KR102570198B1 - 패스너 공급 시스템 및 방법 - Google Patents

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티모시 제임스 막스
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쿠카 시스템즈 노쓰 아메리카 엘엘씨
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Abstract

본 발명은, 단일 로드 포인트로부터 제조 라인(10)의 복수의 서로 다른 제조 셀(14b)에 패스너(24)를 자동적으로 전달하기 위한 패스너 공급 시스템(16) 및 방법을 제공한다. 패스너 공급 시스템(16)은 패스너 분배 어셈블리(20)와, 패스너(24)를 선택하고 제조 셀(14b)에 전달하기 위한 운반 어셈블리(22)를 포함한다. 개개의 패스너(24)는 패스너 분배 어셈블리(20)의 로봇 조작기(30)에 의해 패스너 저장소(26a, 26b)로부터 선택되고, 패스너 분배 어셈블리(20)와 제조 셀(14b) 사이에서 연장되는 이송 구조(32) 상에 상기 이송 구조를 따라 이동하도록 지지되어 있는 패스너 캐리어(34) 상에 배치된다. 패스너 캐리어(34)는 트랙(32)을 따라 이동하여 하나 이상의 패스너(24)를 제조 셀(14b)에 전달하도록 제어된다.

Description

패스너 공급 시스템 및 방법
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2020년 4월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 일련번호 제16/863,499호(계류 중)에 대해 우선권의 이익을 주장하는데, 이 특허 출원의 개시 내용은 그 전체가 본원에 참조로 인용되어 있다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 자동화된 제조 시스템에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 제조 시설에서의 패스너의 자동화된 분배를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현대의 제조 시스템은 자동차, 항공기, 가전 제품 및 다양한 다른 상품 등과 같은 제품의 자동화된 조립을 위해 구성되어 있다. 이러한 제조 시스템은 통상적으로 조립 라인을 따라 배치되는 여러 제조 셀을 포함하고, 각 셀은 다양한 조립 또는 처리 기능을 수행하도록 구성된 하나 이상의 다축 로봇 조작기를 포함할 수 있다. 일부 제조 시스템에서, 로봇 조작기는 나사, 볼트, 리벳 등과 같은 패스너를 사용하여 제품의 구성요소를 조립하도록 구성될 수 있다. 통상적으로, 각각의 제조 셀에 위치해 있는 매거진으로부터 패스너가 개별 로봇 조작기에 공급될 수 있다. 매거진 내의 패스너가 고갈된 경우, 매거진을 보충하거나 또는 교체해야 하는데, 이는 이러한 보충 또는 교체를 허용하기 위해 제조 라인에서의 작업을 중단하는 것을 필요로 한다. 종래 시스템의 상기한 문제점과 그 밖의 문제점을 극복하는, 다양한 패스너를 제조 시설의 다른 제조 셀에 공급하는 개선된 시스템 및 방법에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은 단일 로드 포인트로부터 제조 라인의 복수의 서로 다른 제조 셀에 패스너를 자동적으로 전달하기 위한 패스너 공급 시스템 및 관련 방법을 제공한다. 본 발명은 특정 실시형태들과 관련하여 기술될 것이지만, 본 발명은 이러한 실시형태들에 제한되지 않는 것으로 이해될 것이다. 오히려, 본 발명은 본 개시 내용의 사상 및 범위 내에 포함될 수 있는 모든 대안, 수정 및 균등물을 포함한다.
일 양태에서, 복수의 제조 셀을 갖는 제조 시설에 사용하기 위한 예시적인 패스너 공급 시스템은, 패스너 분배 어셈블리와, 패스너를 선택하고 복수의 제조 셀에 전달하기 위한 운반 어셈블리를 포함한다. 패스너 분배 어셈블리는 로봇 조작기와 상기 로봇 조작기에 인접한 적어도 하나의 패스너 저장소를 포함한다. 상기 운반 어셈블리는 상기 패스너 분배 어셈블리와 상기 복수의 제조 셀 사이에서 연장되는 트랙 등과 같은 이송 구조를 포함한다. 개별 패스너는 상기 로봇 조작기에 의해 상기 패스너 저장소로부터 선택되고, 트랙을 따라 이동하도록 트랙 상에 지지된 패스너 캐리어에 놓인다. 상기 패스너 캐리어는 트랙을 따라 이동하여 하나 이상의 패스너를 제조 셀에 전달하도록 제어된다.
다른 양태에서, 상기 패스너 분배 어셈블리는 상기 로봇 조작기와 연관된 센서 어셈블리로서, 패스너 저장소에서 개별 패스너를 탐지하도록 구성된 것인 센서 어셈블리를 추가로 포함한다. 센서 어셈블리로부터 수신된 정보는, 패스너를 패스너 캐리어에 배치하기 위해 패스너 저장소로부터 선택하는 데 사용될 수 있다. 다른 양태에서, 패스너 저장소로부터 패스너를 선택하는 것은, 제조 셀들 중의 하나 이상에서의 패스너에 대한 수요와 관련된 정보에 기초한다.
다른 양태에서, 제조 시설 내의 복수의 제조 셀에 패스너를 제공하는 방법은, 로봇 조작기를 이용하여 패스너 분배 어셈블리의 패스너 저장소로부터 적어도 하나의 패스너를 선택하는 단계와, 로봇 조작기를 이용하여 패스너를 패스너 캐리어에 배치하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 상기 패스너를 적어도 하나의 제조 셀에 전달하기 위해, 상기 패스너 분배 어셈블리와 상기 제조 셀 사이에서 연장되는 트랙 등과 같은 이송 구조를 따라서의 상기 패스너 캐리어의 이동을 제어하는 단계를 추가로 포함한다.
