並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置
【課題】複合製品を組み立てるために構成要素の群が提供される、並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置を提供する。
【解決手段】移送システム１８を使用して、構成要素の群を、複数の同様のコンピュータ化された組立セル２０のうちの１つへと移送する。構成要素の群は、コンピュータ化された組立セルを使用して、複合製品内に自動的に組み込まれる。複合製品は次いで、組立セルのうちの１つから、コンピュータ化された試験セル２２へと移送され、そこで複合製品は、複合製品の正しい寸法および機能を保証するために試験される。複合製品は次いで、複合製品が欠陥を有する場合、移送システムによって、試験セルから部品棄却領域またはコンベヤ２４へと移送され、あるいは、複合製品が欠陥を有さない場合、自動ダンネージ装填システムまたは部品復帰システム２６へと移送される。
【解決手段】移送システム１８を使用して、構成要素の群を、複数の同様のコンピュータ化された組立セル２０のうちの１つへと移送する。構成要素の群は、コンピュータ化された組立セルを使用して、複合製品内に自動的に組み込まれる。複合製品は次いで、組立セルのうちの１つから、コンピュータ化された試験セル２２へと移送され、そこで複合製品は、複合製品の正しい寸法および機能を保証するために試験される。複合製品は次いで、複合製品が欠陥を有する場合、移送システムによって、試験セルから部品棄却領域またはコンベヤ２４へと移送され、あるいは、複合製品が欠陥を有さない場合、自動ダンネージ装填システムまたは部品復帰システム２６へと移送される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合製品を組み立てるための方法および装置に関し、特に、並列工程システムにおける複合製品の組立ての質および効率を高めるために、柔軟でプログラム可能な組立セルおよび試験セルを用いる、製造用製品を組み立てるための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の製造業界における、製品組立ての通例のやり方は、直列工程システムにおいて組立ラインを用いるものである。
直列工程システムは、複合製品の組立てを完成するために、連続的な個々の動作またはステーションを通して複合製品を移動させるものとして規定される。直列工程システムは、そのような製品の性質が複雑であり、したがって、製品上の様々な位置における様々な異なるサブコンポーネントおよび様々な個別の構成要素の組立てを必要とする場合に、より一層一般的である。
【０００３】
通常、組立ラインの直列工程は、複合製品を組立ラインに送達することから始まり、複合製品は次いで、組立ラインの移送システム内へと、自動または手動で装填される。
移送システムは、複合製品を組立ラインに沿って様々なワークステーションへと運び、様々な構成要素およびサブコンポーネントが、複合製品内に組み付けられる。
たとえば、直列で加工される機関シリンダヘッドの組立ラインでは、第１のワークステーションで点火プラグをシリンダヘッド内に設置することができ、点火プラグが設置された後に、移送システムは、シリンダヘッドを第２のワークステーションに運ぶことができ、そこで、シリンダヘッドの下側または反対側にさらなる構成要素を組み付けることができるように、シリンダヘッドを回転させることができる。
【０００４】
後続のワークステーションにおいて、シリンダヘッド内にシリンダヘッドバルブを設置することができ、次のワークステーションへの移動時に、シリンダヘッドを回転させて、その元の位置に戻すことができる。
次いで、後続のワークステーションは、シリンダヘッド内へのバルブスプリングの設置を担うことができる。
【０００５】
移送システムは、シリンダヘッドが完全に組み立てられるまで、シリンダヘッドをワークステーションからワークステーションへと運び続ける。組立ライン上のワークステーションの数は、シリンダヘッドまたは構成要素のタイプに応じて変えることができる。通常、ワークステーションの数は、およそ６つから８つの範囲であり、移送システムが、各ワークステーション内またはその付近を通過する。
【０００６】
ワークステーションおよび移送システムのタイミングは、そのような組立ラインにとって決定的に重要である。上記の例では、複合製品は、１つのワークステーションから次のワークステーションへと移動し、移送システムは、各ワークステーションで動作が実行されることを可能にするために、停止することができる。特定の作業を特定のワークステーションで完了するために、ある一定の時間を指定することもできる。
【０００７】
組立ラインは、製造業の歴史を通じて利用されてきたが、そのような組立ラインは、非効率的であるという問題を有する。たとえば、自動車業界における組立ラインは、通常、自動車の特定の構成要素専用であり、かつ自動車の指定の型用である。すなわち、そのような組立ラインは、自動車の任意の構成要素を製造するために使用することはできず、いくつかの指定の構成要素を構築するためにのみ使用することができる。
【０００８】
したがって、たとえば構成要素を使用する特定の型の自動車がもはや製造されないなど、特定の構成要素がもはや必要とされない場合、特定の組立ラインは、大きく設備再編しなければ使用することができない。したがって組立ラインは、設備再編または解体されなければならず、新しい組立ラインが設置されなければならない。これは当然、非常に時間およびコストがかかる作業であり、産業環境において望ましくないものである。
【０００９】
上述のように、そのような組立ラインは通常、各作業員を特定のワークステーションに、その特定のワークステーションでの動作を完了するための指定期間だけ提供するように、時間調整される。その特定のワークステーションにて、たとえば工具が破損する、移送システムが運転停止する、いくつかの構成要素に欠陥があるなど、もはや作業を実行することができないような問題が生じた場合、組立ライン全体を、問題が解決されるまで運転停止しなければならない。これが生じた場合、特定の製品の製造が中断され、その特定の組立ライン上で製造され、または組み立てられる製品の不足をもたらす。
そのような製品の不足は、別の組立ラインにおける不足を生み出し、それにより、別の組立ラインの運転停止が必要となるおそれがある。すなわち、製造施設は、組立ラインが故障または停止しても構成要素の十分な供給をもたらすことができるように、余剰の構成要素を生産することが多い。
【００１０】
組立ラインの動作におけるそのような不確実性は、構成要素の不足または余剰をもたらすことがある。構成要素の不足は、別の組立ラインの部品不足をもたらすおそれがあり、構成要素の余剰は、不必要な部品が生産され、それにより時間および金銭が浪費されることを意味することがある。いずれの状況も、産業環境において望ましくない、非効率性を生み出す。
最後に、組立ラインは、移送システム、ワークステーション、および作業員のための、十分な大きさの空間を提供するために、製造施設のかなり大きい面積に広がることが多い。製造施設内の床面積は、かなり高額である可能性があるので、特定の製品を生産するための床面積の大きさを減少させることが、常に望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
様々な異なる製品を生産することができ、必要とされるときに指定の数の構成要素を生産することができ、最小限の大きさの工場床面積を必要とする、複合製品を組み立てるための方法および装置を生み出すことが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を、前記複合製品を組み立てるための装填ステーションに提供するステップと、
前記サブコンポーネントの群および前記少なくとも１つの基体構成要素を、移送システムを使用して、少なくとも１つの同様のコンピュータ化された組立セルのうちの１つに自動的に移送するステップと、
前記サブコンポーネントの群および前記基体構成要素を、前記少なくとも１つのコンピュータ化された組立セルを使用して、前記複合製品内に自動的に組み付けるステップと、
前記複合製品を、前記移送システムを使用して、送達ステーションへと自動的に移送するステップとを含むことを特徴としている。
【００１３】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項１に記載の方法において、前記移送システムを使用して、前記複合製品を、前記少なくとも１つの組立セルから少なくとも１つの同様のコンピュータ化された試験セルのうちの１つへと、自動的に移送するステップと、
前記複合製品の正しい組立機能性を保証するために、前記複合製品を、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル内で自動的に試験するステップとをさらに含むことを特徴としている。
【００１４】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項３に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項２に記載の方法において、一群のサブコンポーネントおよび少なくとも１つの基体構成要素を提供する前記ステップが、前記サブコンポーネントおよび前記少なくとも１つの基体構成要素を、前記移送システム内へと手動で装填するステップをさらに含むことを特徴としている。
【００１５】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項４に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項２に記載の方法において、サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を提供する前記ステップが、
前記少なくとも１つの基体構成要素を前記移送システムに供給するための、部品送達システムと、
キットコンテナ内の前記サブコンポーネントを供給するためのキット送達システムを、前記移送システムに提供するステップとをさらに含むことを特徴としている。
【００１６】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項５に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項４に記載の方法において、部品送達システムを提供する前記ステップが、前記少なくとも１つの基体構成要素を前記移送システムに送達するための、コンベヤを提供するステップをさらに含むことを特徴としている。
