靈活運(yùn)輸系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】靈活運(yùn)輸系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)主張對(duì)于2013年3月14日提交的第61/781，147號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)(待決)、2014年3月14日提交的第14/211，793號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)(待決)以及2014年3月14日提交的第14/211，572號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)(待決)的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容在此通過(guò)援引而整體并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明一般而言涉及材料處理系統(tǒng)，并且更具體地，涉及用于裝配線制造(assembly-line fabricat1n)的運(yùn)輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]用于裝配線制造的材料處理系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)成促進(jìn)由多個(gè)部件或子組合件(半成品)有效且快速地制造組合件。一個(gè)特別適合于這種材料處理系統(tǒng)的領(lǐng)域是汽車制造。例如，材料處理系統(tǒng)可以用于車輛鈑金體(sheet metal body)、傳動(dòng)系(power train)、底盤子組合件或者內(nèi)飾(trim)的裝配。材料處理系統(tǒng)還可以用于噴涂操作、焊接、粘合或其它傳統(tǒng)裝配操作。
[0005]—般而言，載體(即用于累積最終接合到車體的多個(gè)部件和子組合件的結(jié)構(gòu))行進(jìn)通過(guò)多個(gè)站。在每個(gè)站處，由多個(gè)機(jī)器人或技工可添加組件和/或執(zhí)行接合操作(例如，電阻焊接、粘接、螺柱焊等)。單個(gè)的組件或子組合件可以通過(guò)料匣(magazine)設(shè)置到不同站，該料匣將部件以一致的定向和足夠的頻率呈現(xiàn)給機(jī)器人或技工，以匹配裝配線的速度。無(wú)論在不連續(xù)的站處，或者與其它任務(wù)結(jié)合，多個(gè)幾何定向工具(“幾何工具”)可以用于在永久接合之前操縱部件與多個(gè)參考點(diǎn)精確對(duì)準(zhǔn)。
[0006]通常，載體可利用通用型轉(zhuǎn)移框架來(lái)運(yùn)輸。轉(zhuǎn)移框架可利用多種不同的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)(比如高架軌道系統(tǒng))進(jìn)行站到站的移動(dòng)，例如，可相對(duì)于站上升和下降。
[0007]傳統(tǒng)的運(yùn)輸系統(tǒng)具有多個(gè)缺點(diǎn)。例如，轉(zhuǎn)移框架和載體產(chǎn)生龐大的聯(lián)合組合件。在裝配線的終點(diǎn)，每個(gè)轉(zhuǎn)移框架和載體組合件必須返回到裝配線的起點(diǎn)處。這經(jīng)常涉及產(chǎn)生(dedicate)通常位于裝配線上方的回路，用以使空載體和框架返回。不幸的是，這個(gè)回路通常平分上部的天橋(catwalk)，并且因此阻止在一側(cè)的維護(hù)人員能夠安全地經(jīng)過(guò)到天橋的另一側(cè)。這大大地阻礙了裝備柜和高架(overhand)路線設(shè)施的故障檢測(cè)和進(jìn)入。
[0008]另外，每個(gè)框架和載體可以共同約束到高架式輸送機(jī)。因此，在一個(gè)站處的載體和框架不能相對(duì)于其它站處的載體和框架獨(dú)立地移動(dòng)。這導(dǎo)致缺乏靈活性，并且載體不能夠快速地穿過(guò)不必要的站。而且，載體必須以恒定的移動(dòng)和延遲模式移動(dòng)通過(guò)多個(gè)站。甚至當(dāng)加工完成時(shí)，在一個(gè)站正在進(jìn)行加工的載體和對(duì)應(yīng)的部件不能移動(dòng)，直到所有其它站都已經(jīng)完成了它們各自的任務(wù)。限位開關(guān)、慢速開關(guān)、以及停止開關(guān)控制作為一個(gè)集合單元的高架式輸送機(jī)。