이하의 예시적인 실시형태는 본 개시 내용의 원리에 따라 패스너를 복수의 제조 셀에 전달하기 위한 패스너 공급 시스템 및 관련 방법의 다양한 양태를 인지하게 한다.
예시적인 실시형태 1. 복수의 제조 셀을 갖는 제조 시설용의 패스너 공급 시스템으로서:
패스너 분배 어셈블리로서:
로봇 조작기,
상기 로봇 조작기에 인접해 있고, 공급부로부터 복수의 하나 이상의 타입의 패스너를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 패스너 저장소,
상기 로봇 조작기와 연관되어 있고, 상기 적어도 하나의 패스너 저장소에서 개별 패스너를 탐지하도록 구성된 센서 어셈블리
를 포함하고, 상기 로봇 조작기는 상기 센서 어셈블리로부터 수신된 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 패스너 저장소로부터 개별 패스너를 선택하도록 되어 있는 것인 패스너 분배 어셈블리;
운반 어셈블리로서:
상기 패스너 분배 어셈블리와 상기 복수의 제조 셀 사이에서 연장되는 경로를 형성하는 이송 구조,
상기 경로를 따라서의 이동을 위해 상기 이송 구조 상에 지지된 하나 이상의 패스너 캐리어를 포함하는 운반 어셈블리; 및
상기 로봇 조작기 및 상기 운반 어셈블리와 통신하는 컨트롤러;
를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 패스너 분배 어셈블리와 상기 복수의 제조 셀로의 그리고 이들 사이에서의 상기 하나 이상의 패스너 캐리어의 이동을 제어하여, 선택된 패스너는 상기 복수의 제조 셀로 전달되는 것인 패스너 공급 시스템.
예시적인 실시형태 2. 예시적인 실시형태 1의 패스너 공급 시스템으로서:
상기 이송 구조는 상기 패스너 분배 어셈블리와 상기 복수의 제조 셀 사이에서 연장되는 트랙을 포함하고;
상기 하나 이상의 패스너 캐리어는 상기 트랙을 따라 이동하기 위해 상기 트랙 상에 지지되어 있는 것인 패스너 공급 시스템.
예시적인 실시형태 3. 예시적인 실시형태 2의 패스너 공급 시스템으로서:
상기 트랙은 단부 대 단부로 정렬된 복수의 트랙 세그먼트를 포함하고;
각각의 트랙 세그먼트는 적어도 하나의 리니어 모터를 포함하며;
각각의 캐리어는 각각의 트랙 세그먼트를 따라 캐리어를 이동시키도록 트랙 세그먼트의 리니어 모터와 협조하는 적어도 하나의 영구 자석을 포함하고;
상기 복수의 트랙 세그먼트의 리니어 모터는 각각의 패스너 캐리어의 상기 적어도 하나의 영구 자석과 협조하도록 상기 컨트롤러에 의해 제어되어, 상기 패스너 캐리어를 상기 트랙을 따라 정확하게 이동시키고 상기 패스너 캐리어를 상기 트랙 상의 소기의 위치에 정확하게 위치시키는 것인 패스너 공급 시스템.
예시적인 실시형태 4. 예시적인 실시형태 1-3 중 어느 하나의 패스너 공급 시스템으로서, 상기 컨트롤러는 제조 셀들 중 하나 이상에서의 패스너에 대한 수요와 관련된 정보에 기초하여 상기 로봇 조작기를 제어하고 상기 하나 이상의 패스너 캐리어의 이동을 제어하도록 구성되는 것인 패스너 공급 시스템.
예시적인 실시형태 5. 예시적인 실시형태 1-4 중 어느 하나의 패스너 공급 시스템으로서, 상기 센서 어셈블리는 비전 시스템을 포함하는 것인 패스너 공급 시스템.
예시적인 실시형태 6. 예시적인 실시형태 5의 패스너 공급 시스템으로서, 상기 비전 시스템은:
상기 적어도 하나의 패스너 저장소에서의 패스너와 관련된 시각 정보를 탐지하도록 구성된 적어도 하나의 카메라; 또는
상기 로봇 조작기와 연관되어 있고 상기 적어도 하나의 카메라를 이용한 상기 로봇 조작기의 보정을 가능하게 하도록 구성된 마커 중 적어도 하나를 포함하는 것인 패스너 공급 시스템.
예시적인 실시형태 7. 예시적인 실시형태 1-6 중 어느 하나의 패스너 공급 시스템으로서, 캐리어 상의 각각의 패스너가 정해진 위치 및 방향으로 지지되어 있도록, 적어도 하나의 캐리어는 복수의 패스너를 그 위에 지지하도록 구성된 네스트(nest)를 포함하는 것인 패스너 공급 시스템.
예시적인 실시형태 8. 예시적인 실시형태 7의 패스너 공급 시스템으로서, 상기 네스트는 네스트 또는 캐리어 중의 적어도 하나 상에 있는 피처(feature)에 관하여 정해진 위치 및 방향으로 각각의 패스너를 지지하도록 구성되어 있는 것인 패스너 공급 시스템.
예시적인 실시형태 9. 예시적인 실시형태 1-8 중 어느 하나의 패스너 공급 시스템으로서, 적어도 하나의 캐리어는 적어도 하나의 패스너 및 적어도 하나의 패스너와 연관된 적어도 하나의 구성요소를 지지하도록 구성되어 있는 것인 패스너 공급 시스템.