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項６に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項５に記載の方法において、キットコンテナ内の前記サブコンポーネントを供給するための、キット送達システムを提供する前記ステップが、
少なくとも１つのキット組立セルを使用して、前記サブコンポーネントを前記キットコンテナ内に自動的に組み付けるステップと、
前記キットコンテナを前記移送システムに送達するための、コンベヤを提供するステップとをさらに含むことを特徴としている。
【００１７】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項７に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項４に記載の方法において、部品送達システムを提供するための前記ステップが、内部に前記サブコンポーネントが組み付けられた前記キットコンテナを、前記移送システムに送達するためのコンベヤを提供するステップをさらに含むことを特徴としている。
【００１８】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項８に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項４に記載の方法において、前記サブコンポーネントの群および前記少なくとも１つの基体構成要素を移送する前記ステップが、前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記複数の組立セル、および前記少なくとも１つの試験セルへと、またはそこから送達するための、オーバーヘッドガントリシステムを提供するステップをさらに含むことを特徴としている。
【００１９】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項９に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項４に記載の方法において、前記サブコンポーネントの群および前記少なくとも１つの基体構成要素を移送する前記ステップが、前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記複数の組立セル、前記少なくとも１つの試験セル、および前記送達ステーションへと、またはそこから自動的に移送するステップのために、コンピュータ化されたロボットアームを提供するステップをさらに含むことを特徴としている。
【００２０】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１０に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項４に記載の方法において、前記複数のコンピュータ化された組立セルのうちの１つの中で、前記少なくとも１つの基体構成要素を所望の向きで回転させるために、前記少なくとも１つの基体構成要素を転回固定具内に固定するステップと、
前記複数のコンピュータ化された組立セル内に、前記キットコンテナを配置するステップとをさらに含むことを特徴としている。
【００２１】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１１に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項２に記載の方法において、前記複合製品を形成するために、前記サブコンポーネントを組み立てるための適当な工具を、前記少なくとも１つの基体構成要素に自動的に提供するために、コンピュータ化された工具変更装置を前記コンピュータ化された各組立セル内に提供するステップと、
前記少なくとも１つの基体構成要素と前記適当な工具との間に、３軸の直線運動を提供するステップとをさらに含むことを特徴としている。
【００２２】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１２に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項２に記載の方法において、前記複合製品を所望の向きで回転させるために、前記複合製品を、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル内の転回固定具内に固定するステップと、
前記複合製品を試験するための適当な試験工具を自動的に提供するために、コンピュータ化された試験工具変更装置を前記少なくとも１つの各試験セル内に提供するステップと、
前記複合製品と前記適当な試験工具との間に、３軸の直線運動を提供するステップとをさらに含むことを特徴としている。
【００２３】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１３に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、前記複合製品を組み立てるために必要とされる、一群のサブコンポーネントおよび少なくとも１つの基体構成要素を提供するための、装填ステーションと、
前記複合製品を形成するために、前記サブコンポーネントを前記基体構成要素に自動的に組み付けるための、複数のコンピュータ化された組立セルと、
前記複合製品が組み立てられた後に、前記複合製品を受け取るための送達ステーションと、
前記サブコンポーネント、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記複数の組立セル、および前記送達ステーションへと、またはそこから移送するための移送システムとを備えることを特徴としている。
【００２４】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１４に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１３に記載の装置において、前記複合製品の正しい組立機能性を保証するために前記複合製品を自動的に試験するための、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セルをさらに備えることを特徴としている。
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１５に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記装填ステーションが、前記サブコンポーネントおよび前記基体構成要素を前記移送システム内に手動で装填するステップをさらに含むことを特徴としている。
【００２５】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１６に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記装填ステーションが、
前記少なくとも１つの基体構成要素を前記移送システムに送達するための、部品送達システムと、
前記サブコンポーネントを内部に有するキットコンテナを、前記移送システムに送達するためのキット送達システムとをさらに備えることを特徴としている。
【００２６】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１７に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記部品送達システムが、前記少なくとも１つの基体構成要素を、前記移送システムに送達するためのコンベヤをさらに備えることを特徴としている。
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１８に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記キット送達システムが、前記キットコンテナを前記移送システムに送達するためのコンベヤをさらに備えることを特徴としている。
【００２７】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１９に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記キット送達システムが、
前記サブコンポーネントを受け、前記キットコンテナ内に組み付けるための自動キット組立セルと、
前記キットコンテナを前記移送システムに送達するためのコンベヤとをさらに備えることを特徴としている。
【００２８】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２０に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記移送システムが、
前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記コンピュータ化された組立セル、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル、および前記送達ステーションから自動的に拾い、またそこに自動的に配置するための、コンピュータ化されたオーバーヘッドガントリシステムをさらに備えることを特徴としている。
【００２９】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２１に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記移送システムが、前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記自動組立セル、前記少なくとも１つの自動試験セル、および前記送達ステーションから自動的に拾い、またそこに自動的に配置するための、コンピュータ化されたロボットアームをさらに備えることを特徴としている。
【００３０】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２２に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記コンピュータ化された組立セルがそれぞれ、
前記サブコンポーネントを前記少なくとも１つの基体構成要素に組み付けるために、前記少なくとも１つの基体構成要素を固定し、所望の向きで回転させるための、前記各組立セル内に取り付けられた転回固定具と、
前記キットコンテナを受けるための、前記コンピュータ化された各組立セル内のキットコンテナ固定具と、