[0009]因此，需要一種具有更高靈活性的改進(jìn)的非高架式運(yùn)輸系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明克服了迄今為止已知的、在沿著裝配線轉(zhuǎn)移組合件中使用的傳統(tǒng)運(yùn)輸系統(tǒng)的上述和其它缺點(diǎn)和弊端。雖然本發(fā)明將會(huì)結(jié)合某些實(shí)施例來(lái)描述，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。相反，本發(fā)明包括可被包括在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)與范圍內(nèi)的所有變形、改型和等價(jià)物。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，靈活運(yùn)輸系統(tǒng)包括多個(gè)前饋軌道段(feed-forwardtrack segment)以及至少一個(gè)被支撐以沿著前饋軌道段移動(dòng)的載體。每個(gè)前饋軌道段具有朝上的通道以及至少一個(gè)設(shè)置在通道內(nèi)的載體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。每個(gè)載體包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)接合構(gòu)件，該驅(qū)動(dòng)接合構(gòu)件與前饋軌道段的載體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件配合以沿著各個(gè)軌道段移動(dòng)載體。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，載體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件可以是在通道內(nèi)延伸的帶，而驅(qū)動(dòng)接合構(gòu)件可以是摩擦軌。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，載體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件可以是直線電機(jī)，而驅(qū)動(dòng)接合構(gòu)件可以是磁體。與每個(gè)載體相關(guān)的支撐結(jié)構(gòu)在前饋軌道段上方支撐裝配組件。
[0012]另一個(gè)方案，靈活運(yùn)輸系統(tǒng)還可包括多個(gè)返回軌道段(return track segment),這些返回軌道段端對(duì)端對(duì)準(zhǔn)并且與多個(gè)前饋軌道段間隔開。每個(gè)返回軌道段具有沿著返回軌道段縱向延伸的通道，以及至少一個(gè)設(shè)置在通道內(nèi)的載體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，載體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件可以是在通道內(nèi)延伸的帶。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，載體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件可是直線電機(jī)。返回軌道段的載體驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與在返回軌道段上接納的載體的驅(qū)動(dòng)接合構(gòu)件相配合，以沿著各個(gè)返回軌道段移動(dòng)載體。
[0013]根據(jù)本發(fā)明原理的上述和其它目的和優(yōu)點(diǎn)從其附圖和說(shuō)明書中將是顯而易見的。
【附圖說(shuō)明】
[0014]并入和組成說(shuō)明文件的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與上述本發(fā)明的整個(gè)說(shuō)明書以及以下給出的詳細(xì)說(shuō)明書一起，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。相似的附圖標(biāo)記在附圖部分的各個(gè)附圖中用于指代相似的特征。
[0015]圖1是包括根據(jù)本發(fā)明原理的示例性運(yùn)輸系統(tǒng)的裝配線的平面示意圖；
[0016]圖2是圖1的示例性運(yùn)輸系統(tǒng)的示意性正視圖；
[0017]圖3是圖1的運(yùn)輸系統(tǒng)的更詳細(xì)的俯視平面圖；
[0018]圖4是圖3的運(yùn)輸系統(tǒng)的俯視平面圖，其還包括天橋和高架式返回軌道；
[0019]圖5是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性載體的立體圖；
[0020]圖6是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性軌道段的立體圖；
[0021]圖7是沿線7-7截取的圖6軌道段的局部剖視圖；
[0022]圖8是圖7的軌道段的局部剖視圖，其還示出了與軌道段聯(lián)接的載體；
[0023]圖9是圖5的環(huán)繞區(qū)域的詳細(xì)視圖；
[0024]圖10是圖5的載體的端視圖，其還示出了輥?zhàn)拥臉?gòu)造；
[0025]圖11是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性組件放置站的立體圖；
[0026]圖12是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性幾何工具站的立體圖；
[0027]圖13是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性幾何工具站的俯視平面圖；
[0028]圖14是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性卸載站的立體圖；
