KR20160023636A

KR20160023636A - 플렉서블 이송 시스템

Info

Publication number: KR20160023636A
Application number: KR1020157025132A
Authority: KR
Inventors: 케빈 제이 로렌스; 마이클 피 라로즈
Original assignee: 쿠카 시스템즈 노쓰 아메리카 엘엘씨
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2016-03-03
Also published as: US20140262681A1; CA2901633A1; JP6666239B2; BR112015021155B1; MX2015012652A; ZA201506141B; MX344531B; JP2016517377A; JP2020028972A; US9045183B2; WO2014153045A1; BR112015021155A2; CA2901633C

Abstract

이송 시스템은 단부끼리 정렬되는 복수 개의 급송 전방 트랙 세그먼트를 포함하고, 각각의 급송 전방 트랙 세그먼트는 상향 채널과, 채널 내에 배치되는 적어도 하나의 구동 부재를 갖는다. 급송 전방 트랙 세그먼트를 따라 이동하도록 적어도 하나의 캐리어가 지지된다. 각 캐리어는 각자의 급송 전방 트랙 세그먼트를 따라 캐리어를 이동시키도록 적어도 하나의 캐리어 구동 부재와 협동하는 적어도 하나의 구동 결합 부재를 포함한다. 이송 시스템은 복수 개의 급송 전방 트랙 세그먼트로부터 이격된 복수 개의 복귀 트랙 세그먼트를 더 포함할 수 있다.

Description

플렉서블 이송 시스템{FLEXIBLE CONVEYANCE SYSTEM}

상호 참조

본 출원은 2013년 3월 14일자로 출원된 미국 특허 가출원 제61/781,147호(계류중), 2014년 3월 14일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/211,793호(계류중), 및 2014년 3월 14일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/211,572호(계류중)에 대한 우선권의 이익을 주장하고, 이들의 개시는 본 명세서에 그 전체가 참고로 합체된다.

기술분야

본 발명은 전반적으로 자재 취급 시스템, 및 보다 구체적으로는 조립 라인 제작을 위한 이송 시스템에 관한 것이다.

조립 라인 제작을 위한 자재 취급 시스템은 일반적으로 복수 개의 부품들 또는 하위 조립체들로부터 효율적이고 신속한 조립체의 제작을 용이하게 하도록 구성된다. 그러한 자재 취급 시스템에 특히 적합한 한가지 분야는 자동차 제조 분야이다. 예컨대, 자재 취급 시스템은 차량의 시트 금속 바디, 파워 트레인, 샤시 하위 조립체, 또는 트림의 조립에 사용될 수 있다. 자재 취급 시스템은 또한 도장 작업, 용접, 접합, 또는 다른 일반적인 조립 작업에서 사용될 수 있다.

일반적으로, 차량 바디에 최종적으로 결합될 여러 가지의 부품들과 하위 조립체들을 축적하기 위한 구조체인 캐리어가 복수 개의 스테이션을 통해 이동한다. 각 스테이션에서, 복수 개의 로봇 또는 배달원에 의해 구성요소들이 추가될 수 있고/있거나 결합 작업(예컨대, 저항 용접, 접착제 접합, 스터드 용접 등)이 수행될 수 있다. 개별적인 구성요소들 또는 하위 조립체들이 매거진(magazine)에 의해 다양한 스테이션으로 제공될 수 있는데, 매거진은 부품들을 조립 라인에 맞도록 충분한 빈도로 그리고 일관된 배향으로 로봇 또는 배달원에게 제공한다. 개별 스테인션에서, 또는 다른 일과 함께, 복수 개의 기하학적 배향 툴["지오-툴(geo-tool)"]이 사용되어 영구적으로 결합되기 전에 부품들을 다양한 기준점과 정확하게 정렬하도록 조종할 수 있다.

흔히, 캐리어는 일반적인 전달 프레임에 의해 이송될 수 있다. 전달 프레임은, 예컨대 오버헤드 트랙 시스템 등의 여러 가지 상이한 전달 시스템에 의해 스테이션에서 스테이션으로 이동될 수 있고, 스테이션에 대해 상승 및 하강될 수 있다.

전통적인 이송 시스템에는 여러 단점이 존재한다. 예컨대, 전달 프레임과 캐리어는 부피가 큰 형태로 결합된 조립체를 생성한다. 조립 라인의 종점에서, 전달 프레임과 캐리어 조립체들 각각은 라인의 시작점으로 복귀되어야 한다. 이는 비어있는 캐리어와 프레임을 복귀시키기 위해, 통상적으로 조립 라인 위에 배치되는 전용 복귀 루프를 수반하는 경우가 많다. 불행하게도, 이 복귀 루프는 일반적으로 상부 보행 통로를 양분하고, 이에 따라 한쪽에 있는 정비원이 보행 통로의 다른 쪽으로 안전하게 이동할 수 없게 한다. 이는 장비 캐비넷 및 오버핸드 경로의 시설에 대한 고장 수리 및 엑세스를 크게 방해한다.

추가적으로, 프레임 및 캐리어 각각은 오버헤드 컨베이어에 대해 공동으로 체결될 수 있다. 따라서, 하나의 스테이션에 있는 캐리어와 프레임은 다른 스테이션에 있는 캐리어와 프레임에 대해 독립적으로 이동될 수 없다. 그 결과, 융통성이 부족하고, 캐리어가 불필요한 스테이션을 신속하게 통과할 수 없다. 더욱이, 캐리어는 일정한 운동 및 지연 패턴으로 다양한 스테이션을 통과하여 이동되어야 한다. 한 스테이션에서 처리를 받는 캐리어 및 대응하는 부품은 처리가 완료되더라도 다른 모든 스테이션이 그 각자의 일을 완료할 때까지 이동될 수 없다. 제한 스위치, 슬로우 스위치, 및 정지 스위치가 하나의 집합적인 유닛으로서 오버헤드 컨베이어를 제어한다.

따라서, 개선된 융통성을 갖는 개선된 논-오버헤드(non-overhead) 이송 시스템이 요구된다.

본 발명은 조립 라인을 따라 구성요소들을 전달하는 데에 사용하도록 지금까지 공지된 종래의 이송 시스템의 전술한 그리고 다른 결점 및 단점을 극복한다. 본 발명은 특정한 실시예와 관련하여 설명되지만, 본 발명이 이들 실시예로 제한되지 않는다는 점이 이해될 것이다. 대조적으로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함될 수 있는 모든 변형, 수정 및 등가를 포함한다.

본 발명의 한가지 양태에 따르면, 플렉서블 이송 시스템은 복수 개의 급송 전방 트랙 세그먼트과, 이 급송 전방 트랙 세그먼트을 따라 이동하도록 지지되는 적어도 하나의 캐리어를 포함한다. 각각의 급송 전방 트랙 세그먼트는 상향 채널과, 채널 내에 배치되는 적어도 하나의 구동 부재를 갖는다. 각 캐리어는 각자의 트랙 세그먼트를 따라 캐리어를 이동시키도록 급송 전방 트랙 세그먼트의 캐리어 구동 부재와 협동하는 적어도 하나의 구동 결합 부재를 포함한다. 일 실시예에서, 캐리어 구동 부재는 채널 내에서 연장되는 벨트일 수 있고, 구동 결합 부재는 마찰 레일일 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 캐리어 구동 부재는 선형 모터일 수 있고, 구동 결합 부재는 자석일 수 있다. 각각의 캐리어와 관련된 지지 구조체는 조립체 구성요소를 급송 전방 트랙 세그먼트 위에 지지한다.