前記キットコンテナ内の、前記サブコンポーネントを組み立てるための適当な工具を、前記少なくとも１つの基体構成要素に自動的に提供するための、前記各組立セル内のコンピュータ化された工具変更装置と、
３軸の直線運動で互いに相対的に動かすことができる、前記転回固定具および前記コンピュータ化された工具変更装置とをさらに備えることを特徴としている。
【００３１】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２３に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記コンピュータ化された前記少なくとも１つの組立セルがそれぞれ、
前記複合製品を試験するために、前記複合製品を固定し所望の向きで回転させるための、前記少なくとも１つの各自動試験セル内に取り付けられた転回固定具と、
前記複合製品を試験するための適当な試験工具を自動的に提供するための、前記少なくとも１つの試験セル内のコンピュータ化された試験工具変更装置と、
３軸の直線運動で互いに相対的に動かすことができる、前記転回固定具および前記適当な試験工具とをさらに備えることを特徴としている。
【００３２】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２４に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項２０に記載の装置において、架台に連結された、前記転回固定具とキットコンテナ固定具とを有する架台と、
前記架台を摺動可能に受けるための１対のレールとをさらに備え、前記レールが、前記組立セルへと、またそこから延び、前記架台が、前記組立セルの外側に前記架台がある非装填位置と、前記組立セルの内側に前記架台がある装填位置との間で動くことを特徴としている。
【００３３】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２５に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１３に記載の装置において、前記送達ステーションが、
欠陥のある前記複合製品を受け取るための、前記送達ステーション内の第１の領域と、
欠陥のない前記複合製品を受け取るための、前記送達ステーション内の第２の領域とをさらに備えることを特徴としている。
【００３４】
本発明は、並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置を提供し、この方法は、複合製品を組み立てるために、サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を、装填ステーションに提供することを含む。
サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素は、移送システムを使用して、複数の同様のコンピュータ化された組立セルのうちの１つへと自動的に移送される。
【００３５】
サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素は、複数の同様のコンピュータ化された組立セルのうちの１つを使用して、複合製品内に自動的に組み込まれる。
複合製品は、移送システムを使用して、複数の同様のコンピュータ化された組立セルのうちの１つから、少なくとも１つのコンピュータ化された試験セルへと、自動的に移送される。
【００３６】
複合製品は、複合製品の正しい組立機能性を保証するために、少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル内で自動的に試験される。
複合製品は、移送システムを使用して、送達ステーションへと自動的に移動される。
サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を提供するステップは、少なくとも１つの基体構成要素を移送システムに供給するための、部品送達システムを提供するステップをさらに含むことができる。キットコンテナ内のサブコンポーネントを移送システムに供給するために、キット送達システムを提供することもできる。
【００３７】
部品送達システムを提供するためのステップは、少なくとも１つの基体構成要素を移送システムに送達するためのコンベヤを提供することを、さらに含むことができる。
キットコンテナ内のサブコンポーネントを供給するための、キット送達システムを提供するステップは、少なくとも１つのキット組立セルを使用してサブコンポーネントをキットコンテナ内に自動的に組み付けるステップを、さらに提供することができる。キットコンテナを移送システムに送達するための、コンベヤを提供することもできる。
【００３８】
部品送達システムを提供するステップはまた、サブコンポーネントを内部に備えるキットコンテナを移送システムに送達するための、コンベヤを提供するステップをさらに含む。
サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を移送するステップは、キットコンテナ、少なくとも１つの基体構成要素、および複合製品を、装填ステーション、複数の組立セル、少なくとも１つの試験セル、および送達ステーションへと、またそこから移送するための、オーバーヘッドガントリシステムを提供するステップを、さらに提供することができる。
【００３９】
サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を移送するステップは、代替実施形態において、キットコンテナ、少なくとも１つの基体構成要素、複合製品を、装填ステーション、複数の組立セル、少なくとも１つの試験セル、および送達ステーションへと、またそこから自動的に移送するための、コンピュータ化されたロボットアームを提供することができる。
【００４０】
本発明の方法はまた、複数のコンピュータ化された組立セルのうちの１つの中の転回固定具の内部に、少なくとも１つの基体構成要素を固定することを含むことができる。
さらに、この方法は、複数のコンピュータ化された組立セルのうちの１つの中に、キットコンテナを配置することを含むことができる。
本発明の方法はまた、複合製品を形成するために少なくとも１つの基体構成要素にサブコンポーネントを組み付けるための、適当な工具を自動的に提供するために、コンピュータ化された工具変更装置をコンピュータ化された各組立セル内に提供することを、含むことができる。この方法はまた、少なくとも１つの基体構成要素と適当な工具との間に、３軸の直線運動を提供することを含む。
【００４１】
さらに、本発明の方法は、複合製品を所望の向きで回転させるために、転回固定具および少なくとも１つのコンピュータ化された試験セルの中に、複合製品を固定することを含むことができる。この方法は、複合製品を試験するための適当な試験工具を自動的に提供するために、コンピュータ化された試験工具変更装置を、少なくとも１つの各試験セル内に提供することを含むことができる。
【００４２】
複合製品と適当な試験工具との間に、３軸の直線運動を提供することができる。
並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための、本発明の装置は、複合製品を組み立てるために必要とされる、サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を提供するための、装填ステーションを含むことができる。
複数のコンピュータ化された組立セルは、複合製品を形成するために、基体構成要素にサブコンポーネントを自動的に組み付ける。少なくとも１つのコンピュータ化された試験セルは、複合製品の正しい組立機能性に関して、複合製品を自動的に試験する。
【００４３】
送達ステーションは、複合製品が試験された後に、複合製品を受け取る。
移送システムは、サブコンポーネント、少なくとも１つの基体構成要素、および複合製品を、装填ステーション、複数の組立セル、少なくとも１つの試験セル、および送達ステーションへと、またはそこから移送する。
本発明の装置の装填ステーションは、少なくとも１つの基体構成要素を移送システムに送達するための、部品送達システムをさらに備えることができる。キット送達システムは、サブコンポーネントを内部に有するキットコンテナを、移送システムに送達する。本発明の装置の部品送達システムは、少なくとも１つの基体構成要素を移送システムに送達するための、コンベヤを備えることができる。本発明の装置のキット送達システムは、キットコンテナを移送システムに送達するためのコンベヤを、さらに提供することができる。
【００４４】
キット送達システムはまた、サブコンポーネントを受け取りキットコンテナ内に組み付けるための、自動キット組立セルを提供することができる。コンベヤは、キットコンテナを移送システムに送達する。
本発明の装置の移送システムは、キットコンテナ、少なくとも１つの基体構成要素、および複合製品を、装填ステーション、コンピュータ化された組立セル、少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル、および送達ステーションから自動的に拾い、またそこに配置するための、コンピュータ化されたオーバーヘッドガントリシステムをさらに提供する。
【００４５】
代替形態では、移送システムは、キットコンテナ、少なくとも１つの基体構成要素、および複合製品を、装填ステーション、コンピュータ化された組立セル、少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル、および送達ステーションから自動的に拾い、またそこに配置するための、コンピュータ化されたロボットアームを備えることができる。
本発明の装置のコンピュータ化された組立セルは、少なくとも１つの基体構成要素にサブコンポーネントを組み付けるために、少なくとも１つの基体構成要素を固定し所望の向きで回転させるための、各組立セル内に取り付けられた転回固定具を備えることができる。コンピュータ化された各組立セルキットコンテナ固定具は、キットコンテナを受ける。
【００４６】
各組立セル内の、コンピュータ化された工具変更装置は、キットコンテナ内のサブコンポーネントを少なくとも１つの基体構成要素に組み付けるための、適当な工具を自動的に提供する。転回固定具およびコンピュータ化された工具変更装置は、３軸の直線運動で互いに相対的に動かすことができる。
本発明の装置の少なくとも１つのコンピュータ化された試験セルは、複合製品を試験するために、複合製品を固定し所望の向きで回転させるための、少なくとも１つの各自動試験セル内に取り付けられた転回固定具をさらに提供する。少なくとも１つの試験セル内の、コンピュータ化された試験工具変更装置は、複合製品を試験するための適当な試験工具を、自動的に提供する。転回固定具および適当な試験工具は、３軸の直線運動で互いに相対的に動かすことができる。