예시적인 실시형태 10. 제조 시설 내의 복수의 제조 셀에 패스너를 제공하는 방법으로서:
로봇 조작기를 이용하여 패스너 분배 어셈블리에 있어서의 패스너 저장소로부터 적어도 하나의 패스너를 선택하는 단계;
상기 로봇 조작기를 이용하여 상기 적어도 하나의 패스너를 패스너 캐리어 상에 배치하는 단계; 및
상기 패스너를 상기 복수의 제조 셀 중의 적어도 하나의 제조 셀에 전달하기 위해, 상기 패스너 분배 어셈블리와 상기 복수의 제조 셀 중의 적어도 하나의 제조 셀 사이에서 연장되는 이송 구조를 따라서의 상기 패스너 캐리어의 이동을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
예시적인 실시형태 11. 예시적인 실시형태 10의 방법으로서, 상기 패스너를 패스너 캐리어 상에 배치하는 단계는, 정해진 위치 및 방향으로 상기 패스너를 상기 패스너 캐리어 상에 배치하는 것을 포함하는 것인 방법.
예시적인 실시형태 12. 예시적인 실시형태 11의 방법으로서, 상기 패스너를 패스너 캐리어 상에 배치하는 단계는, 상기 패스너 캐리어 또는 상기 패스너 캐리어 상의 패스너 네스트 중의 적어도 하나 상에 있는 피처에 관하여 정해진 위치 및 방향으로 상기 패스너를 상기 패스너 캐리어 상에 배치하는 것을 포함하는 것인 방법.
예시적인 실시형태 13. 예시적인 실시형태 10-12 중의 어느 하나의 방법으로서:
상기 로봇 조작기와 연관되어 있는 센서 어셈블리를 이용하여 상기 패스너 저장소에서 개별 패스너를 탐지하는 단계;
를 더 포함하고, 상기 패스너 저장소로부터 패스너를 선택하는 단계는, 상기 센서 어셈블리로부터 수신된 정보에 기초하여 패스너를 선택하는 것을 포함하는 것인 방법.
예시적인 실시형태 14. 예시적인 실시형태 13의 방법으로서:
상기 센서 어셈블리는, 상기 패스너 저장소에서의 상기 적어도 하나의 패스너와 관련된 시각 정보를 탐지하도록 구성된 적어도 하나의 카메라를 구비하는 비전 시스템을 포함하고;
상기 패스너 저장소로부터 패스너를 선택하는 단계는, 상기 시각 정보에 기초하여 패스너를 선택하는 것을 포함하는 방법.
예시적인 실시형태 15. 예시적인 실시형태 10-14 중 어느 하나의 방법으로서:
상기 이송 구조는 적어도 하나의 리니어 모터를 각각 구비하는 복수의 트랙 세그먼트를 갖는 트랙을 포함하고;
상기 패스너 캐리어는 상기 트랙 세그먼트를 따라 상기 패스너 캐리어를 이동시키도록 상기 트랙 세그먼트의 상기 적어도 하나의 리니어 모터와 협조하는 적어도 하나의 영구 자석을 포함하며;
상기 트랙을 따라서의 상기 패스너 캐리어의 이동을 제어하는 단계는, 상기 패스너 캐리어를 상기 트랙을 따라 정확하게 이동시키고 상기 패스너 캐리어를 상기 트랙 상의 소기의 위치에 정확하게 위치시키도록 상기 트랙 세그먼트의 리니어 모터에 선택적으로 동력을 공급하는 것을 포함하는 것인 방법.
예시적인 실시형태 16. 예시적인 실시형태 10-15 중의 어느 하나의 방법으로서:
적어도 하나의 구성요소를 상기 적어도 하나의 구성요소와 연관된 적어도 하나의 패스너와 함께 적어도 하나의 패스너 캐리어 상에서 지지하는 단계를 더 포함하는 방법.
예시적인 실시형태 17. 예시적인 실시형태 10-16 중의 어느 하나의 방법으로서:
상기 복수의 제조 셀 중의 하나 이상에 있어서의 패스너에 대한 수요와 관련된 정보를 획득하는 단계;
상기 정보에 응답하여 적어도 하나의 패스너를 선택하고 패스너 캐리어 상에 배치하도록 상기 로봇 조작기의 작동을 제어하는 단계; 및
상기 정보에 응답하여 상기 적어도 하나의 패스너를 상기 복수의 제조 셀 중의 하나에 전달하도록 상기 이송 구조 상에서의 상기 패스너 캐리어의 이동을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
본 발명의 전술한 그리고 그 밖의 목적 및 이점은 첨부 도면 및 그에 대한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 명세서에 포함되어 있고 본 명세서의 일부분을 구성하는 첨부 도면은, 본 발명의 예시적인 실시형태들을 보여주며, 위에 주어진 본 발명의 개괄적인 설명 그리고 아래에 주어진 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 개시 내용의 원리에 따른 예시적인 패스너 공급 시스템을 포함하는, 제조 시설에 있어서의 예시적인 제조 라인의 개략도이다.
도 2는 도 1의 둘러싼 영역의 확대 상세도이다.
도 3은 본 개시 내용의 원리에 따른 패스너 공급 시스템의 예시적인 패스너 분배 어셈블리 및 운반 어셈블리의 일부분의 사시도이다.
도 4a-도 4d는 패스너를 선택하고 패스너 캐리어 상에 배치하는 상기 예시적인 패스너 공급 시스템의 작동을 보여준다.
도 5는 패스너 캐리어 상에서 패스너를 제조 셀에 전달하는 상기 예시적인 패스너 공급 시스템의 작동을 도시하는 개략도이다.
도 6은 트랙 상에 지지된 예시적인 패스너 캐리어를 보여주는 부분 단면도이다.