다른 양태에서, 플렉서블 이송 시스템은 단부끼리 정렬되고 복수 개의 급송 전방 트랙 세그먼트로부터 이격된 복수 개의 복귀 트랙 세그먼트를 더 포함할 수 있다. 각 복귀 트랙 세그먼트는 복귀 트랙 세그먼트를 따라 길이 방향으로 연장되는 채널과, 채널 내에 배치되는 적어도 하나의 캐리어 구동 부재를 갖는다. 한가지 예시적인 실시예에서, 캐리어 구동 부재는 채널 내에서 연장되는 벨트일 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 캐리어 구동 부재는 선형 모터일 수 있다. 복귀 트랙 세그먼트의 캐리어 구동 부재는 캐리어를 각자의 복귀 트랙 세그먼트를 따라 이동시키도록 복귀 트랙 세그먼트 상에 수용되는 캐리어의 구동 결합 부재와 협동한다.

본 발명의 원리에 따른 상기 및 다른 목적과 이점은 첨부 도면 및 그 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 명세서에 통합되고 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 예시하고, 위에서 제공된 본 발명의 일반적인 설명, 및 아래에 제공되는 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 여러 도면에 걸쳐 유사한 참조 번호는 유사한 특징부를 지시하도록 사용된다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 예시적인 이송 시스템을 포함하는 조립 라인의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 예시적인 이송 시스템의 개략도이다.
도 3은 도 1의 이송 시스템의 보다 상세한 평면도이다.
도 4는 보행 통로와 오버헤드 복귀 트랙을 더 포함하는, 도 3의 이송 시스템의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 원리에 따른 예시적인 캐리어의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 원리에 따른 예시적인 트랙 세그먼트의 사시도이다.
도 7은 선 7-7을 따라 취한, 도 6의 트랙 세그먼트의 부분 단면도이다.
도 8은 트랙 세그먼트와 커플링되는 캐리어를 더 예시하는, 도 7의 트랙 세그먼트의 부분 단면도이다.
도 9는 도 5의 원 영역의 상세도이다.
도 10은 롤러의 형태를 더 예시하는, 도 5의 캐리어의 단부도이다.
도 11은 본 발명의 원리에 따른 예시적인 구성요소 배치 스테이션의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 원리에 따른 예시적인 지오-툴 스테이션의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 원리에 따른 예시적인 지오-툴 스테이션의 평면도이다.
도 14는 본 발명의 원리에 따른 예시적인 오프로드 스테이션의 사시도이다.
도 15는 도 14의 오프로드 스테이션의 단부도이다.
도 16은 오버헤드 복귀 트랙과 보행 통로를 예시하는, 도 4의 이송 시스템의 측면도이다.
도 17은 도 16의 오버헤드 복귀 트랙의 확대 측면도이다.
도 18은 도 16의 선 18-18을 따라 취한 부분 단면도이다.
도 19는 도 18의 복귀 트랙의 확대 상세도이다.
도 20은 본 발명의 원리에 따른 예시적인 조절 가능한 장착 조립체의 사시도이다.
도 21은 본 발명의 원리에 따른 데이터 매트릭스 스트립을 포함하는 예시적인 캐리어의 사시도이다.
도 22는 본 발명의 원리에 따른 다른 예시적인 이송 시스템을 포함하는 조립 라인의 개략적인 평면도이다.
도 23은 도 22의 이송 시스템의 예시적인 트랙 세그먼트의 사시도이다.
도 24는 트랙 세그먼트와 커플링되는 다른 예시적인 캐리어를 예시하는, 도 23의 트랙 세그먼트의 사시도이다.
도 25는 도 24의 트랙 세그먼트와 캐리어의 부분 단면도이다.
도 26은 본 발명의 원리에 따른 그리고 도 25의 트랙 세그먼트와 사용하도록 구성되는 캐리어의 다른 실시예의 상세도이다.

도 1은 본 발명의 원리에 따른 예시적인 플렉서블 인버티드 이송 시스템(10)의 개략도이다. 다양한 구성요소들 및 하위 구성요소들, 예컨대 자동차 바디들을 처리하고 조립하도록 복수 개의 스테이션(12)이 구성되어 있다.

이송 시스템(10)은 부품들을 다양한 스테이션(12) 사이에서 이송하는 트랙(14)을 포함한다. (도 5 및 도 9와 관련하여 아래에서 더 상세하게 설명되는) 캐리어(16)가 트랙(14)과 협동하고 다양한 부품들 및 하위 구성요소들을 수용하기 위한 기부로서의 역할을 한다. 캐리어(16)는 라인의 시작점(18)에서 도입되고, 트랙(14) 아래에 배치되는 (도 6-8과 관련하여 아래에서 더 상세하게 설명되는) 복수 개의 벨트 세그먼트(20)에 의해 이송된다. 여러 개의 구성의 벨트(20)가 허용 가능한 결과를 제공할 수 있는 것으로 판명되었다. 벨트(20)의 2개의 중요한 구성 특징으로는 내신장성 및 벨트 세그먼트(20)와 캐리어(16) 간에 충분한 마찰력의 인가를 포함한다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예는 벨트 세그먼트(20)가 캐리어(16)를 이송하면서 하중을 받는 동안에 신장에 저항하도록 강 보강 나일론 벨트를 이용할 수 있다. 게다가, 특정한 실시예는 벨트 세그먼트(20)와 캐리어(16) 간에 마찰력을 향상시키도록 홈 붙이 벨트(grooved belt)를 이용할 수 있고, 다른 실시예는 몰딩된 우레탄 코팅 또는 다른 탄성 화합물을 사용할 수 있다. 예시적인 시스템(10)에서, 벨트 세그먼트(20)는 트랙 세그먼트(15)에 의해 완전히 둘러싸일 수 있다. 트랙(14)이 연속적인 것으로 도면에 도시되어 있지만, 트랙은 실제로 복수 개의 세그먼트를 포함하고, 각 세그먼트는 인접한 세그먼트와 독립적이라는 것을 유념해야 한다. 캐리어(16)는 라인의 종점(22)을 향해 다양한 벨트 세그먼트(20)에 의해 안내된다.

도 1을 계속 참조하여, 캐리어(16)가 트랙 세그먼트(15)와 벨트 세그먼트(20) 상에서 통과하는 다양한 스테이션(12)의 한가지 가능한 구성이 설명될 것이다. 트랙 세그먼트(15)와 정합된 후에, 캐리어(16)는 먼저 제1 배치 스테이션(24a)과 제2 배치 스테이션(24b)을 포함하는 구성요소 배치 스테이션(24)에 진입한다. 트랙 세그먼트(15) 근처에 위치 설정되는 다양한 자동차 바디 구성요소들 및 하위 조립체들을 복수 개의 급송 컨베이어(40)가 유지, 배향, 및 전진시킨다. (아래에서 더 상세하게 설명되는) 다양한 로봇이 부품들을 급송 컨베이어(40)로부터 파지하고 캐리어(16) 상에 배치할 수 있다. 이어서, 캐리어(16)는 다음 스테이션(12)인 지오-툴(28)로 진행되는데, 이 지오-툴에서 캐리어(16) 상의 다양한 구성요소들이 서로 정렬되고 함께 예비적으로 결합된다. 다음에, 캐리어(16)는 리스팟 툴(30; re-spot tool)인 다음 스테이션(12)으로 진행된다. 리스팟 툴(30)은 지오-툴(28)에서의 방해물로 인해, 또는 시간 제약 때문에 지오-툴 스테이션(28)에서 적용될 수 없었던 추가의 용접부를 적용할 수 있다. 이후에, 캐리어(16)는 접착제 접합, 추가의 지오-툴(28), 추가의 구성요소 배치 스테이션(24), 또는 추가의 리스팟 툴(30)을 포함할 수 있는 복수 개의 추가 스테이션(12)을 통해 움직일 수 있다.