【００４７】
本発明の装置の送達ステーションは、欠陥を有する複合製品を受け取るための、送達ステーション内の第１の領域をさらに提供することができる。送達ステーション内の第２の領域は、欠陥を有さない複合製品を受け取る。
本発明の装置の組立セルおよび試験セルは、架台に連結された転回固定具とキットコンテナ固定具とを有する、架台をさらに提供することができる。１対のレールは、架台を摺動可能に受け、レールは、組立セルおよび試験セルへと、またそこから延び、架台は、組立セルおよび試験セルの外側に架台がある非装填位置と、組立セルおよび試験セルの内部に架台がある装填位置との間で移動する。
以下の詳細な説明および図面を参照することにより、本発明の様々な別の用途がより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図面を参照しながら、本発明をここで、開示される実施形態を参照しながら詳細に説明する。
図３〜図１４は、本発明の並列工程システムにおいて複合製品１２を組み立てるための、方法および装置１０を示す。複合製品１２を組み立てるための方法および装置１０は、本発明の装置１０に必要な構成要素を送達する部品送達システム１４およびキット送達システム１６を有する、装填ステーション１３を提供する。オーバーヘッドガントリまたはロボットシステムを含むことができるが、それらに限定されない移送システム１８が、装置１０の長さ方向にわたって延び、装填ステーション１３の部品送達システム１４およびキット送達システム１６から構成要素を個別に拾い、同様のコンピュータ化された複数の組立セルまたはワークステーション２０のうちの１つへと運ぶ。あるいは、組立セル２０内への構成要素の装填および取出しを、手動で行うことができる。
【００４９】
コンピュータ化された各組立セル２０は、実質的に同様であり、複合製品１２を形成するために様々な構成要素を自動的に組み立てる。組立セル２０は、同様であり、同じ動作を実行するので、本発明の方法および装置１０は、並列工程システムと呼ばれる。組立セル２０のうちの１つにおいて複合製品１２の組立てが完了すると、移送システム１８は、複合製品１２を、組立セル２０からコンピュータ化された試験セルまたはワークステーション２２に移送する。あるいは、試験セル２２内への複合製品１２の装填および取出しもまた、手動で行うことができる。
【００５０】
複合製品１２は、自動的に試験され、移送システム１８は、複合製品１２を送達ステーション２３に送達する。
送達ステーション２３は、複合製品１２に欠陥がある部品棄却領域またはコンベヤ２４、あるいは、複合製品１２に欠陥がない自動の部品ダンネージ装填システムまたは部品復帰システム２６を有する。
【００５１】
本発明の並列工程システムにおいて複合製品１２を組み立てるための方法および装置１０は、自動車機関のシリンダヘッドの組立ておよび試験のために設計される。ただし、本発明は、この応用例に限定されるのではなく、本発明は、自動車の変速機室、自動車機関のピストンおよびロッドアセンブリ、自動車機関のピストン挿入部、様々な非自動車用の複合製品、ある程度の危険または危険性を伴うことがある応用例、ならびに清浄な環境を必要とする応用例など、別の複合製品（図示せず）の組立ておよび試験に利用することができる。本明細書では、本出願人らは、シリンダヘッドを複合製品１２と呼ぶ。
【００５２】
本発明の効率性を高めるために、並列工程システムにおいて複合製品１２を組み立てるための方法および装置１０は、本発明で必要とされる工場床面積の大きさを減少させるように、かなり狭い間隔の直線状の編成で構築される。ただし、本発明は、直線状に限定されるのではなく、組立セル２０を、実質的に並列関係で配置することができ、または装置１０を、実質的に円形または矩形構成で構成することができることに留意されたい。
【００５３】
装置１０が直線状編成である場合、移送システム１８は、図３、図１１、および図１２に示すように、装置１０の一端部から他端部へと延びる、コンピュータ化されたオーバーヘッドガントリコンベヤ１９を備えることができる。オーバーヘッドガントリコンベヤ１９は、複数の垂直支持ビーム３４の使用により、製造施設の床から上向きに延びる。垂直支持ビーム３４から、水平の支持ビームまたは案内レール３６が延び、それに連結される。
【００５４】
移送システム１８のオーバーヘッドガントリコンベヤ１９は、垂直方向では独立して動くが水平方向では案内レール３６に沿って共に動く、１対の独立アーム３８を有する。
オーバーヘッドガントリコンベヤ１９のアーム３８は、様々な構成要素および部品を拾い、動かし、特定の位置に配置する能力をアーム３８にもたらすための、アーム３８の端部上に形成された工具機構４０を有する。
【００５５】
移送システム１８のオーバーヘッドガントリコンベヤ１９は、ある構成要素を装置１０上でいつどこに動かさなければならないかを決定する際に、組立セル２０および試験セル２２からの通信に応答することができるという点で、自動化およびコンピュータ化することができる。
別の実施形態では、移送システム１８は、図１３に示すように、コンピュータ化されたロボットシステム３９を備えることができる。製造施設の床から上向きに延びる複数の垂直支持ビーム４５'によって支持される、案内レール４３上に、ロボットアーム４１が取り付けられる。
【００５６】
ロボットアーム４１は、案内レール４３に沿って直線状に動き、様々な構成要素および部品を拾い、装置１０に沿った様々な位置に配置するように、いくつかの軸において回転することができる。ロボットアーム４１の、いくつかの軸において動く能力により、装置１０のワークステーション２０、２２を、図示のような実質的に矩形または楕円形構成で形成することが可能になる。
【００５７】
複合製品１２を構築するために必要な構成要素を、装置１０の開始部に提供するために、装填ステーション１３は、図３〜図１３に見られるように、必要な構成要素を装置１０の開始部に供給する部品送達システム１４およびキット送達システム１６を備える。
部品送達システム１４およびキット送達システム１６は、製造施設の１つの領域から装置１０へと延び、したがって製造施設の１つの領域から装置１０へと必要な構成要素を運ぶ、部品およびキット送達コンベヤ４５を備えることができ、または必要な構成要素を、装置１０にて、部品送達システム１４およびキット送達システム１６上に手動で装填することができる。ただし、部品およびキット送達コンベヤ４５は、本発明に理想的に適合させられるが、本発明の部品送達システム１４およびキット送達システム１６は、部品およびキット送達コンベヤ４５に限定されないことに留意されたい。たとえばまた、部品送達システム１４およびキット送達システム１６のための、自動案内される車両システム（図示せず）も予想される。
【００５８】
部品送達システム１４は、機械加工された基体構成要素２５を装置１０に供給し、キット送達システム１６は、複数のサブコンポーネント２７を収容するキットコンテナ２８を、装置１０に供給する。
キットコンテナ２８は、基体構成要素２５を複合製品１２内に正しく組み付けるために必要な、すべてのサブコンポーネント２７を収容する。たとえば、シリンダヘッドアセンブリキットでは、キットコンテナ２８内のサブコンポーネント２７は、バルブスプリング、バルブシール、バルブリテイナおよびキー、点火プラグ、ならびにリフタを含むことがあり、基体構成要素２５は、シリンダヘッドからなることがある。
【００５９】
キットコンテナ２８は、第三者供給業者が組み立てることができ、あるいは、キットコンテナ２８は、さらなる実施形態において説明されるように、装置１０に一体化された自動キット装備セルまたはワークステーション８２によって完成させることができる。本発明は、列挙されたキットコンテナ２８内のサブコンポーネント２７に限定されるのではなく、本発明は、複合製品１２を組み立てるために必要とされる、任意の数のサブコンポーネントを備えることができることに留意されたい。一代替実施形態では、サブコンポーネント２７および基体構成要素２５は、部品シュートによって組立セル２０内に直接供給することができる。
【００６０】
基体構成要素２５およびキットコンテナ２８を、組立セル２０内に装填するために、基体構成要素２５およびキットコンテナ２８は、移送システム１８によって、３つの別個の組立セル２０のうちの１つに移送される。３つの組立セル２０が図面に示されるが、本発明は３つの組立セル２０に限定されるのではなく、装置１０の所望の生産量に応じて、任意の数の組立セル２０を使用することができることに留意されたい。
【００６１】
移送システム１８が、オーバーヘッドガントリコンベヤ１９である場合、オーバーヘッドガントリコンベヤ１９上のアーム３８は、オーバーヘッドガントリコンベヤ１９のアーム３８の端部上に取り付けられた工具機構４０を使用して、部品送達システム１４およびキット送達システム１６からの基体構成要素２５またはキットコンテナ２８に係合するように、独立して垂直方向下向きに動く。
【００６２】
次に、アーム３８は、部品送達システム１４およびキット送達システム１６からの、複合製品１２およびキットコンテナ２８を持ち上げ、複合製品１２およびキットコンテナ２８を、オーバーヘッドガントリコンベヤ１９によって、共に横方向に所望の組立セル２０へと移送する。
アーム３８は、独立して、基体構成要素２５およびキットコンテナ２８を組立セル２０内に降ろす。
【００６３】
基体構成要素２５およびキットコンテナ２８が、組立セル２０内に配置されると、オーバーヘッドガントリコンベヤ１９のアーム３８は、持ち上げられ、組立セル２０から離して動かされ、それにより、キットコンテナ２８内のサブコンポーネント２７および基体構成要素２５を複合製品１２内に組み付ける動作を、組立セル２０が開始することを可能にする。
【００６４】
基体構成要素２５およびキットコンテナ２８内のサブコンポーネント２７を複合製品１２内に組み付けるために、各組立セル２０は、互いに実質的に同様であり、すなわち複合製品１２は、組立セル２０のうちの１つによって完全に組み立てられる。
本発明の組立セル２０は、それらがいくつかの個別の機械加工および動作を実行するという点で、有利である。たとえば、シリンダヘッドなど複合製品１２の組立てにおいて、直列工程を利用する従来の組立ラインは、図１および図２に見られるように、点火プラグ設置動作１００、シリンダヘッド転回動作１０２、シリンダヘッドバルブ装填動作１０４、およびシリンダヘッドバルブキーアップ動作１０６を含めた動作を伴う。
【００６５】
こうした従来の動作はそれぞれ、上述のように、それらの各動作を完了するために個別の機械およびワークステーションを必要とする。
