치하는 로딩 위치 사이에서 이동하는 것인 복합 제품의 조립 장치.
제13항에 있어서, 상기 급송 스테이션은, 불량 복합 제품을 수용하도록 급송 스테이션 내에 있는 제1 영역과,

불량이 아닌 복합 제품을 수용하도록 급송 스테이션 내에 있는 제2 영역

을 더 포함하는 것인 복합 제품의 조립 장치.