캐리어(16)가 지오-툴(28)에 진입할 때에, 트랙 세그먼트(15)와 벨트 세그먼트(20)는 지면까지 하강된다. 이는 부품들 또는 하위 구성요소들의 중량을 캐리어(16)에서 벗어나 지오-툴(28) 자체 위로 효과적으로 전달한다. 부품들의 하중이 더 이상 캐리어(16) 위에 없으면, 지오-툴(28)과 그 여러 가지의 고정구들이 하위 조립체를 조종하여 각 구성요소들을 서로 특별한 기하학적 관계로 배치할 수 있다. 캐리어(16)가 방해되지 않게 하강되어 있는 동안에, 로봇은 방해하는 캐리어(16)의 돌기가 없어서 자동차 바디의 다양한 표면에 더 쉽게 엑세스할 수 있다. 트랙 세그먼트(15)가 하강될 때에, 벨트 세그먼트(20)는 프리 휠링 형태(free-wheeling configuration)로 배치되고, 내부 클러치가 벨트 세그먼트(20)를 구동 장치로부터 분리시킨다. 다음에, 캐리어(16)는 전후로 이동할 수 있음으로써, 부품들이 지오-툴(28)에 의해 결합되게 한다.

다양한 처리 스테이션(12) 각각을 완료한 후에, 캐리어(16)는 라인의 종점(22)에 있는 오프로드 스테이션(32)에서 종료된다. 오프로드 스테이션(32)에서, 완성된 자동차 바디 하위 조립체가 캐리어(16)로부터 제거된다. 캐리어(16)는 트랙(14)으로부터 분리되고 로봇이 캐리어(16)를 트랙(14)으로부터 오버헤드 복귀 트랙(34; 도 14와 관련하여 아래에서 더 상세하게 설명됨)으로 전달하는데, 오버헤드 복귀 트랙은 캐리어(16)를 다시 라인의 시작점(18)으로 이송한다.

도 2는 트랙(14)과 보행 통로(36) 사이에 배치되는 오버헤드 복귀 트랙(34)을 포함하는, 도 1의 예시적인 이송 시스템(10)의 측면도이다. 보행 통로(36)는 모터 제어기, 로봇 제어 캐비넷, 시설 분배 시스템 등과 같은 장비(60)를 지지하고, 그 유지 보수, 정비, 및 고장 수리를 용이하게 할 수 있다. 트랙(14), 복귀 트랙(34), 및 보행 통로(36)의 이러한 구성은 보행 통로(36)에 정비원을 위한 방해받지 않는 경로를 허용한다는 것을 유념해야 한다. 반대의 예로서, 오버헤드 복귀 트랙(34)이 보행 통로(36) 위에 위치되면, 정비원은 보행 통로(36)의 한쪽에서 보행 통로(36)의 다른 쪽으로 걸어갈 수 없게 된다. 경로는 오버헤드 복귀 트랙(34)과, 라인의 시작점(18)으로 다시 재순환되는 캐리어(16)에 의해 차단된다. 이러한 관점에서, 지오-툴(28)과 리스팟 툴(30)은 다른 트랙 세그먼트(15)와 독립적으로 그리고 다른 스테이션(12)과 독립적으로 상승 및 하강하도록 구성되는 트랙 세그먼트(15)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 또한, 스테이션(12)과 그 대응하는 벨트 세그먼트(20)는 인접한 벨트 세그먼트(20)에 관하여 독립적인 선형 속도 제어가 가능하다는 것을 유념해야 한다. 이는 캐리어(16)가 트랙(14) 아래로 나아가 미사용 스테이션(12)을 우회하게 할 수 있다. 게다가, 이로 인해, 인접한 캐리어(16)가 인접한 스테이션(12)으로부터 릴리스되기 전이라도 캐리어(16)가 스테이션(12)으로부터 릴리스되어 비어있는 스테이션(12)에 배치될 수 있다.

이하, 도 3을 참조하면, 도 1의 이송 시스템(10)의 평면도가 더 상세하게 도시되어 있고, 다만, 명확화를 위해 보행 통로(36)와 오버헤드 복귀 트랙(34)은 생략되어 있다. 라인의 시작점(18)에서 출발하여, 캐리어(16)가 구성요소 배치 스테이션(24a)에 안착되고 자동차 바디의 여러 개의 대형 하위 조립체가 적재되었다. 스테이션(24a)의 트랙 세그먼트(15) 및 대응하는 벨트 세그먼트(20)는 고정되도록 구성된다. 이 설명을 위해, 고정식 트랙 세그먼트(15)는 조립 라인 바닥에 대하여 상승 및 하강할 수 없는 것으로서 정의된다. 구성요소 배치 스테이션(24b)에서, 캐리어(16)는 복수 개의 급송 컨베이어(40)로부터 추가의 자동차 바디 구성요소를 수신한다. 몇몇의 실시예는 수평 형태의 급송 컨베이어(40)를 이용할 수 있지만, 다른 실시예는 조립 라인 바닥 공간의 소비를 최소화하도록 수직 컨베이어를 이용할 수 있다. 스테이션(24a)에서와 같이, 스테이션(24b)은 또한 고정되도록 구성되고 캐리어(16)의 선형 병진만이 가능하다. 복수 개의 로봇(42)이 자동차 바디 구성요소를 급송 컨베이어(40)로부터 구성요소 배치 스테이션(24b)에 정차된 캐리어(16)로 전달한다. 급송 컨베이어(40)로부터 부품들은 구성요소 배치 스테이션(24b)에 진입할 때에 캐리어(16)를 공급하기에 충분한 속도로 조립 라인으로 전진된다.

지오-툴(28)은 수직 병진 타워(44)를 갖도록 구성되는 조립 라인의 제1 스테이션(12)이다. 수직 병진 타워(44)는 트랙 세그먼트(15)와, 대응하는 벨트 세그먼트(20)를 조립 라인 바닥에 관하여 위아래로 이동시키도록 구성된다. 수직 병진 타워(44)와 로봇은 시스템(10)과 시설 바닥 사이에 주요한 물리적 인터페이스이기 때문에, 다수의 플랜트 설비를 그 안에 숨기는 것이 바람직하다. 따라서, 로봇(42)과 수직 병진 타워(44)는 그 각각의 베이스 내에 채널 또는 관통부를 포함할 수 있어, 전력 도체, 전기 신호 도체, 유압 라인, 공압 라인 등이 조립 라인 바닥으로부터 시스템(10)까지 보호되고 효율적인 방식으로 이동될 수 있다.

도 3을 계속 참조하면, 복수 개의 지오-툴 트레이(46a-46c)가 트랙 세그먼트(15) 아래에 위치 설정되어 한쌍의 수직 병진 타워(44) 사이에 배치될 수 있다. 지오-툴 트레이(46a-46c) 각각은 특별한 자동차 제조 및 자동 바디 부품들의 모델 및 조합에 대응하는 복수 개의 색인 핀, 유지 고정구, 체결 수단 등을 갖도록 구성된다. 따라서, 이 특정한 예에서, 이송 시스템(10)은 조립 라인에서 처리될 자동 바디 프레임의 적어도 3가지의 상이한 변경에 맞출 수 있다.