本発明の組立セル２０は、複合製品１２を組み立てるために必要な上記動作および機器のすべてを、１つの個別の組立セル２０内に組み合わせる。
組立セル２０は、図２〜図７に見られるように、組立セル２０が動作している間に誰かが組立セル２０内に入ることを禁止するための保護パネル４２および相互係止ドア４４を備える、実質的に矩形の構造を有する。
【００６６】
本発明の組立セル２０は、自立式であり独立に支持されるので、組立セル２０は、フォークリフト（図示せず）またはオーバーヘッドクレーン（図示せず）を使用して、自由に動かすことができる。組立セル２０がその所望の位置についた後に、従来の係留締結具４６を使用して、組立セル２０を製造施設の床に係留することができる。組立セル２０の操縦性は、本発明の装置１０を、従来の組立ラインと比べて最小限の努力で動かし再構成することができるという点で、本発明にさらなる柔軟性をもたらす。
【００６７】
上述のように、基体構成要素２５を、移送システム１８によって組立セル２０内に配置することができ、基体構成要素２５は、転回固定具４８によって空気圧で締め付けられる。
転回固定具４８は、基体構成要素２５を保持し、基体構成要素２５を何らかの所望の向きに位置決めするように、基体構成要素２５が３６０°回転することを可能にする。
【００６８】
サーボ駆動される「アルファ軸５０」が、転回固定具４８に連結され、転回固定具４８の動力回転をもたらす。
キットコンテナ２８が組立セル２０内に配置されるとき、移送システム１８は、キットコンテナ２８を、組立セル２０内でプラットホーム５４に固定されたテーブル５２上に配置する。
【００６９】
テーブル５２は、キットコンテナ２８を適正な位置に配置および保持するために、座ぐり縁部またはロケータを有することができる。
キットコンテナ２８内のすべてのサブコンポーネント２７を基体構成要素２５に組み付けるために、組立セル２０は、３次元の運動である直線運動ならびに回転運動を提供する。
【００７０】
上記のように、基体構成要素２５を保持するための転回固定具４８は、基体構成要素２５の回転運動をもたらす。転回固定具４８は、キットコンテナ２８を保持するためのテーブル５２を支持する、同一のプラットホーム５４上に取り付けられる。
プラットホーム５４は、基体構成要素２５およびキットコンテナ２８の直線的な「Ｘ」軸運動をもたらす、サーボ駆動される第１のラックピニオンギア５６上に取り付けられる。
【００７１】
サーボ駆動される「Ｘ」軸ラックピニオンギア５６は、組立セル２０の基体上に取り付けられる。
サーボ駆動される第２のラックピニオンギア５８もまた、組立セル２０の１つの側部に沿って取り付けられ、組立セル２０を長さ方向に横切る「Ｙ」軸運動をもたらす。
サーボ駆動される、２つの「Ｚ１」および「Ｚ２」軸垂直ボールねじ摺動部６０が、Ｙ軸に連結される。
【００７２】
「Ｚ１」および「Ｚ２」垂直ボールねじ摺動部６０は、サーボ駆動される「Ｙ」軸ラックピニオンギア５８に対する、上下または垂直の運動をもたらす。
サーボ駆動される「Ｚ１」および「Ｚ２」軸垂直ボールねじ摺動部６０の端部は、特定の組立て動作を実行するためのいくつかの工具６４を収容する、迅速変更工具機構ヘッド６２を有する。
【００７３】
迅速変更工具機構ヘッド６２は、サーボ駆動される「Ｚ１」および「Ｚ２」軸垂直ボールねじ摺動部６０上で、別の工具機構ヘッド６６が使用されることを可能にする。
別の工具機構ヘッド６６を使用するために、自動の８位置工具変更装置６８が、組立セル２０の基体に取り付けられている。工具変更装置６８の８つの位置はそれぞれ、組立工程中に収容されるべき別々の工具機構ヘッド６６を提供する。
【００７４】
各迅速変更工具機構ヘッド６６は、複合製品１２を形成するために、キットコンテナ２８内のサブコンポーネント２７と基体構成要素２５との別々の異なる組立動作を完了するための、分離された工具機構を提供する。
「Ｙ」軸ラックピニオンは、「Ｚ１」および「Ｚ２」軸ボールねじ摺動部６０が工具機構ヘッド６２、６６を交換するために、適当な位置にある所望の工具機構ヘッド６２、６６上を移動するための能力を有する。
【００７５】
複合製品１２を形成するために必要な組立動作を、組立セル２０に実行させるために、プログラム可能な制御装置７６が、組立セル２０の側部上に取り付けられる。
組立セル２０のプログラム可能な制御装置７６は、サブコンポーネント２７および基体構成要素２５が複合製品１２内に正しく組み付けられることを保証するために、適切な工具機構ヘッド６２、６６および工具６４が使用されることと、適切な運動が工具６４で行われることとを保証するように、サーボ駆動装置５０、５６、５８、６０と工具変更装置６８との間に電子通信をもたらす。
【００７６】
複合製品１２が正しく組み立てられることを保証するために、試験セル２２が、さらに移送システム１８に沿って、最後の組立セル２０に隣接して配置される。
図３、図１１、および図１２には、単一の試験セル２２を示すが、本発明は単一の試験セル２２に限定されるのではなく、装置１０の所望のスループットに応じて、任意の数の試験セル２２（たとえば図１３の２つの試験セル２２）を使用することができることに留意されたい。
【００７７】
一代替実施形態では、試験セル２２を、組立セル２０内に一体化することもできる。図８および図９に見られるように、試験セル２２が動作している間にいかなる人が入ることも禁止するための保護パネル４２および相互係止ドア４４を備える、実質的に矩形の構成を試験セル２２が有するという点で、試験セル２２は、組立セル２０と同様に構築される。
【００７８】
試験セル２２は、組み立てられた複合製品１２を試験セル２２内で受けるための、組立セル２０内に設けられたものと同様の転回固定具４８を有する。すなわち、転回固定具４８は、複合製品１２を空気圧で締め付け、サーボ駆動される「アルファ軸」５０は、組み立てられた複合製品１２のすべての領域にアクセスするために、組み立てられた複合製品１２の３６０°の回転をもたらす。
【００７９】
転回固定具４８は、組み立てられた複合製品１２の運動をもたらすために、組立セル２０と同様に、サーボ駆動される「Ｘ」軸ラックピニオンギア５６上に取り付けられる。
組立セル２０内で同様に使用されるような、サーボ駆動される「Ｙ」軸ラックピニオンギア５８が、組み立てられた複合製品１２を自動的に試験するために、試験セル２２の一方の側部に沿って取り付けられる。
【００８０】
サーボ駆動される単一の「Ｚ」軸ボールねじ摺動部６０は、組立セル２０内で同様に使用されるような、サーボ駆動される「Ｙ」軸ラックピニオンギア５６に取り付けられ、それにより、サーボ駆動される「Ｚ」軸ボールねじ６０の端部上に取り付けられた迅速変更工具機構ヘッド６２に、ＹおよびＺ軸に沿った運動をもたらす。
迅速変更試験用工具機構ヘッド６２は、試験用工具６４が様々な別の試験用工具機構ヘッド６６と相互交換されることを可能にする。
【００８１】
試験セル２２はまた、組立セル２０内で同様に使用されるような、自動８位置工具変更装置６８を有する。工具変更装置６８の各位置は、それぞれ１つの試験用工具ヘッド６６を保持する。これは、サーボ駆動される「Ｚ」軸ボールねじ６０上の、試験用工具６４の相互交換を可能にする。
サーボ駆動装置５０、５６、５８、６０と工具変更装置６８との間の通信は、試験セル２２の側部上に取り付けられた、プログラム可能な制御装置８０によってもたらされる。
【００８２】
プログラム可能な制御装置８０は、組み立てられた複合製品１２の組立機能性を試験するための、試験用工具６４の適切な運動および動作を保証するように、サーボ駆動装置５０、５６、５８および工具変更装置６８の運動および動作を調整する。プログラム可能な制御装置８０はまた、複合製品１２に欠陥があるかどうか、または複合製品１２が寸法的および機能的に許容可能であるかどうかを判定する。試験セルのプログラム可能な制御装置８０はまた、すべてのプログラム可能な機器が互いに協調することを保証するように、組立セルのプログラム可能な制御装置７６と電子通信を行う。
【００８３】
組み立てられた複合製品１２が試験セル２２内で試験された後に、移送システム１８は、組み立てられた複合製品１２を試験セル２２から送達ステーション２３へと取り出す。
「構成要素が複合製品１２内に正しく組み付けられていない」、「複合製品１２の一部が公差内にない」、「複合製品１２の一部が正しく機能していない」など、組み立てられた複合製品１２に欠陥があることを、試験セル２２が判定した場合、移送システム１８は、図３および図１０〜図１４に見られるように、不良品の複合製品１２を送達ステーション２３の部品棄却領域またはコンベヤ２４へと運ぶ。
【００８４】
送達ステーション２３の部品棄却領域またはコンベヤ２４は、移送システム１８にさらに沿って、試験セル２２に隣接して位置決めされる。
欠陥のある複合製品１２が、送達ステーション２３の部品棄却領域またはコンベヤ２４上に配置された後に、欠陥のある複合製品１２を検査ステーション（図示せず）に運び、欠陥のある複合製品１２をさらに分析および再加工することができ、または、欠陥のある複合製品１２を保管領域（図示せず）に運び、欠陥のある複合製品１２を作業員が回収することができる。
【００８５】
キットコンテナ復帰コンベヤ３０もまた、送達ステーション２３の部品棄却領域またはコンベヤ２４に隣接し、実質的にそれと並列して延びることができる。移送システム１８は、サブコンポーネント２７がキットコンテナ２８から取り出され、複合製品１２を形成するために基体構成要素２５に組み付けられた後に、空のキットコンテナ２８を組立セル２０から回収する。
【００８６】
移送システム１８は、空のキットコンテナ２８を組立セル２０からキットコンテナ復帰コンベヤ３０へと移送し、そこでキットコンテナ２８を、回収し、再充填し、装置１０の開始部へと復帰させることができる。
組み立てられた複合製品１２が試験セル２２内での検査に合格した場合、移送システム１８は、組み立てられた複合製品１２を試験セル２２から取り出し、組み立てられた複合製品１２を、送達ステーション２３の自動化された部品ダンネージ装填システムまたは部品復帰システム２６へと移送する。そこから、完成した複合製品１２は、組み立てられた複合製品１２を別の製品の組立品部品（ｓｕｂ−ａｓｓｅｍｂｌｙ）として設置することができる、別の場所へと移送される。
【００８７】
別の実施形態では、図１０および図１１に見られるように、サブコンポーネント２７が予め充填されたキットコンテナ２８を、キット送達システム１６に送達せずに、キット装備セル８２内で、キットコンテナ２８にサブコンポーネント２７を自動的に充填することができる。