[0029]圖15是圖14的卸載站的端視圖；
[0030]圖16是圖4的運(yùn)輸系統(tǒng)的側(cè)視圖，其示出了高架式返回軌道和天橋；
[0031]圖17是圖16的高架式返回軌道的放大側(cè)視圖；
[0032]圖18是圖16沿線18-18截取的局部剖視圖；
[0033]圖19是圖18的返回軌道的放大詳細(xì)視圖；
[0034]圖20是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性可調(diào)節(jié)安裝組合件的立體圖；
[0035]圖21是包括根據(jù)本發(fā)明原理的二維碼條帶的示例性載體的立體圖；
[0036]圖22是包括根據(jù)本發(fā)明原理的另一個(gè)示例性運(yùn)輸系統(tǒng)的裝配線的示意性俯視平面視圖；
[0037]圖23是圖22的運(yùn)輸系統(tǒng)的示例性軌道段的立體圖；
[0038]圖24是圖23的軌道段的立體圖，其示出了與軌道段聯(lián)接的另一個(gè)示例性載體；
[0039]圖25是圖24的軌道段和載體的局部剖視圖；
[0040]圖26是根據(jù)本發(fā)明原理的載體的另一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)視圖，該載體構(gòu)造成與圖25和圖25的軌道段一起使用。
【具體實(shí)施方式】
[0041]圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性、靈活的反向(inverted)運(yùn)輸系統(tǒng)10的示意性說(shuō)明。多個(gè)站12構(gòu)造成加工和裝配多個(gè)組件和子組件，比如車體。
[0042]系統(tǒng)10包括軌道14，軌道14在各個(gè)站12之間運(yùn)輸部件。載體16 (以下參照?qǐng)D5和圖9更具體地描述)與軌道14配合并充當(dāng)?shù)鬃?foundat1n)以接納不同部件和子組件。在線18的起點(diǎn)處引入載體16，并且通過(guò)多個(gè)帶段20 (以下參照?qǐng)D6-圖8更具體地描述)運(yùn)輸，這些帶段20設(shè)置在軌道14下方。可以觀察到，帶20的幾種構(gòu)造可提供可接受的結(jié)果。帶20的兩個(gè)重要設(shè)計(jì)特性包括抗伸長(zhǎng)性，以及在帶段20和載體16之間施加充足的摩擦力。例如，在運(yùn)輸載體16時(shí)，帶段20處于負(fù)載的情況中，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可以使用鋼加強(qiáng)的尼龍帶以抵抗伸長(zhǎng)。另外，某些實(shí)施例可利用具有槽的帶來(lái)增強(qiáng)帶段20與載體16之間的摩擦力，而其他實(shí)施例可使用模塑聚氨酯涂層或其它彈性化合物。在示例性系統(tǒng)10中，帶段20可被軌道段15完全包圍。應(yīng)該注意到，當(dāng)軌道14在附圖中被示出為連續(xù)的時(shí)，軌道實(shí)際上包括多個(gè)段，其中每個(gè)段獨(dú)立于鄰近段。載體16被各個(gè)帶段20朝向線22的終點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。
[0043]繼續(xù)參考圖1，將描述各個(gè)站12的一個(gè)可能構(gòu)造，即載體16在軌道段15和帶段20上經(jīng)過(guò)。在與軌道段15配合之后，載體16首次進(jìn)入組件放置站24，該站可包括第一放置站24a和第二放置站24b。多個(gè)進(jìn)料輸送機(jī)40使設(shè)置在軌道段15附近的各個(gè)車體(車身)組件和子組合件被保持、定向和前進(jìn)。多個(gè)機(jī)器人(以下將更具體地描述)可從進(jìn)料輸送機(jī)40抓取部件并且將這些部件放置在載體16上。載體16接著前進(jìn)到下一站12 (幾何工具28)，在此，載體16上的多個(gè)組件彼此對(duì)準(zhǔn)且初步接合在一起。載體16然后可前進(jìn)到下一個(gè)站12，即再定位工具(re-spot tool) 30o再定位工具30可施加由于幾何工具28中的障礙物或者因?yàn)闀r(shí)間限制而不能在幾何工具站28處施加的額外焊接點(diǎn)。載體16然后可行經(jīng)多個(gè)額外的站12，額外的站12可以包括粘接劑(adhesive bonding)、額外的幾何工具28、額外的組件放置站24、或者額外的再定位工具30。
[0044]當(dāng)載體16進(jìn)入幾何工具28時(shí)，軌道段15和帶段20下降到地面。這有效地將部件或子組件的重量轉(zhuǎn)移到幾何工具28自身并離開載體16。一旦部件的負(fù)載不再在載體16上，則幾何工具28和它的各個(gè)固定裝置可以操縱子組合件并將每個(gè)組件放置成彼此具有特定的幾何關(guān)系。當(dāng)載體16被降低到路徑之外時(shí)，在沒有干涉載體16的突出(project1n)的情況下，機(jī)器人能夠更容易地接近車身的各個(gè)表面。隨著軌道段15被降低，帶段20被放置到自由旋轉(zhuǎn)的(free-wheeling)構(gòu)造中，而內(nèi)部離合器使驅(qū)動(dòng)裝置與帶段20分離。載體16然后能夠首尾向(f