캐리어(16)가 적절한 지오-툴 트레이(46a-46c) 위에 위치 설정되면, 내부 클러치 메카니즘이 벨트 세그먼트(20)로부터 전력을 해제시킨다. 이는 본질적으로 캐리어(16)를 지오-툴 트레이(46a-46c)에 대하여 캐리어(16)의 전후 이동을 허용하는 형태로 배치시킨다. 따라서, 트랙 세그먼트(15)가 하강되어 수직 병진 타워(44)에 의해 지오-툴 트레이(46a-46c)와 접촉할 때에, 캐리어(16)는 부품들을 지오-툴 트레이(46a-46c)의 적절한 부분과 접촉하게 하도록 자유롭게 왕복할 수 있다. 일단 하강되면, 캐리어(16)는 더 이상 자동차 바디 구성요소의 중량을 지탱하지 못하고 상기 구성요소들의 중량은 이제 지오-툴 트레이(46a-46c)의 다양한 구성요소와 접촉하게 된다. 복수 개의 로봇(42)이 자동차 바디 구성요소들 각각을 다른 자동차 바디 구성요소와 원하는 관계로 예비적으로 고정시킨다. 일단 부품들이 예비적으로 고정되면, 트랙 세그먼트(15)는 수직 병진 타워(44)에 의해 상승되어, 자동차 구성요소들을 다시 캐리어(16)와 접촉시킨다. 트랙 세그먼트(15)가 완전히 상승되는 경우에, 자동차 조립체의 전체 중량은 캐리어(16) 상에 있고, 캐리어(16)는 다음 스테이션(12)으로 이동할 준비가 된다.

다음 스테이션(12)은 리스팟 툴(30)이다. 리스팟 툴(30)은 이전 스테이션(12)에서 방해물 때문에 또는 이전 스테이션(12)에서 시간 제한 때문에 실행 불가능하였던 추가의 결합 작업을 수행하도록 구성된다. 복수 개의 지오-툴 트레이(46a-46c)가 지오-툴(28)에 위치 설정되는 것과 동일한 방식으로 복수 개의 리스팟 툴 트레이(48a-48c)가 트랙 세그먼트(15) 아래에 위치 설정된다. 일단 캐리어(16)가 적절한 리스팟 툴 트레이(48a-48c) 위에 위치 설정되면, 한쌍의 수직 병진 타워(44)가 트랙 세그먼트(15)를 하강시켜 리스팟 툴 트레이(48a-48c)와 접촉시킨다. 복수 개의 로봇(42)이 리스팟 툴(30)에 의해 위치 설정되고 지지되는 자동차 구성요소에 추가의 용접을 제공한다. 추가의 용접 단계가 완료된 후에, 한쌍의 수직 병진 타워(44)가 트랙 세그먼트(15) 및 협동하는 캐리어(16)를 조립 라인 바닥에 관하여 수직 방향으로 상승시킨다. 이때에, 자동차 바디 구성요소의 중량은 리스팟 툴 트레이(48a-48c)로부터 캐리어(16)로 전달된다. 트랙 세그먼트(15) 및 협동하는 캐리어(16)가 완전히 상승된 경우에, 캐리어(16)는 다음 스테이션(12)으로 전진될 준비가 된다. 이들 예시적인 도면은 전체 조립 라인의 절단된 버전을 도시한다는 것을 유념해야 한다. 임의의 조합 또는 갯수의 개별적인 스테이션(12)이 제조 프로세스에서 융통성을 허용하도록 순차적인 순서로 배치될 수 있다. 예컨대, 접착제 접합, 스터드 또는 파스너 배치, 부품들의 자동화 또는 기계적 조정, 트림 및 다른 부속 구성요소들의 자동화 또는 수동 적용 등을 포함하는 추가의 작업이 다양한 스테이션(12)에서 수행될 수 있다.

도 3에 도시된 예시적인 최종 스테이션(12)은 오프로드 스테이션(32)이다. 일단 캐리어(16)가 오프로드 스테이션(32)에 있다면, 복수 개의 리프팅 포크(50)가 캐리어(16)와 자동차 바디 구성요소들 사이의 위치로 왕복된다. 수직 병진 타워(44)는 트랙 세그먼트(15)와 캐리어(16)를 충분한 거리 만큼 하강시켜 자동차 바디 구성요소의 중량을 리프팅 포크(50) 위로 전달한다. 이어서, 리프팅 포크(50)가 트랙(14)으로부터 먼 그 원래의 위치로 후퇴되고 부분적으로 조립된 자동차 바디를 공장 도처에 걸쳐 이동하기 위한 카트 또는 다른 이송 수단 위에 배치한다. 도 14와 관련하여 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 로봇(42)은 캐리어(16)를 트랙 세그먼트(15)로부터 오버헤드 복귀 트랙(34)으로 전달한다. 오버헤드 복귀 트랙(34)은 라인의 종점(22)으로부터 라인의 시작점(18)으로 다시 캐리어(16)를 복귀시킨다. 아래의 설명에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 오버헤드 복귀 트랙의 구성은 보행 통로(36) 상에 방해받지 않는 경로가 유지되도록 되어 있다.

도 4는 도 3과 유사하지만 보행 통로(36)와 오버헤드 복귀 트랙(34)을 이제 포함하는 이송 시스템(10)의 평면도이다. 보행 통로(36) 및 대응하는 장비(60)는 트랙(14)의 바로 위에 위치된다. 오버헤드 복귀 트랙(34)은 이 평면도에서 보행 통로(36) 아래에 위치된다. 복수 개의 계단(62a, 62b)이 조립 라인의 지면 높이를 보행 통로(36)에 연결한다. 보행 통로(36) 위에 배치되는 캐리어 복귀 트랙이 없는 경우에, 작업자는 계단(62a)을 오르고 보행 통로(36)를 가로지르며 보행 통로(36)의 반대쪽에 있는 계단(62b)으로 내려갈 수 있다. 이러한 구성은 고장 수리 및 정비 절차 중에 크게 개선된 효율을 제공한다. 보행 통로(36) 상의 기술자가 보행 통로(36)의 좌측(64)에서 우측(66)으로 자유롭게 이동할 수 있다. 좌측(64) 및 우측(66)의 배향은 사람이 라인의 시작점(18)에 서서 라인의 종점(22)을 향해 바라볼 때에 정의된다. 따라서, 보행 통로(36)의 좌측(64)에서 장비(60)의 성능은 고장 수리 절차 중에 보행 통로(36)의 우측에서 장비(60)의 성능과 쉽게 비교될 수 있다.

도 4는 또한 라인의 종점(22)에 위치 설정되는 선택적인 정비 스테이션(68)을 도시한다. 조립 라인으로부터 제거되고 정비 스테이션(68)의 트랙 세그먼트(15) 상에 배치된 후에 캐리어(16)의 손상된 부분이 교체, 조정, 또는 개조될 수 있다. 주 조립 라인이 계속 작동하는 동안에 캐리어(16)가 안전하게 서비스를 받을 수 있도록 칸막이(도시 생략)가 오프로드 스테이션(32)과 정비 스테이션(68) 사이에 배치될 수 있다.