キット装備セル８２は、移送システム１８の開始端部の下に位置決めされ、キット装備セル８２は、図４〜図５および図８〜図９に見られるような組立セル２０および試験セル２２と同様に、保護パネル４２および相互係止ドア４４によって包囲された矩形構成を有する。
【００８８】
サーボ駆動される２重の独立した「Ｙ１」および「Ｙ２」ラックピニオンガントリ８４が、キット装備セル８２の１つの側部に取り付けられる。
サーボ駆動される「Ｘ」軸ラックピニオン摺動部８６は、キットコンテナ２８を支持し、Ｘ軸に沿ったキットコンテナ２８の運動をもたらす。
サーボ駆動される「Ｙ３」軸くし形エスケープメント８８は、様々なサブコンポーネント２７を受ける。たとえば、シリンダ組立ラインでは、バルブシール９０、バルブスプリング９２、およびバルブリテイナおよびキー９４を、別々の部品供給システム９６から受け取ることができる。
【００８９】
サーボ駆動される「Ｙ３」軸くし形エスケープメント８８上で、サーボ駆動される「Ｙ２」軸ラックピニオンガントリ８４摺動部を動かすことによって、バルブサブコンポーネント９０、９２、９４を拾い、キットコンテナ２８内に配置することができる。
キット装備セル８２の反対側にて、１対のバルブサブコンポーネントコンベヤ９８が、サブコンポーネント２７をたとえばシリンダヘッド組立ライン内に送達し、そのような構成要素が、バルブおよび点火プラグを構成することができる。
【００９０】
サーボ駆動される「Ｙ１」ラックピニオンガントリ摺動部は、バルブサブコンポーネントコンベヤ９８上を移動し、そこでサブコンポーネント２７を、キットコンテナ２８内に装填することができる。
キットコンテナ２８にサブコンポーネント２７が装填された後、移送システム１８は、キットコンテナ２８をキット装備セル８２から拾い、持ち上げて、キットコンテナ２８を組立セル２０のうちの１つへと移送する。
【００９１】
動作に際して、キットコンテナ２８は、キット送達システム１６によって装置１０へと供給され、キット送達システム１６は、充填状態にあるキットコンテナ２８を、キット送達コンベヤ４５を利用して送達することができ、またはキット送達システム１６は、上記で説明し図３〜図１３に示したように、適当なサブコンポーネント２７をキットコンテナ２８に充填するために、キット装備セル８２を利用することができる。
【００９２】
基体構成要素２５は、部品送達システム１４によって装置１０へと供給され、部品送達システム１４は、複合製品１２を装填するために、キット送達コンベヤ４５を利用することができる。
移送システム１８は、基体構成要素２５を拾い上げ、組立セル２０のうちの１つの中の転回固定具４８内に配置する。さらに、移送システム１８は、キットコンテナ２８を拾い上げ、キットコンテナ２８を同じ組立セル２０内のテーブル５２上に配置する。
【００９３】
組立セル２０は、特定の工具機構ヘッド６２を用いて、キットコンテナ２８内の各サブコンポーネント２７を、基体構成要素２５に組み付ける。
工具機構ヘッド６２、６６は、それぞれのサブコンポーネント２７が適当な工具６４を用いて基体構成要素２５に組み付けられるように、交換される。
複合製品１２が完全に組み立てられると、移送システム１８は、組み立てられた複合製品１２を取り出し、複合製品１２を試験セル２２へと移送する。
【００９４】
さらに、空のキットコンテナ２８が、移送システム１８によって組立セル２０から取り出され、キットコンテナ復帰コンベヤ３０へと移送される。
組み立てられた複合製品１２が、試験セル２２の転回固定具４８内に配置された後に、試験セル２２は、複合製品１２に欠陥がないことを保証するための適当な試験を自動的に行う。
【００９５】
試験セル２２が、組み立てられた複合製品１２に欠陥があると判定した場合、移送システム１８は、欠陥のある複合製品１２を取り出し、それを送達ステーション２３の部品棄却領域またはコンベヤ２４上に配置し、そこで複合製品１２を再加工し、または別の領域に移送することができる。
試験セル２２が、組み立てられた複合製品１２に欠陥がないと判定した場合、移送システム１８は、組み立てられた複合製品１２を試験セル２２から取り出し、組み立てられた複合製品１２を、送達ステーション２３の自動化された部品ダンネージ装填システム、または部品復帰システム２６へと移送する。次いで複合製品１２を、所望の領域に移送することができる。
【００９６】
本発明の並列工程システムにおいて複合製品１２を組み立てるための、方法および装置１０の一代替実施形態では、装填ステーション１３は、上記で説明したように、部品送達システム１４およびキット送達システム１６を有する。さらに、上記で説明したように、送達ステーション２３を設けることもできる。ただし、組立セル２０および試験セル２２は、いくつかの異なる特徴を有することができる。
【００９７】
図１４〜図１６に示すように、組立セル２００および試験セル２０１は、上記で説明した組立セル２０および試験セル２２と同様の全体的な構成を有するが、図１４〜図１９に見られるように、２重の直線状レール２０２を組立セル２００および試験セル２０１の外側から内側に延ばすことによって、二重の直線状レール２０２は、キットコンテナ２８および基体構成要素２５を、組立セル２００および試験セル２０１の外側で装填することを可能にする。
これにより、個々の組立セル２００および試験セル２０１を、図１４に示すように互い違いにすることが可能になる。
【００９８】
このタイプの構成では、移送システム１８は、上記で説明したように、キットコンテナ２８、基体構成要素２５、および複合製品１２の、装填および取出しを、組立セル２００および試験セル２０１の外側から行う。組立セル２００および試験セル２０１を互い違いにすることにより、直線状レール２０２の端部を、移送システム１８の真下に直線状に位置合せすることができる。この特定の構成は、複合製品１２の高い生産量を可能にする。
【００９９】
キットコンテナ２８、基体構成要素２５、および複合製品１２を、組立セル２００および試験セル２０１へと動かし、かつそこから動かすために、架台２０４が、二重の直線状レール２０２に摺動可能に取り付けられており、架台２０４が組立セル２００または試験セル２０１の外側にある非装填位置と、架台２０４が組立セル２００または試験セル２０１の内側にある装填位置との間で動く。架台２０４は、ベルト駆動装置２０６を使用して、非装填位置と装填位置との間で駆動される。架台２０４は、組立セル２００内の基体構成要素２５と試験セル２０１内の複合製品１２とを、所定の向きで係合させ回転可能に位置決めするための、回転固定具２０８を備える。さらに、架台２０４は、１対のキットコンテナ２８を係合させるための、回転固定具２０８の各側部に隣接する１対の固定具２１０を提供する。
【０１００】
キットコンテナ２８は、固定具２１０に相補的に係合しキットコンテナ２８を架台２０４に固定するための、キットコンテナ２８の端部から延びる１対のクリップ２１１を有する。キットコンテナ２８および基体構成要素２５が架台２０４上に装填された後に、架台２０４を、組立セル２００内の装填位置に動かすことができる。同様に、複合製品１２が架台２０４上に装填された後に、架台２０４を、試験セル２０１内の装填位置に動かすことができる。
【０１０１】
組立セル２００および試験セル２０１内で、２重の直線状レール２０２の端部に取り付けられたサーボ駆動装置２１２は、架台２０４が装填位置にあるとき、所望の位置内で回転固定具２０８上のシャフト２１３に係合し、それを回転させることができる。
移送システム１８は、上記で説明したように、架台２０４が非装填位置にある場合、キットコンテナ２８および基体構成要素２５を、組立セル２００の架台２０４内に装填する。同様に、移送システム１８は、架台２０４が非装填位置にある場合、複合製品１２を試験セル２０１の架台２０４内に装填することができる。
【０１０２】
架台２０４が、組立セル２００および試験セル２０１の中で装填された位置にある場合、図１６および図２２に見られるように、１対の実質的に平行なレール２１４が、２重の直線状レール２０２の両側から実質的に垂直に延びる。実質的に平行なレール２１４の各組は、実質的に平行なレール２１４の間に嵌り込む、組立セル２００内の複数の組立用工具２１６および試験セル２０１内の試験用工具２１６を有する。
【０１０３】
工具２１６は、工具アダプタプレート２１７を有し、工具アダプタプレート２１７は、工具２１６を固定し配置するために、実質的に平行なレール２１４上のピン２２２に係合するための、工具アダプタプレート２１７を貫通する開口２１９を有する。各工具２１６は、複合製品１２上で様々な組立ておよび試験機能を実行するために、それぞれ異なる。
各工具２１６は、工具アーム２２０によって着脱することができる、迅速変更アダプタ２１８を有する。迅速変更アダプタ２１８を使用することにより、工具アーム２２０は、それぞれの工具２１６を迅速に着脱することができる。
【０１０４】
図２０および図２１によれば、工具アーム２２０は、ボールねじおよびサーボ２２４を使用して、Ｚ軸に沿って駆動することができ、それにより、組立ておよび試験工具２１６を、実質的に平行なレール２１４から上下させることを可能にする。工具アーム２２０はまた、ラックピニオンＹ軸ガントリ２２１およびサーボによって、組立セル２００および試験セル２０１に沿って長さ方向に駆動することができ、それにより、組立工具２１６を、組立セル２００内のキットコンテナ２８および基体構成要素２５へと、またはそこから動かすことを可能にし、あるいは、試験工具２１６を複合製品１２へと、またはそこから動かすことを可能にする。
【０１０５】
２重の直線状レール２０２の各側部上に、１対の工具機構アーム２２０およびキットコンテナ２８を有することによって、サブコンポーネント２７および基体構成要素２５を、よりタイミング良好なやり方で複合製品１２内に組み付けることができる。同様に、試験セル２０１内の１対の工具機構アーム２２０は、複合製品１２の試験を促進することができる。
【０１０６】
一代替実施形態では、工具アーム２２０は、図２４に見られるように、レール２３２に沿って駆動され多角度運動を提供する、ロボットアーム２３０を備えることができる。
キットコンテナ２８および基体構成要素２５ではなく、複合製品１２が架台２０４内に装填される以外は、本発明のこの実施形態の試験セル２０１は、組立セル２００と同様である。さらに、組立セル２００内の組立工具２１６ではなく、試験ツール２１６が試験セル２０１内で使用される。構造的には、組立セル２００と試験セル２０１は、同じままである。
【０１０７】
別の実施形態では、本発明の低容積システム構成は、図２３に見られるように、互いに対向する組立セル２００および試験セル２０１を有することによって用いることができ、装填ステーションコンベヤ２２５、２２６および送達ステーションコンベヤ２２７が、組立セル２００と試験セル２０１との間で延びることにも留意されたい。すなわち、キットコンテナ２８および基体構成要素２５は、組立セル２００の架台２０４上に手動で装填することができ、または、キットコンテナ２８および基体構成要素２５は、上記の移送システム１８のうちの１つによって自動的に装填することができる。試験セル２０１内への複合製品１２の装填もまた、手動または自動で行うことができる。