도 1은 제품을 조립하기 위한 제조 시설 내의 예시적인 제조 라인(10)을 도시한다. 본원에 도시되고 기술된 실시형태에서, 제조 라인(10)은 자동차(12)를 조립하도록 구성되지만, 본 개시 내용에 따른 제조 라인(10)은 대안적으로 다양한 다른 제품을 조립하도록 구성될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 도 1에 도시된 실시형태의 제조 라인(10)은, 구성요소를 조립하거나 또는 자동차(12)의 제조에 수반되는 그 밖의 처리 단계를 수행하기 위해, 제조 라인(10)을 따라서의 여러 위치에 분포된 복수의 제조 셀(14a, 14b)을 포함한다. 제조 셀의 적어도 일부(14b)는 구성요소를 조립하거나 처리 단계를 수행하기 위해, 자동화된 설비, 특히 다축 로봇 조작기를 포함한다. 제조 라인(10)은 단일 로드 포인트로부터 제조 라인(10)의 각각의 제조 셀(14b)에 패스너를 자동적으로 전달하도록 구성된 본 개시 내용의 원리에 따른 예시적인 패스너 공급 시스템(16)을 추가적으로 포함한다.
계속 도 1을 참조하면서 추가적으로 도 2와 도 3을 참조해 보면, 예시적인 패스너 공급 시스템(16)은, 패스너 분배 어셈블리(20)와, 패스너(24)를 패스너 분배 어셈블리(20)로부터 복수의 제조 셀(14b)에 전달하도록 구성된 운반 어셈블리(22)를 포함한다. 패스너 분배 어셈블리(20)는 공급부(28)로부터 복수의 하나 이상의 타입의 패스너(24)를 수용하도록 구성된 하나 이상의 패스너 저장소(26a, 26b)를 포함한다. 하나 이상의 타입의 패스너(24)는 나사, 볼트 또는 리벳 등과 같은 서로 다른 타입의 패스너일 수 있고, 및/또는 동일한 타입의 서로 다른 크기 또는 길이의 패스너일 수 있다. 서로 다른 타입, 크기 또는 길이의 패스너(24)가 단일 저장소(26a, 26b)에 제공될 수 있거나, 또는 개별 저장소(26a, 26b)가 타입, 크기 또는 길이에 따라 분류된 패스너(24)를 사용하는 데 사용될 수 있다.
패스너 분배 어셈블리(20)는 하나 이상의 패스너 저장소(26a, 26b)에 인접하게 배치된 다축 로봇 조작기(30)를 추가적으로 포함하고, 이로써 로봇 조작기(30)는 적절한 제조 셀(14b)에 전달될 개개의 패스너(24)를 하나 이상의 패스너 저장소(26a, 26b)로부터 선택할 수 있다. 운반 어셈블리(22)는 패스너 분배 어셈블리(20)와 복수의 제조 셀(14b) 사이에서 연장되는 경로를 형성하는 이송 구조를 포함한다. 이송 구조는 제조 라인의 제조 셀(14b)로의 패스너(24)의 운반을 가능하게 하기에 적합한 임의의 구조일 수 있다. 일부 실시형태에서, 예를 들어, 이송 구조는 패스너 분배 어셈블리(20)와 복수의 제조 셀(14b) 사이에서 하나 이상의 경로를 따라 라우팅될 수 있는 하나 이상의 종동 벨트 또는 종동 체인을 포함할 수 있다. 하나 이상의 패스너 캐리어는, 적절한 제조 셀(14b)에 전달하고자 로봇 조작기(30)에 의해 선택된 하나 이상의 패스너(24)를 수용하기 위해 이송 구조 상에 지지될 수 있다.
본원에 도시되고 기술된 실시형태에서, 운반 어셈블리(22)의 이송 구조는 패스너 분배 어셈블리(20)와 복수의 제조 셀(14b) 사이에서 연장되는 트랙(32)을 포함한다. 하나 이상의 패스너 캐리어(34)는 트랙(32) 상에 지지되어 있고, 적절한 제조 셀(14b)에 전달하고자 로봇 조작기(30)에 의해 선택된 하나 이상의 패스너(24)를 수용하도록 구성되어 있다.
패스너 분배 어셈블리(20)는, 로봇 조작기(30)와 연관된 센서 어셈블리(36)로서, 하나 이상의 패스너 저장소(26a, 26b)에 위치된 개개의 패스너(24)를 탐지하도록 구성되어 있는 센서 어셈블리(36)를 추가로 포함한다. 센서 어셈블리(36)에 의해 탐지된 패스너(24)와 관련된 정보는, 개개의 패스너(24)를 하나 이상의 저장소(26a, 26b)로부터 선택하기 위해 로봇 조작기(30)에 의해 사용될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 센서 어셈블리(36)는 하나 이상의 저장소(26a, 26b)에서 패스너(24)를 탐지하기에 적합한 위치에 배치된 하나 이상의 카메라를 구비하는 비전 시스템(38)을 포함한다. 일 실시형태에서, 비전 시스템(38)의 카메라들 중의 하나 이상은 일리노이주 이타스카 소재의 Keyence Corporation of America에서 시판하는 3-D Vision-Guidance Robotics Camera 모델 번호 Rb-500을 포함할 수 있다. 비전 시스템(38)에 의해 탐지될 수 있는 패스너(24)에 관한 정보는, 패스너 타입과, 패스너 크기 및 길이, 그리고 각각의 저장소(26a, 26b)에서의 패스너(24)의 위치 및/또는 방향을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 패스너 분배 어셈블리(20)는 로봇 조작기(30)와 연관되어 있는 마커(40)로서, 비전 시스템(30) 또는 그 밖의 적절한 센서를 이용한 로봇 조작기(30)의 자세 탐지를 가능하게 하도록 구성되어 있는 마커(40)를 추가로 포함할 수 있다. 로봇 조작기(30)의 자세와 관련된 정보는, 필요에 따라, 로봇 조작기(30)의 보정을 가능하게 하는 데 사용될 수 있다.