도 5는 본 발명의 원리를 따른 예시적인 캐리어(16)를 도시한다. 마찰 레일(80)이 복수 개의 라이저(84)에 의해 장착 레일(82)에 정합된다. 캐리어(16)는 예컨대, 나사식 파스너, 용접, 리벳, 또는 다른 적절한 부착 방법을 이용하여 라이저(84)에 의해 결합되는 마찰 레일(80)과 장착 레일(82)을 포함한다. 장착 레일(82)에 대해 수직 배향으로 복수 개의 횡방향 지지부(86)가 장착된다. 횡방향 지지부(86)는 복수 개의 하중 지탱면(88)에서 종결된다. 하중 지탱면(88)은 캐리어(16) 및 협동하는 자동차 바디 구성요소가 트랙(14) 아래에서 이동할 때에 자동차 바디의 다양한 부분 및 하위 조립체를 지지하도록 구성된다. 복수 개의 평행한 롤러(90)와 경사진 롤러(92)가 트랙(14) 상의 정합면과 협동하여 캐리어(16)가 트랙(14) 아래에서 이동할 때에 캐리어(16)를 안정화시킨다. 평행한 롤러(90)와 경사진 롤러(92) 사이의 맞물림은 다음 도면에 상세하게 도시될 것이다.

도 6은 예시적인 트랙 세그먼트(15)를 도시하고, 그 안에 내포된 벨트 세그먼트(20)를 예시한다. 하나의 트랙 세그먼트(15)의 벨트 세그먼트(20)를 다른 벨트 세그먼트(20)와 독립적으로 구동시키도록 벨트 모터(94)가 모터 제어기(도시 생략)에 의해 작동될 수 있다. 도 7 내지 도 10에 관하여 아래에서 설명되는 바와 같이, 캐리어(16)는 상부면(98), 제1 레일(100), 제2 레일(102), 및 벨트 세그먼트(20)에 의해 획정되는 채널(96) 내에 올라탄다. 제1 레일(100) 및 제2 레일(102)의 지탱면은 본 발명의 몇몇 실시예에서 SAE 4140 강철로 제조될 수 있다. 캐리어(16)의 마찰 레일(80), 평행한 롤러(90), 및 경사진 롤러(92)는 대체로 레일(14)의 상부면(98) 아래에서 이동하고, 장착 레일(82) 및 횡방향 지지부(86)는 레일(14)의 상부면(98) 위에 올라탄다.

이하, 도 7 내지 도 10을 참조하면, 트랙 세그먼트(15)에 대한 캐리어(16)의 커플링이 설명되어 있다. 도 7은 트랙 세그먼트(15)의 상세한 단면도를 도시한다. 제1 레일(100)과 제2 레일(102)은 대체로 대칭형이고 제1 레일(100)의 개별적인 특징은 제2 레일(102)에 동일하게 적용된다. 트랙 세그먼트(15)의 평행한 면(110)과 캐리어(16) 상의 협동하는 평행한 롤러(90)는 대체로 캐리어(16)를 트랙 세그먼트(15)를 따라 축방향으로 안내하는 역할을 한다. 트랙 세그먼트(15)의 경사진 면(112)과 캐리어(16) 상의 협동하는 경사진 롤러(92)는 트랙 세그먼트(15)의 채널(94) 내에 캐리어(16)를 포획하는 역할을 한다. 경사진 롤러(92) 및 협동하는 경사진 면(112)은 캐리어(16)를 벨트 세그먼트(20)와 일정한 마찰 관계로 유지하는 역할을 한다. 정상적인 작동 조건 하에서, 평행한 롤러(90)는 벨트 세그먼트(20)에 의해 마찰 레일(80) 상에 가해지는 상승력에 의해 비접촉면(114) 위에 현수된다. 시스템(10)의 특정한 부분에서, 제1 레일(100)과 제2 레일(102)은 서로 이동 가능한 관계로 유지된다. 이는 캐리어(16)를 트랙 세그먼트(15)에 대해 커플링 및 분리하도록 제1 레일(100)과 제2 레일(102)이 서로 분리되게 할 수 있다. 도 8은 캐리어(16)와 그 롤러(90, 92) 및 트랙 세그먼트(15)와 그 면(110, 112) 사이의 협동을 보여주는 단부도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 캐리어(16)의 경사진 롤러(92)는 라이저(84)에 정합되고, 경사진 롤러(92)의 접촉면이 제1 레일(80)과 장착 레일(82)에 대해 실질적으로 45도 각도를 형성하도록 배치된다. 경사진 롤러(92)의 중앙 회전선은 서로에 대해 직각을 형성한다. 트랙(14) 상의 정합면이 적절한 치수를 갖는다고 가정하면, 다양한 다른 각도 배향이 허용 가능한 결과를 생성할 수 있다는 것을 알 것이다. 평행한 롤러(90)는 캐리어(16)와 트랙(14) 간에 측방향 유극을 감소시키도록 장착 레일(82)에 정합된다.

도 11은 트랙 세그먼트(15)와 캐리어(16)가 내부에 배치된 예시적인 구성요소 배치 스테이션(24)을 도시한다. 이 구성은 비어있는 캐리어(16)를 오버헤드 복귀 트랙(34)으로부터 구성요소 배치 스테이션(24)의 트랙 세그먼트(15) 상에 전달하도록 시작 전달 로봇(122)을 이용함으로써 달성된다. 도 14에 도시된 유사한 말단 전달 로봇(124)이 라인의 종점(22)에 배치되고, 비어있는 캐리어(16)를 오프로드 스테이션(32)으로부터 취하고 캐리어(16)를 오버헤드 복귀 트랙(34) 상에 배치하도록 구성된다. 일단 캐리어(16)가 트랙 세그먼트(15) 상에 배치되면, 벨트 세그먼트(20)는 벨트 모터(94; 도 11에는 도시 생략)로부터 분리됨으로써 벨트 세그먼트(20)를 프리 휠링 형태로 배치시킨다. 샷 핀 패키지(shot pin package; 도시 생략)가 캐리어(16)를 트랙 세그먼트(15)를 따라 적절한 지점에서 로킹시킨다. 이는 캐리어(16)를 자동차 바디 부품을 수신하기 위한 준비 상태로 안정화시킨다. 일단 비어있는 캐리어(16)가 구성요소 배치 스테이션(24)에서 공간적으로 배향되면, 로봇(42)이 제1 바디 구성요소(120)를 캐리어(16) 상에 배치시킨다. 제1 바디 구성요소(120)는 급송 컨베이어(40)에 의해 구성요소 배치 시스템으로 급송된다. 로봇(42)은 급송 컨베이어(40)로부터의 새로운 제1 바디 구성요소(120)를 구성요소 배치 스테이션(24)에 진입하는 각각의 비어있는 캐리어(16) 상으로 반복적으로 전달한다. 일단 적절한 갯수의 자동차 바디 구성요소가 캐리어(16)에 추가되면, 샷 핀 패키지(도시 생략)가 후퇴되고, 벨트 세그먼트(20)가 벨트 모터(94; 도 11에는 도시 생략)에 재결합되며, 캐리어(16)가 다음 스테이션(12)으로 전진된다.