【０１０８】
本発明を、最も実用的で好ましい実施形態であると現在考えられているものと関連付けて説明してきたが、本発明は、開示された実施形態に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内に含まれる、様々な修正形態および同等の構成を包含することが企図されることを理解されたい。この範囲は、そのような修正形態および同等の構造のすべてを法の下で許されるとおりに包含するように、最も広く解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】従来の組立ラインの直列プロセスを用いる、複合製品を組み立てるための従来技術の方法および装置の説明図である。
【図２】本発明の組立セルに変換された、従来技術の複合製品を組み立てるための方法および装置の説明図である。
【図３】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置を示す上面等角図である。
【図４】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、組立セルを示す等角図である。
【図５】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、保護パネルおよび相互係止ドアを有する組立セルを示す等角図である。
【図６】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、組立セルを示す側面図である。
【図７】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、組立セルを示す端面図である。
【図８】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、試験セルを示す等角図である。
【図９】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、試験セルを示す側面図である。
【図１０】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、キット機構セルを示す上面概略図である。
【図１１】内部に組み込まれたキット機構セルを有する、本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置を示す上面概略図である。
【図１２】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置を示す上面概略図である。
【図１３】ロボットシステムを移送システムとして使用する、本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置を示す上面概略図である。
【図１４】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、一代替実施形態を示す等角図である。
【図１５】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、組立セルの一代替実施形態を示す等角図である。
【図１６】発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、組立セルの一代替実施形態を示す分解等角図である。
【図１７】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、一代替実施形態の架台および２重直線状レールを装填位置で示す等角図である。
【図１８】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、一代替実施形態の架台および２重直線状レールを非装填位置で示す等角図である。
【図１９】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、一代替実施形態における架台を示す等角図である。
【図２０】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、一代替実施形態の工具機構アームを示す等角図である。
【図２１】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、一代替実施形態における工具機構アームを示す側面図である。
【図２２】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、一代替実施形態における自動工具変更装置を示す斜視図である。
【図２３】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の一代替実施形態の、低容積構成を示す斜視図である。
【図２４】発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の一代替実施形態における、工具変更装置として使用されるロボットアームを示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０ 装置
１２ 複合製品
１３ 装填ステーション
１４ 部品送達システム
１６ キット送達システム
１８ 移送システム
１９ オーバーヘッドガントリコンベヤ
２０ 組立セル
２２ 試験セル
２３ 送達ステーション
２４ 部品棄却領域またはコンベヤ
２５ 基体構成要素
２６ ダンネージ装填システムまたは部品復帰システム
２７ サブコンポーネント
２８ キットコンテナ
３０ キットコンテナ復帰コンベヤ
３４ 垂直支持ビーム
３６ 支持ビームまたは案内レール
３８ 独立アーム
３９ ロボットシステム
４０ 工具機構
４１ ロボットアーム
４３ 案内レール
４５ 部品およびキット送達コンベヤ
４５' 垂直支持ビーム
４８ 転回固定具
５０ アルファ軸
５２ テーブル
５４ プラットホーム
５６ ラックピニオンギア
５８ ラックピニオンギア
６０ 垂直ボールねじ摺動部
６２ 迅速変更工具機構ヘッド
６４ 工具
６６ 工具機構ヘッド
６８ 工具変更装置
７６ プログラム可能な制御装置
８０ プログラム可能な制御装置
８２ キット装備セル
８４ ラックピニオンガントリ
８６ ラックピニオン摺動部
８８ くし形エスケープメント
９０ バルブシール
９２ バルブスプリング
９４ バルブリテイナおよびキー
９６ 部品供給システム
９８ バルブサブコンポーネントコンベヤ
１００ 点火プラグ設置動作
１０２ シリンダヘッド転回動作
１０４ シリンダヘッドバルブ装填動作
１０６ シリンダヘッドバルブキーアップ動作
２００ 組立セル
２０１ 試験セル
２０２ ２重の直線状レール
２０４ 架台
２０６ ベルト駆動装置
２０８ 回転固定具
２１０ 固定具
２１２ サーボ駆動装置
２１４ レール
２１６ 組立用工具
２１７ 工具アダプタプレート
２１８ 迅速変更アダプタ
２１９ 開口
２２０ 工具アーム
２２５、２２６ 装填ステーションコンベヤ
２２７ 送達ステーションコンベヤ
２３０ ロボットアーム
２３２ レール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合製品を組み立てるための方法および装置に関し、特に、並列工程システムにおける複合製品の組立ての質および効率を高めるために、柔軟でプログラム可能な組立セルおよび試験セルを用いる、製造用製品を組み立てるための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の製造業界における、製品組立ての通例のやり方は、直列工程システムにおいて組立ラインを用いるものである。
直列工程システムは、複合製品の組立てを完成するために、連続的な個々の動作またはステーションを通して複合製品を移動させるものとして規定される。直列工程システムは、そのような製品の性質が複雑であり、したがって、製品上の様々な位置における様々な異なるサブコンポーネントおよび様々な個別の構成要素の組立てを必要とする場合に、より一層一般的である。
【０００３】
通常、組立ラインの直列工程は、複合製品を組立ラインに送達することから始まり、複合製品は次いで、組立ラインの移送システム内へと、自動または手動で装填される。
移送システムは、複合製品を組立ラインに沿って様々なワークステーションへと運び、様々な構成要素およびサブコンポーネントが、複合製品内に組み付けられる。
たとえば、直列で加工される機関シリンダヘッドの組立ラインでは、第１のワークステーションで点火プラグをシリンダヘッド内に設置することができ、点火プラグが設置された後に、移送システムは、シリンダヘッドを第２のワークステーションに運ぶことができ、そこで、シリンダヘッドの下側または反対側にさらなる構成要素を組み付けることができるように、シリンダヘッドを回転させることができる。
【０００４】
後続のワークステーションにおいて、シリンダヘッド内にシリンダヘッドバルブを設置することができ、次のワークステーションへの移動時に、シリンダヘッドを回転させて、その元の位置に戻すことができる。
次いで、後続のワークステーションは、シリンダヘッド内へのバルブスプリングの設置を担うことができる。
【０００５】
移送システムは、シリンダヘッドが完全に組み立てられるまで、シリンダヘッドをワークステーションからワークステーションへと運び続ける。組立ライン上のワークステーションの数は、シリンダヘッドまたは構成要素のタイプに応じて変えることができる。通常、ワークステーションの数は、およそ６つから８つの範囲であり、移送システムが、各ワークステーション内またはその付近を通過する。
【０００６】
ワークステーションおよび移送システムのタイミングは、そのような組立ラインにとって決定的に重要である。上記の例では、複合製品は、１つのワークステーションから次のワークステーションへと移動し、移送システムは、各ワークステーションで動作が実行されることを可能にするために、停止することができる。特定の作業を特定のワークステーションで完了するために、ある一定の時間を指定することもできる。
【０００７】
組立ラインは、製造業の歴史を通じて利用されてきたが、そのような組立ラインは、非効率的であるという問題を有する。たとえば、自動車業界における組立ラインは、通常、自動車の特定の構成要素専用であり、かつ自動車の指定の型用である。すなわち、そのような組立ラインは、自動車の任意の構成要素を製造するために使用することはできず、いくつかの指定の構成要素を構築するためにのみ使用することができる。