계속 도 3을 참조하면서 추가적으로 도 4a-도 4d를 참조해 보면, 로봇 조작기(30)는 또한, 도 4a-도 4d에 개괄적으로 도시된 바와 같이, 여러 제조 셀(14b)에서의 패스너(24)에 대한 수요와 관련된 정보에 기초하여, 개개의 패스너(24)를 하나 이상의 패스너 저장소(26a, 26b)로부터 선택하도록 구성될 수 있다. 패스너(24)에 대한 수요와 관련된 정보는, 제조 라인(10)에서 처리되거나 조립되는 특정 제품 또는 구성요소에 대한 빌드 지시 등과 같은 다양한 소스로부터 획득될 수 있다. 패스너(24)에 대한 수요와 관련된 정보는, 대안적으로 현재 제조 셀(14b)에 있는 특정 타입, 크기, 및/또는 길이의 패스너(24)의 수에 관하여 각각의 제조 셀(14b)에서 탐지 또는 결정된 정보로부터 유래될 수 있다.
도시된 실시형태에서, 운반 어셈블리(22)는, 패스너 분배 어셈블리(20)와 임의의 수의 제조 셀(14b)로 연장되고 그리고 이들 사이에서 연장되도록 유연하게 구성 가능한 트랙(32)으로서, 제조 라인(10)에 있어서의 제조 셀(14b)의 배치 및 구성의 변화에 순응하도록, 필요에 따라 빠르고 쉽게 재구성될 수 있는 트랙(32)을 포함한다. 이를 위해, 트랙(32)은, 제조 라인(10)에 대한 변화에 순응하도록 트랙(32)을 임의의 소기의 경로를 따라 라우팅하기 위하여, 함께 단부 대 단부 방식으로 쉽게 배치 및 결합될 수 있는 복수의 비교적 짧은 길이의 트랙 세그먼트(42)를 포함한다. 일 실시형태에서, 트랙 세그먼트(42)는 용이한 재구성을 가능하게 하도록, 0.25 미터 또는 1.0 미터 직선 세그먼트(42a) 등과 같은 길이로, 예를 들어 그리고 90도 턴부(42b)로 및 스위치 세그먼트(42c)로 제공될 수 있다. 각각의 트랙 세그먼트(42)는 패스너 캐리어(34)를 조립된 트랙(32)을 따라 이동시키기 위한 원동력을 제공하도록 트랙 세그먼트(42)와 결합된 적어도 하나의 리니어 모터(44)(도 6 참조)를 포함한다.
도 5를 참조해 보면, 트랙(32)은 각각의 제조 셀(14b)의 옆을 통과하는 경로를 갖는 메인 루프(32a)를 따라서의 개개의 패스너(34)의 이동을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 각각의 제조 셀(14b)에 인접하여, 트랙(32)은 각각의 픽 스퍼(pick spur)(32b)를 포함할 수 있는데, 이 경우 소정의 패스너 캐리어(34)는 해당 제조 셀(14b)과 연관된 로봇 조작기(46)의 작업 공간 내의 픽 구역으로 라우팅될 수 있다.
도 3과 도 6에 도시된 바와 같이, 예시적인 패스너 캐리어(34)는 캐리어 본체(50)를 포함하고, 이 캐리어 본체는 캐리어 본체(50)에 배치되어 있고 트랙(32)을 따라서의 캐리어(34)의 이동을 가능하게 하기 위해 트랙(32)과 작동식으로 결합하도록 구성된 복수의 휠(52a, 52b)을 구비한다. 도시된 실시형태에서, 캐리어 본체(50)는, 트랙(32)을 따라 구름 운동하도록 패스너 캐리어(34)를 지지하기 위해 전반적으로 수평으로 배치된 회전 축을 갖는 복수의 제1 휠(52a)과, 트랙(32) 상에서의 패스너 캐리어(34)의 방향을 유지하기 위해 그리고 패스너 캐리어(34)를 트랙(32) 내에서 가이드하기 위해 전반적으로 수직으로 배치된 회전 축을 갖는 복수의 제2 휠(52b)을 포함한다. 패스너 캐리어(34)는, 패스너 분배 어셈블리(20)의 로봇 조작기(30)에 의해 캐리어(34) 상에 놓인 패스너(24)를 수용하고 지지하도록 구성된 패스너 지지부(54) 또는 네스트를 추가적으로 포함한다. 도시된 실시형태에서, 패스너 지지부(54)는 복수의 개구(56)로서, 패스너 지지부(54) 상에 별개의 위치 및 방향으로 볼트 형태의 하나 이상의 패스너(24)의 섕크 부분을 수용하여 적절한 제조 셀(14b)에서 패스너(24)를 캐리어(34)로부터 최종적으로 제거하는 것을 가능하게 하도록 구성 및 배치된 복수의 개구(56)를 포함한다. 예시적인 패스너 지지부(54)는 패스너(24)를 별개의 위치 및 방향으로 지지하기 위해 복수의 개구(56)를 포함하는 것으로 본원에 도시되고 기술되어 있지만, 패스너 지지부(54) 또는 네스트는, 이에 국한되는 것은 아니지만, 슬롯, 이격된 로드 혹은 레일, 또는 그 밖의 적절한 구조를 비롯한, 패스너(24)를 별개의 위치 및 방향으로 지지하기에 적합한 다양한 다른 형태를 가질 수 있는 것으로 이해될 것이다.