도 12는 본 발명의 원리에 따른 예시적인 지오-툴(28)을 도시한다. 지오-툴 트레이(46a-46c)는 트랙 세그먼트(15) 아래에 위치 설정된다. 이 실시예에서, 지오-툴 트레이(46b)가 캐리어(16)와 상호 작용하도록 선택된다. 한쌍의 수직 병진 타워(44)가 트랙 세그먼트(15)를 지오-툴 트레이(46b) 위에 현수시킨다. 일단 벨트 모터(94)가 캐리어(16)를 지오-툴 트레이(46b) 위의 대체로 허용 가능한 선형 지점에 위치 설정하면, 벨트 모터(94)는 벨트 세그먼트(20)로부터 분리되어 캐리어(16)를 전후로 자유롭게 이동시킨다. 수직 병진 타워(44)가 트랙 세그먼트(15)를 지오-툴 트레이(46b)를 향해 하강시킴에 따라, 캐리어(16)는 요크(130)의 경사면에 의해 지오-툴 트레이(46b)와 최종 정렬되도록 안내된다. 이 최종 정렬 안내는 벨트 모터(94)가 전술한 바와 같이 벨트 세그먼트(20)로부터 분리되었기 때문에 저항이 매우 적게 달성된다. 일단 캐리어(16)가 요크(130)로 하강되면, 지오-툴 트레이(46b)의 다양한 고정구 및 클램핑 구성요소가 자동차 바디 부품을 파지한다. 예비적인 용접이 완료되고 캐리어(16)와 트랙 세그먼트(15)가 캐리어(16)를 다음 스테이션(12)으로 이동시킬 준비로 수직 병진 타워(44)에 의해 상승된다.

도 13은 도 12에 도시된 지오-툴의 평면도로서, 리스팟 툴(30)과 복수 개의 로봇(42)을 또한 예시한다. 지오-툴(28)과 리스팟 툴(30)은 이 도면에서 사실상 동일하지만, 2개의 스테이션(12)은 그 각자의 기능에 의해 구별된다. 전술한 바와 같이, 지오-툴(28)은 주로 자동차 바디 부품을 서로에 대해 배향시키고 이들 부품을 용접부에 의해 일시적으로 고정시키는 것에 관한 것이다. 유사하게, 리스팟 툴(30)은 지오-툴(28)에 의해 배향된 다양한 구성요소들의 조립을 완료하도록 추가의 구조적 용접을 제공하는 것에 관한 것이다.

도 14는 본 발명의 원리에 따른 예시적인 오프로드 스테이션(32)을 도시한다. 여기서, 리프팅 포크(50)는 자동차 바디와 캐리어(16) 사이에 위치 설정되었다. 수직 병진 타워(44)는 자동차 바디 구성요소들의 중량이 캐리어(16)로부터 제거되어 전달 포크(50) 상에 위치되도록 트랙 세그먼트(15)를 하강시킨다. 이어서, 전달 포크(50)가 트랙 세그먼트(15)로부터 멀리 취출되고, 이때에 캐리어(16)에는 자동차 바디 부품이 없게 된다. 말단 전달 로봇(124)이 캐리어(16)를 트랙 세그먼트(15)로부터 제거하게 된다. 말단 전달 로봇(124)은 마찰 레일(80)이 상방을 향하도록 캐리어(16)를 뒤집는다. 이어서, 캐리어(16)는 오버헤드 복귀 트랙(34)에 커플링되고, 캐리어(16)는 마찰 롤러, 벨트 구동 장치, 또는 당업계에 공지된 다른 수단을 이용하여 라인의 종점(22)으로부터 라인의 시작점(18)으로 다시 이동하게 된다.

도 15는 오프로드 스테이션(32)의 단부도를 도시한다. 트랙 세그먼트(15)는 2개의 가능한 형태로 도시되어 있다. 실선으로 도시된 제1 형태(140)에서, 트랙 세그먼트(15)는 캐리어(16)와 맞물린다. 점선으로 도시된 제2 형태(142)에서, 트랙 세그먼트(15)는 캐리어(16)로부터 로킹 해제되거나, 또는 결합 해제된다. 이 제2 형태(142)에서, 제1 레일(100)과 제2 레일(102)이 도 19에 더 상세하게 도시되는 트랙 조작기(144)에 의해 캐리어(16)로부터 멀리 피봇된다. 제2 형태(142)에서, 평행한 롤러(90)와 경사진 롤러(92)는 제1 트랙(100) 및 제2 트랙(102) 상의 대응하는 표면과의 접촉이 해제된다. 이는 캐리어(16)가 리프팅 포크(50)에 의해 트랙 세그먼트(15)로부터 자유롭게 상승되게 한다. 이와 동일한 형태가 라인의 시작점(18)과 라인의 종점(22)에서 캐리어(16)를 오버헤드 복귀 트랙(34)에 대해 결합 및 분리시키도록 사용될 수 있다. 마찬가지로, 이 형태는 캐리어(16)를 라인의 시작점(18)에서 제1 트랙 세그먼트(15)에 대해 결합시키도록 사용될 수 있다.

도 16은 이송 시스템(10)의 보다 상세한 측면도를 도시한다. 라인의 시작점(18)에서 시작하여 라인의 종점(22)으로 진행하면서, 한쌍의 구성요소 배치 스테이션(24a, 24b)이 도시되어 있다. 지오-툴(28), 리스팟 툴(30), 및 오프로드 스테이션(32)이 조립 라인을 완성한다. 정비 스테이션(68)이 오프로드 스테이션(32)의 뒤를 잇지만, 조립 라인 자체의 부품으로 간주되지 않는다. 복수 개의 캐리어(16)가 오버헤드 복귀 트랙(34)에 커플링된 상태로 도시되어 있다. 오버헤드 복귀 트랙(34)이 트랙(14)과 보행 통로(36) 사이에 배치되고, 계단(62b)이 보행 통로(36)에 대한 사용자 엑세스를 제공한다. 복귀 트랙(34)이 보행 통로(36)의 바닥 공간에 지장을 주지 않기 때문에, 사용자는 보행 통로(36)의 모든 영역에 걸쳐 장비(60)의 다양한 피스들을 자유롭게 서비스한다.

도 17은 오버헤드 복귀 트랙(34)의 상세한 측면도이다. 캐리어(16)가 오버헤드 복귀 트랙(34)에 커플링되고 복수 개의 로봇(42)이 양쪽에 있다. 보행 통로(36)는 다양한 장비(60)를 지지한다. 일 실시예에서, 마찰 롤러(150)가 캐리어(16)의 마찰 레일(80)과 간헐적 접촉하고 캐리어(16)를 라인의 종점(22)으로부터 라인의 시작점(18)으로 추진하는 역할을 한다.

도 18은 트랙(14) 아래에서 보는, 도 16의 선 18-18을 따라 취한 이송 시스템(10)의 단부 입면도이다. 오버헤드 복귀 트랙(34) 및 정합된 캐리어(16)는 어떠한 방식으로든 보행 통로(36)를 방해하지 않는다. 계단(62a)을 이용하여 좌측(64)에서 올라가는 작업자는 보행 통로(36) 주위에서 자유롭게 이동하고 우측(66)의 반대쪽 계단(62b)으로 내려갈 수 있다.

도 19는 오버헤드 복귀 트랙(34)과 캐리어(16)의 상세도이다. 이 도면에서, 오버헤드 복귀 트랙(34)은 제2 형태(142)로 도시되어 있고, 제1 레일(100)과 제2 레일(102)은 캐리어(16)로부터 분리되어 있다. 트랙 조작기(144)는 제1 레일(100)을 제2 레일(102)로부터 분리하기 위해 작동되었고 이에 의해 캐리어(16)가 오버헤드 복귀 트랙(34)으로부터 분리되게 된다.

도 20은 수직 병진 타워(44)를 트랙 세그먼트(15)에 연결하도록 사용되는 정밀 조절 가능한 장착 조립체(160)를 도시한다. 이송 시스템(10)은 트랙 세그먼트(15)들 사이에 고도의 정렬 정확도를 필요로 하고, 이에 따라 트랙 세그먼트(15)의 정렬을 조절하는 고도의 정밀하고 견고한 방법이 요구된다. 제1 플레이트(162)가 수직 병진 타워(44)에 부착된다. 마찬가지로, 제2 플레이트(164)가 하중 분배 조립체(166)에 의해 트랙 세그먼트(15)에 정합된다. 일 실시예에서, 하중 분배 조립체(166)는 2개 이상의 돌기(168) 및 협동하는 수용부(170)를 포함한다. 돌기(168)와 수용부(170) 간에 인터페이스는 제2 플레이트(164)와 트랙 세그먼트(15) 사이의 인터페이스의 견고성을 향상시키도록 구성된다. 이는 또한 캐리어(16)에 의해 생성되는 비대칭 하중 하에 있을 때에 트랙 세그먼트(15)의 비틀림을 방지하는 데에 일조한다.

복수 개의 잭 스크류(172) 및 록 너트(174)가 제1 플레이트(162)와 제2 플레이트(164) 사이에 배치된다. 잭 스크류(162)는 제1 플레이트(162)에 있는 복수 개의 나사식 홀(176) 내에 수용된다. 잭 스크류(172)의 대향 측은 제2 플레이트(164)의 협동하는 포켓(도시 생략) 내에 안착된다. 잭 스크류를 시계 반대 방향으로 회전시키면(오른 나사로 구성될 때에) 구동되는 잭 스크류(172) 둘레에 센터링되는 지점에서 제2 플레이트(164)가 제1 플레이트(162)로부터 강제 이동되게 된다. 복수 개의 잭 스크류(172)를 조절함으로써, 트랙 세그먼트(15)의 피치, 요(yaw), 및 롤(roll)이 조절될 수 있다. 복수 개의 하중 핀(178)이 정밀 조절 가능한 장착 조립체(160)에 인가되는 중량의 대부분을 지탱한다. 일단 복수 개의 잭 스크류(172)가 적절한 위치로 조절되면, 록 너트(174)를 조여서 잭 스크류(172)의 배향을 고정시킨다. 게다가, 복수 개의 하중 핀 너트(180)를 조여서 제1 플레이트(162)와 제2 플레이트(164)를 서로 고정된 관계로 당겨진 상태로 유지하고, 잭 스크류(172)를 포켓(도시 생략) 내에 안착된 상태로 유지한다. 분절도(degree of articulation)를 향상시키기 위하여, 하중 핀(178)은 하중 핀(178)보다 약간 큰 치수를 갖는 하중 핀 보어(182) 내에 배치된다. 이는 제2 플레이트(164)가 조절 중에 그 협동하는 트랙 세그먼트(15)와 함께 롤링, 피치, 및 요잉하게 한다.

도 21은 트랙 세그먼트(15)를 통해 전진할 때에 캐리어(16)의 추가 움직임을 제어하는 이송 시스템(10)의 선택적인 추가 특징을 도시한다. 이 실시예에서, 장착 레일(82)의 측면에 데이터 매트릭스(190)가 고정될 수 있다. 데이터 매트릭스(190)는 각각의 캐리어(16) 및 이송 시스템(10) 전반에 걸쳐 그 상대적인 위치를 특유하게 확인할 수 있는 특유의 2차원 색인을 포함한다. 이송 시스템(10)의 각 벨트 세그먼트(20)는 그 각자의 벨트 모터(94)에 의해 개별적으로 구동되기 때문에, 각 캐리어(16)는 시스템(10) 전반에 걸쳐서 독립적으로 예컨대 이동, 정지, 가속, 감속, 역전, 위치 설정될 수 있다. 적어도 하나의 협동하는 카메라 리더(도시 생략)와 함께 데이터 매트릭스(190)는 향상된 품질 제어 추적, 진단 특징, 및 처리 속도를 이송 시스템(10)에 제공한다. 제한 스위치에 의존하는 대신에, 정지 스위치 및 슬로우 스위치를 포함하도록, 데이터 매트릭스(190)는 인접한 캐리어(16)가 고정 상태에 있는 동안이라도 특별한 캐리어(16)를 재조절하게 한다. 캐리어(16)는 독립적으로 제어되는 벨트 모터(94)와 함께 데이터 매트릭스(190)의 사용에 의해 유휴 또는 비어있는 스테이션(12)을 통해 신속하게 전진될 수 있다. 움직임 제어의 향상 외에, 향상된 생산성, 품질 제어, 및 고장 수리가 각 캐리어(16)를 이송 시스템(10)을 통해 전진할 때에 특유하게 확인함으로써 달성된다. 데이터 매트릭스(190)를 사용하는 시스템(10)은 결함있는 캐리어(16) 또는 달리 제조 프로세스에서 조업 중단을 유발하거나 결함있는 최종 제품을 야기하는 캐리어(16)를 특유하게 확인하고 추적할 수 있다.

이하, 도 22 내지 도 26을 참조하여, 본 발명의 원리에 따른 플렉서블 이송 시스템(200)의 다른 예시적인 실시예를 설명한다. 이 실시예의 이송 시스템(200)은 많은 양태가 도 1 내지 도 21에 관하여 전술한 이송 시스템(10)과 유사하다. 따라서, 시스템들 간의 차이만을 아래에서 더 설명한다. 도 22는 도 3에 관하여 전술한 이송 시스템(10)과 유사한 이송 시스템(200)의 개략도를 도시한다. 그러나, 오버헤드 복귀 라인 대신에, 이송 시스템(200)은 급송 전방 라인(204)으로부터 측방향으로 이격되어 있고 이 실시예에서 캐리어(206)를 급송 전방 라인(204)의 시작점(208)을 향해 복귀시키도록 급송 전방 라인(204)에 대체로 평행하게 연장되는 선택적인 복귀 라인(202)을 포함한다. 구성요소들을 캐리어(206)에 로딩 및 언로딩하기 위한 다양한 스테이션(210), 캐리어(206)를 조립 라인에 대해 상승 및 하강시키기 위한 수직 병진 타워(212), 구성요소 급송 컨베이어(214), 지오 툴 트레이(216), 및 조립 작업을 수행하기 위한 로봇 조작기(218)를 비롯하여 이송 시스템(200)의 다양한 다른 양태는 전술한 이송 시스템(10)과 유사하다.

도 22에 도시된 바와 같이, 로봇에 의해 급송 전방 라인(204)으로부터 제거된 캐리어(206)를 보관하기 위하여 급송 전방 라인(204)의 종점에 있는 오프로드 스테이션(222) 근처에 보관 영역(220)이 제공될 수 있다. 위에서 대략적으로 설명된 바와 같이 캐리어(206)를 정비 또는 조절하기 위하여 정비 스테이션(224)이 또한 보관 영역(220) 근처에 제공될 수 있다.

도 23은 급송 전방 및 복귀 라인(202, 204) 모두에 사용되는 예시적인 트랙 세그먼트(230)를 도시한다. 트랙 세그먼트(230)는 트랙 세그먼트(230)를 따라 길이 방향으로 연장되는 상향 채널(234)을 획정하는 개방된 상부면을 갖는 세장형 트랙 하우징(232)을 포함한다. 적어도 하나의 선형 모터(236)가 트랙 세그먼트(230)를 따른 캐리어(206)의 이동을 제어하도록 각 트랙 세그먼트(230)의 채널(234) 내에 배치된다. 도시된 실시예에서, 3개의 선형 모터(236)가 트랙 세그먼트(230)의 채널(234) 내에 배치된다. 그러나, 각각의 트랙 세그먼트(230)가 대안적으로 원하는 바에 따라 채널(234) 내에 배치되는 단일의 선형 모터(236)만을 또는 다양한 다른 갯수의 선형 모터(236)를 포함할 수 있다는 것을 알 것이다. 트랙 세그먼트(230)에 사용될 수 있는 예시적인 선형 모터(236)는 매사추세츠주 데벤스 소재의 MagneMoton사로부터 입수 가능한 Quickstick HT2이다.