패스너 캐리어(34)는 로봇 조작기(30)에 대한 패스너 캐리어(34) 및/또는 패스너 지지부(54)의 위치 탐지를 가능하게 하도록, 및/또는 패스너 지지부(54)에 지지된 패스너(24)의 위치 탐지를 가능하게 하도록 구성된 하나 이상의 피처를 추가적으로 포함할 수 있다. 탐지된 위치와 관련된 정보는, 패스너(24)를 패스너 지지부(54) 상에 배치하는 것 및/또는 패스너 지지부(54)로부터 제거하는 것을 가능하게 하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 패스너 지지부(54)의 하나 이상의 코너(58) 및/또는 패스너 지지부(54)의 하나 이상의 개구(56)는, 패스너 캐리어(34) 및/또는 패스너 지지부(54)의 위치 탐지를 가능하게 하도록 구성된 피처의 역할을 할 수 있다. 이러한 피처는 비전 시스템(38)을 이용하거나, 예를 들어 다른 적절한 센서를 이용하여 탐지될 수 있다. 일단 패스너 캐리어(34) 및/또는 패스너 지지부(54)의 위치가 탐지되면, 패스너(24)를 수용하고 지지하는 복수의 개구(56)의 위치를, 기지의 패스너 지지부(54)의 기하 구조로부터 이후에 결정할 수 있다.
일 실시형태에서, 패스너 캐리어들(34) 중의 하나 이상은 또한, 제조 셀(14b)에 전달될 패스너들(24) 중의 하나 이상과 연관될 수 있는 구성요소를 수용하고 지지하도록 구성될 수 있다. 비제한적인 예로서, 패스너 캐리어(34)는 브래킷(60)을 수용하고 지지하도록 구성될 수 있는데, 이 브래킷은, 브래킷(60) 및 관련 패스너(24)가 적절한 제조 셀(14b)에 함께 전달될 수 있도록 패스너 캐리어(34) 상에 배치된 하나 이상의 패스너(24)와 함께 설치될 것이다. 각각의 패스너 캐리어(34)는 캐리어 본체(50)와 결합된 적어도 하나의 영구 자석(62)으로서, 복수의 트랙 세그먼트(42)의 리니어 모터(44)와 협조하도록 위치 결정되고 배치된 적어도 하나의 영구 자석(62)을 추가적으로 포함하여, 패스너 캐리어(34)는 트랙(32)을 따라 정확하게 이동될 수 있고 제조 셀(14b)에 대응하는 트랙(32) 상의 소기의 위치에 정확하게 위치될 수 있다.
패스너 공급 시스템(16)은 적절한 패스너(24)를 하나 이상의 제조 셀(14b)에 전달하도록 패스너 공급 시스템(16)의 작동을 제어하기 위한 하나 이상의 컨트롤러(70)를 추가적으로 포함한다. 이와 관련하여, 패스너 공급 시스템(16)의 작동에 관한 모든 기능은 단일 컨트롤러 유닛(17)에 수용될 수 있거나, 또는 수 개의 컨트롤러 유닛이 서로 협조하여 패스너 공급 시스템(16)의 여러 기능을 처리하기 위해 제공될 수 있다. 예를 들어, 패스너 분배 어셈블리(20)의 로봇 조작기(30)는 시스템 컨트롤러(70)와 통신하는 개별 로봇 컨트롤러(72)를 이용할 수 있는데, 이 시스템 컨트롤러는, 운반 어셈블리(22)에 의해 각각의 제조 셀(14b)로 전달하기 위해 소기의 패스너(24)를 선택하는 것과 하나 이상의 패스너 캐리어(34) 상에 배치하는 것을 조정하도록 패스너 공급 시스템(16)의 다른 작동을 처리하는 것이다. 시스템 컨트롤러(70)는 또한, 트랙(32)을 따라서의 각각의 패스너 캐리어(34)의 이동을 모니터링하고 제어하기 위하여 트랙 세그먼트(42)의 복수의 리니어 모터(44)와 통신하도록 구성될 수 있다. 시스템 컨트롤러(70) 및/또는 로봇 컨트롤러(72)는 또한, 패스너 분배 어셈블리(20)의 센서 어셈블리(36)를 비롯한, 패스너 공급 시스템(16)의 여러 센서로부터 신호를 수신하여, 각각의 제조 셀(14b)에서의 패스너(24)에 대한 수요에 기초해 패스너(24)를 선택하고 제조 라인(10)의 제조 셀들(14b) 중의 하나 이상에 전달하도록 로봇 조작기(30)와 운반 어셈블리(22)의 작동을 조정할 수 있다.