각각의 선형 모터(236)와 통신하는 제어기(238)가 각 선형 모터(236)의 작동을 제어하여 높은 정밀도로 그리고 복수 개의 트랙 세그먼트(230) 상에 지지되는 다른 캐리어(206)와 독립적으로 캐리어(206)를 트랙 세그먼트(230)를 따라 이동시킨다. 선형 모터(236)와 통신하는 단일의 제어기(238)가 도시되어 있지만, 각각의 선형 모터(236)는 대안적으로 이송 시스템(200)의 다른 특징부와 협동하여 특별한 선형 모터(236)의 작동을 제어하는 전용 제어기와 연통할 수 있다는 것을 알 것이다.

도 24 및 도 25는 트랙 세그먼트(230) 상에 지지되는, 본 실시예에 따른 예시적인 캐리어(206)를 도시한다. 이 실시예에서, 캐리어(206)는 복수 개의 휘일 조립체(242)가 커플링되는 세장형 장착 레일(240)을 포함한다. 도 1 내지 도 21에 관하여 전술한 캐리어(206)와 대체로 유사한 방식으로 복수 개의 라이저(244)가 장착 레일(240)의 상부면에 고정된다. 라이저(244)는 다시 하중 지탱면(248)과 조립체 구성요소를 상부에 지지하기 위한 적절한 고정구(250)를 갖는 횡방향 지지부(246)와 커플링된다. 도 25에 보이는 바와 같이, 트랙 하우징(232)은 대향 배치된 제1 및 제2 측벽(252, 254)과, 트랙 하우징(232)의 채널(234)을 획정하는 바닥벽(256)을 포함한다. 캐리어(206)의 휘일 조립체(256)는 휘일(258)이 제1 및 제2 측벽(252, 254)의 상부면(260, 262)과 결합되어 트랙 세그먼트(230)를 따른 캐리어(206)의 롤링 운동을 제공하도록 구성된다. 대체로 라이저(244)와 대향하게 장착 레일(240)의 하부면에 적어도 하나의 영구 자석(264)이 고정된다. 영구 자석(264)은 선형 모터(236)로부터 정해진 간격을 두고 캐리어(206)의 장착 레일(240) 상에 지지된다.

도 26은 도 24 및 도 25에 관하여 설명된 트랙 세그먼트(230)에 사용될 수 있는 캐리어(206a)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 휘일 조립체(240a)의 휘일(258a)은 트랙 세그먼트(230) 상에 캐리어(206a)의 정렬을 용이하게 하도록 트랙 하우징(232)의 측벽(252, 254)과 협동하는 반경 방향으로 외측을 향해 연장되는 원주 립(266)을 포함한다.

사용시에, 선형 모터(236)는 캐리어(206)를 복수 개의 트랙 세그먼트(230)를 따라 이동시키는 기동력을 제공하고 트랙 세그먼트(230)를 따라 원하는 지점에 캐리어(206)를 정확하게 위치 설정하기 위하여 캐리어(206) 상의 영구 자석(264)과 협동하는 자기장을 생성시키도록 구동된다. 유리하게는, 여기에 설명된 이송 시스템(200)은 조립 라인을 따라 이동하는 다른 캐리어(206)와 독립적으로 각 캐리어(206)를 실시간 제어하면서 조립 라인을 따라 조립 구성요소를 전달하는 빠르고 효율적인 방법을 제공한다. 더욱이, 선형 모터(236)는 트랙 세그먼트(230) 상에 지지되는 캐리어(206)의 안정성에 일조하는 충분한 억제력을 제공하도록 영구 자석과 협동한다. 캐리어(206)가 급송 전방 라인(204)의 트랙 세그먼트(230)를 따라 이동됨에 따라, 부품들이 추가될 수 있고 조립 작업이 도 1 내지 도 21의 이송 시스템(10)에 관하여 대체로 전술된 다양한 스테이션(210)에서 수행될 수 있다. 수직 병진 타워(212)가 전술한 바와 같은 지오 툴 트레이(216)에서 캐리어(206) 상에 지지되는 조립 구성요소를 배치시키도록 사용될 수 있지만, 선형 모터(236)는 구성요소를 지오 툴 트레이(216)로 하강시키는 수직 병진 타워(212)의 사용이 필요로 되지 않을 수 있는 트랙 세그먼트(230) 상에 캐리어(206)의 그러한 정확한 위치 설정을 제공한다.

급송 전방 라인(204)의 종점에서, 완성된 조립체가 하나 이상의 로봇(218)에 의해 캐리어(206)로부터 제거될 수 있다. 짐을 부린 캐리어(206)는 트랙 세그먼트(230)으로부터 제거되고 보관 영역(220)에 배치되며, 정비 스테이션(224)으로 보내지거나, 또는 급송 전방 라인(204)의 시작점(208)을 향해 다시 전달될 복귀 라인(202)으로 이동될 수 있다. 이 실시예에서, 복귀 트랙 세그먼트(230)는 도 23 내지 도 26에 관하여 전술한 급송 전방 트랙 세그먼트(230)와 구성이 유사하다. 보관 영역은 원하는 다양한 순서로 캐리어(206)를 급송 전방 라인(204) 및 복귀 라인(202)으로부터 추가 및 제거하는 것을 용이하게 함으로써, 캐리어(206)가 조립 요건의 변화에 맞도록 급송 전방 라인(204)의 시작점(208)으로 제공될 수 있다.

본 발명을 그 하나 이상의 실시예의 설명에 의해 예시하였고, 실시예들을 상당히 상세하게 설명하였지만, 그러한 상세에 대해 첨부된 청구범위의 범위를 한정하거나 어떠한 방식으로든 제한하도록 의도되지 않는다. 추가의 이점 및 변형이 당업자에게 쉽게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 광범위한 양태는 특정한 상세, 대표적인 장치 및 방법과, 도시되고 설명된 예시적인 예로 제한되지 않는다. 이에 따라, 출원인의 일반적인 발명의 개념의 범위 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 그러한 상세로부터 시작이 이루어질 수 있다.

Claims

플렉서블 이송 시스템으로서,
단부끼리 정렬되는 복수 개의 급송 전방 트랙 세그먼트; 및
상기 복수 개의 급송 전방 트랙 세그먼트를 따라 이동하도록 지지되는 적어도 하나의 캐리어
를 포함하고, 각각의 급송 전방 트랙 세그먼트는 급송 전방 트랙 세그먼트를 따라 길이 방향으로 연장되는 상향 채널을 획정하는 개방된 상부면을 갖고, 채널 내에 배치되는 관련된 캐리어 구동 부재를 가지며, 각각의 캐리어는 캐리어 구동 부재가 캐리어를 각자의 채널을 따라 이동시키도록 급송 전방 트랙 세그먼트의 각자의 캐리어 구동 부재와 협동하는 적어도 하나의 구동 결합 부재를 포함하고,
각각의 캐리어는 구동 결합 부재에 대향하게 배치되고 급송 전방 트랙 세그먼트 위에 조립체 구성요소들을 지지하도록 구성되는 지지 구조체를 포함하는 것인 플렉서블 이송 시스템.