사용시, 본 개시 내용의 원리에 따른 패스너 공급 시스템(16)은, 로봇 조작기(30)를 이용하여 적어도 하나의 패스너(24)를 패스너 분배 어셈블리(20)에 있는 패스너 저장소(26a, 26b)로부터 선택함으로써, 제조 시설(10) 내의 복수의 제조 셀(14b)에 패스너(24)를 제공하도록 작동될 수 있다. 일 실시형태에서, 패스너 저장소(26a, 26b)로부터의 적어도 하나의 패스너(24)의 선택은, 제조 셀(14b)에서의 패스너(24)에 대한 수요에 기초할 수 있다. 그 후에, 로봇 조작기(30)는, 제조 셀(14b)에 전달하기 위해 적어도 하나의 패스너(24)를 패스너 캐리어(34) 상에 배치할 수 있고, 패스너 분배 어셈블리(20)와 복수의 제조 셀들(14b) 중의 적어도 하나로 연장되고 그리고 이들 사이에서 연장되는 트랙(32)을 따라서의 패스너 캐리어(34)의 이동은 패스너(24)를 복수의 제조 셀들(14b) 중의 어느 하나에 전달하도록 제어될 수 있다. 패스너(24)가 패스너 캐리어(34) 상에 정해진 위치 및 방향으로, 예를 들어 패스너 캐리어(34) 및/또는 패스너 캐리어(34)의 패스너 지지부(54) 상의 피처에 관하여 정해진 위치 및 방향으로 배치될 수 있도록, 로봇 조작기(30)는 제어될 수 있다. 상기 방법은 센서 어셈블리(36)를 이용하여 패스너 저장소(26a, 26b) 내에서 개별 패스너(24)를 탐지하는 단계와, 센서 어셈블리(36)로부터 수신된 정보에 기초하여 패스너(24)를 패스너 저장소(26a, 26b)로부터 선택하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
도 2를 참조해 보면, 본 개시 내용의 원리에 따른 패스너 공급 시스템(16)은, 고장 또는 개괄적으로 전술한 바와 같이 자동적으로 패스너(24)를 선택하고 패스너 캐리어(34)에 로딩하는 로봇 조작기(30)의 작동을 저해하는 그 밖의 사건이 발생하는 경우, 패스너(24)를 패스너 캐리어(34) 상에 수동으로 로딩하는 것을 가능하게 하도록 트랙(32)을 따라 배치된 수동 로딩 스테이션(80)을 추가적으로 포함할 수 있다. 시스템 컨트롤러(70)는 패스너(24)를 적절한 제조 셀(14b)에 전달하도록 수동 로딩 스테이션(80)으로부터의 패스너 캐리어(34)의 이동을 계속 제어할 수 있다.
본 발명은 다양한 실시형태의 설명에 의해 예시되었고, 이들 실시형태는 상당히 상세하게 기술되었지만, 첨부된 청구범위의 범위를 이러한 세부 사항으로 국한하거나 어떤 식으로든 제한하려는 의도는 없다. 본원에 도시 및 기술된 여러 특징부는 단독으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 추가적인 이점 및 수정은 당업자에게 용이하게 나타날 것이다. 따라서, 본 발명은 보다 넓은 양태에서, 도시 및 기술된 특정의 세부 사항과, 대표적인 장치 및 방법, 그리고 예시적인 예에 국한되지 않는다. 따라서, 개괄적인 본 발명의 개념의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서, 이러한 세부 사항으로부터의 일탈이 실시될 수 있다.

Claims (17)

  1. 복수의 제조 셀을 갖는 제조 시설용의 패스너 공급 시스템으로서:
    패스너 분배 어셈블리로서:
    로봇 조작기,
    상기 로봇 조작기에 인접해 있고, 공급부로부터 복수의 하나 이상의 타입의 패스너를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 패스너 저장소,
    상기 로봇 조작기와 연관되어 있고, 상기 적어도 하나의 패스너 저장소에서 개별 패스너를 탐지하도록 구성된 센서 어셈블리
    를 포함하고, 상기 로봇 조작기는 상기 센서 어셈블리로부터 수신된 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 패스너 저장소로부터 개별 패스너를 선택하도록 되어 있는 것인 패스너 분배 어셈블리;
    운반 어셈블리로서:
    상기 패스너 분배 어셈블리와 상기 복수의 제조 셀 사이에서 연장되는 경로를 형성하는 이송 구조,
    상기 경로를 따라서의 이동을 위해 상기 이송 구조 상에 지지된 하나 이상의 패스너 캐리어
    를 포함하는 운반 어셈블리; 및
    상기 로봇 조작기 및 상기 운반 어셈블리와 통신하는 컨트롤러;
    를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 패스너 분배 어셈블리와 상기 복수의 제조 셀로의 그리고 이들 사이에서의 상기 하나 이상의 패스너 캐리어의 이동을 제어하여, 선택된 패스너는 상기 복수의 제조 셀로 전달되는 것인 패스너 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이송 구조는 상기 패스너 분배 어셈블리와 상기 복수의 제조 셀 사이에서 연장되는 트랙을 포함하고;
    상기 하나 이상의 패스너 캐리어는 상기 트랙을 따라 이동하기 위해 상기 트랙 상에 지지되어 있는 것인 패스너 공급 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 트랙은 단부 대 단부로 정렬된 복수의 트랙 세그먼트를 포함하고;
    각각의 트랙 세그먼트는 적어도 하나의 리니어 모터를 포함하며;
    각각의 캐리어는 각각의 트랙 세그먼트를 따라 캐리어를 이동시키도록 트랙 세그먼트의 리니어 모터와 협조하는 적어도 하나의 영구 자석을 포함하고;
    상기 복수의 트랙 세그먼트의 리니어 모터는 각각의 패스너 캐리어의 상기 적어도 하나의 영구 자석과 협조하도록 상기 컨트롤러에 의해 제어되어, 상기 패스너 캐리어를 상기 트랙을 따라 정확하게 이동시키고 상기 패스너 캐리어를 상기 트랙 상의 소기의 위치에 정확하게 위치시키는 것인 패스너 공급 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는 제조 셀들 중의 하나 이상에서의 패스너에 대한 수요와 관련된 정보에 기초하여 상기 로봇 조작기를 제어하고 상기 하나 이상의 패스너 캐리어의 이동을 제어하도록 구성되는 것인 패스너 공급 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 센서 어셈블리는 비전 시스템을 포함하는 것인 패스너 공급 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 비전 시스템은:
    상기 적어도 하나의 패스너 저장소에서의 패스너와 관련된 시각 정보를 탐지하도록 구성된 적어도 하나의 카메라; 또는
    상기 로봇 조작기와 연관되어 있고 상기 적어도 하나의 카메라를 이용한 상기 로봇 조작기의 보정을 가능하게 하도록 구성된 마커
    중 적어도 하나를 포함하는 것인 패스너 공급 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 캐리어 상의 각각의 패스너가 정해진 위치 및 방향으로 지지되어 있도록, 적어도 하나의 캐리어는 복수의 패스너를 그 위에 지지하도록 구성된 네스트(nest)를 포함하는 것인 패스너 공급 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 네스트는 네스트 또는 캐리어 중의 적어도 하나 상의 피처(feature)에 관하여 정해진 위치 및 방향으로 각각의 패스너를 지지하도록 구성되어 있는 것인 패스너 공급 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 캐리어는 적어도 하나의 패스너 및 적어도 하나의 패스너와 연관된 적어도 하나의 구성요소를 지지하도록 구성되어 있는 것인 패스너 공급 시스템.
  10. 제조 시설 내의 복수의 제조 셀에 패스너를 제공하는 방법으로서:
    로봇 조작기와 연관되어 있는 센서 어셈블리를 이용하여 패스너 분배 어셈블리에 있어서의 패스너 저장소에서 개별 패스너를 탐지하는 단계;
    로봇 조작기를 이용하여 패스너 저장소로부터 적어도 하나의 패스너를 선택하는 단계;
    상기 로봇 조작기를 이용하여 상기 적어도 하나의 패스너를 패스너 캐리어 상에 배치하는 단계; 및
    상기 패스너 분배 어셈블리와 상기 복수의 제조 셀 중의 적어도 하나의 제조 셀 사이에서 연장되는 이송 구조를 따라서의 상기 패스너 캐리어의 이동을 제어하여, 상기 패스너를 상기 복수의 제조 셀 중의 적어도 하나의 제조 셀에 전달하는 단계
    를 포함하고,
    상기 패스너 저장소로부터 패스너를 선택하는 단계는, 상기 센서 어셈블리로부터 수신된 정보에 기초하여 패스너를 선택하는 것을 포함하는 것인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 센서 어셈블리는, 상기 패스너 저장소에서의 상기 적어도 하나의 패스너와 관련된 시각 정보를 탐지하도록 구성된 적어도 하나의 카메라를 구비하는 비전 시스템을 포함하고;
    상기 패스너 저장소로부터 패스너를 선택하는 단계는, 상기 시각 정보에 기초하여 패스너를 선택하는 것을 포함하는 방법.
  12. 제조 시설 내의 복수의 제조 셀에 패스너를 제공하는 방법으로서:
    로봇 조작기를 이용하여 패스너 분배 어셈블리에 있어서의 패스너 저장소로부터 적어도 하나의 패스너를 선택하는 단계;
    상기 로봇 조작기를 이용하여 상기 적어도 하나의 패스너를 패스너 캐리어 상에 배치하는 단계; 및
    상기 패스너 분배 어셈블리와 상기 복수의 제조 셀 중의 적어도 하나의 제조 셀 사이에서 연장되는 이송 구조를 따라서의 상기 패스너 캐리어의 이동을 제어하여, 상기 패스너를 상기 복수의 제조 셀 중의 적어도 하나의 제조 셀에 전달하는 단계
    를 포함하고,
    상기 이송 구조는 적어도 하나의 리니어 모터를 각각 구비하는 복수의 트랙 세그먼트를 갖는 트랙을 포함하고;
    상기 패스너 캐리어는 상기 트랙 세그먼트를 따라 상기 패스너 캐리어를 이동시키도록 상기 트랙 세그먼트의 상기 적어도 하나의 리니어 모터와 협조하는 적어도 하나의 영구 자석을 포함하며;
    상기 트랙을 따라서의 상기 패스너 캐리어의 이동을 제어하는 단계는, 상기 패스너 캐리어를 상기 트랙을 따라 정확하게 이동시키고 상기 패스너 캐리어를 상기 트랙 상의 소기의 위치에 정확하게 위치시키도록 상기 트랙 세그먼트의 리니어 모터에 선택적으로 동력을 공급하는 것을 포함하는 것인 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 패스너를 패스너 캐리어 상에 배치하는 단계는, 정해진 위치 및 방향으로 상기 패스너를 상기 패스너 캐리어 상에 배치하는 것을 포함하는 것인 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 패스너를 패스너 캐리어 상에 배치하는 단계는, 상기 패스너 캐리어 또는 상기 패스너 캐리어 상의 패스너 네스트 중의 적어도 하나 상에 있는 피처에 관하여 정해진 위치 및 방향으로 상기 패스너를 상기 패스너 캐리어 상에 배치하는 것을 포함하는 것인 방법.
  15. 제12항에 있어서, 적어도 하나의 구성요소를 상기 적어도 하나의 구성요소와 연관된 적어도 하나의 패스너와 함께 적어도 하나의 패스너 캐리어 상에서 지지하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 제조 셀 중의 하나 이상에 있어서의 패스너에 대한 수요와 관련된 정보를 획득하는 단계;
    상기 정보에 응답하여 적어도 하나의 패스너를 선택하고 패스너 캐리어 상에 배치하도록 상기 로봇 조작기의 작동을 제어하는 단계; 및
    상기 정보에 응답하여 상기 적어도 하나의 패스너를 상기 복수의 제조 셀 중의 하나에 전달하도록 상기 이송 구조 상에서의 상기 패스너 캐리어의 이동을 제어하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  17. 삭제
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