【０００８】
したがって、たとえば構成要素を使用する特定の型の自動車がもはや製造されないなど、特定の構成要素がもはや必要とされない場合、特定の組立ラインは、大きく設備再編しなければ使用することができない。したがって組立ラインは、設備再編または解体されなければならず、新しい組立ラインが設置されなければならない。これは当然、非常に時間およびコストがかかる作業であり、産業環境において望ましくないものである。
【０００９】
上述のように、そのような組立ラインは通常、各作業員を特定のワークステーションに、その特定のワークステーションでの動作を完了するための指定期間だけ提供するように、時間調整される。その特定のワークステーションにて、たとえば工具が破損する、移送システムが運転停止する、いくつかの構成要素に欠陥があるなど、もはや作業を実行することができないような問題が生じた場合、組立ライン全体を、問題が解決されるまで運転停止しなければならない。これが生じた場合、特定の製品の製造が中断され、その特定の組立ライン上で製造され、または組み立てられる製品の不足をもたらす。
そのような製品の不足は、別の組立ラインにおける不足を生み出し、それにより、別の組立ラインの運転停止が必要となるおそれがある。すなわち、製造施設は、組立ラインが故障または停止しても構成要素の十分な供給をもたらすことができるように、余剰の構成要素を生産することが多い。
【００１０】
組立ラインの動作におけるそのような不確実性は、構成要素の不足または余剰をもたらすことがある。構成要素の不足は、別の組立ラインの部品不足をもたらすおそれがあり、構成要素の余剰は、不必要な部品が生産され、それにより時間および金銭が浪費されることを意味することがある。いずれの状況も、産業環境において望ましくない、非効率性を生み出す。
最後に、組立ラインは、移送システム、ワークステーション、および作業員のための、十分な大きさの空間を提供するために、製造施設のかなり大きい面積に広がることが多い。製造施設内の床面積は、かなり高額である可能性があるので、特定の製品を生産するための床面積の大きさを減少させることが、常に望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
様々な異なる製品を生産することができ、必要とされるときに指定の数の構成要素を生産することができ、最小限の大きさの工場床面積を必要とする、複合製品を組み立てるための方法および装置を生み出すことが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を、前記複合製品を組み立てるための装填ステーションに提供するステップと、
前記サブコンポーネントの群および前記少なくとも１つの基体構成要素を、移送システムを使用して、少なくとも１つの同様のコンピュータ化された組立セルのうちの１つに自動的に移送するステップと、
前記サブコンポーネントの群および前記基体構成要素を、前記少なくとも１つのコンピュータ化された組立セルを使用して、前記複合製品内に自動的に組み付けるステップと、
前記複合製品を、前記移送システムを使用して、送達ステーションへと自動的に移送するステップとを含むことを特徴としている。
【００１３】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項１に記載の方法において、前記移送システムを使用して、前記複合製品を、前記少なくとも１つの組立セルから少なくとも１つの同様のコンピュータ化された試験セルのうちの１つへと、自動的に移送するステップと、
前記複合製品の正しい組立機能性を保証するために、前記複合製品を、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル内で自動的に試験するステップとをさらに含むことを特徴としている。
【００１４】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項３に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項２に記載の方法において、一群のサブコンポーネントおよび少なくとも１つの基体構成要素を提供する前記ステップが、前記サブコンポーネントおよび前記少なくとも１つの基体構成要素を、前記移送システム内へと手動で装填するステップをさらに含むことを特徴としている。
【００１５】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項４に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項２に記載の方法において、サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を提供する前記ステップが、
前記少なくとも１つの基体構成要素を前記移送システムに供給するための、部品送達システムと、
キットコンテナ内の前記サブコンポーネントを供給するためのキット送達システムを、前記移送システムに提供するステップとをさらに含むことを特徴としている。
【００１６】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項５に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項４に記載の方法において、部品送達システムを提供する前記ステップが、前記少なくとも１つの基体構成要素を前記移送システムに送達するための、コンベヤを提供するステップをさらに含むことを特徴としている。
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項６に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項５に記載の方法において、キットコンテナ内の前記サブコンポーネントを供給するための、キット送達システムを提供する前記ステップが、
少なくとも１つのキット組立セルを使用して、前記サブコンポーネントを前記キットコンテナ内に自動的に組み付けるステップと、
前記キットコンテナを前記移送システムに送達するための、コンベヤを提供するステップとをさらに含むことを特徴としている。
【００１７】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項７に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項４に記載の方法において、部品送達システムを提供するための前記ステップが、内部に前記サブコンポーネントが組み付けられた前記キットコンテナを、前記移送システムに送達するためのコンベヤを提供するステップをさらに含むことを特徴としている。
【００１８】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項８に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項４に記載の方法において、前記サブコンポーネントの群および前記少なくとも１つの基体構成要素を移送する前記ステップが、前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記複数の組立セル、および前記少なくとも１つの試験セルへと、またはそこから送達するための、オーバーヘッドガントリシステムを提供するステップをさらに含むことを特徴としている。
【００１９】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項９に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項４に記載の方法において、前記サブコンポーネントの群および前記少なくとも１つの基体構成要素を移送する前記ステップが、前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記複数の組立セル、前記少なくとも１つの試験セル、および前記送達ステーションへと、またはそこから自動的に移送するステップのために、コンピュータ化されたロボットアームを提供するステップをさらに含むことを特徴としている。
【００２０】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１０に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項４に記載の方法において、前記複数のコンピュータ化された組立セルのうちの１つの中で、前記少なくとも１つの基体構成要素を所望の向きで回転させるために、前記少なくとも１つの基体構成要素を転回固定具内に固定するステップと、
前記複数のコンピュータ化された組立セル内に、前記キットコンテナを配置するステップとをさらに含むことを特徴としている。
【００２１】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１１に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項２に記載の方法において、前記複合製品を形成するために、前記サブコンポーネントを組み立てるための適当な工具を、前記少なくとも１つの基体構成要素に自動的に提供するために、コンピュータ化された工具変更装置を前記コンピュータ化された各組立セル内に提供するステップと、
前記少なくとも１つの基体構成要素と前記適当な工具との間に、３軸の直線運動を提供するステップとをさらに含むことを特徴としている。
【００２２】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１２に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法は、請求項２に記載の方法において、前記複合製品を所望の向きで回転させるために、前記複合製品を、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル内の転回固定具内に固定するステップと、
前記複合製品を試験するための適当な試験工具を自動的に提供するために、コンピュータ化された試験工具変更装置を前記少なくとも１つの各試験セル内に提供するステップと、
前記複合製品と前記適当な試験工具との間に、３軸の直線運動を提供するステップとをさらに含むことを特徴としている。
【００２３】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１３に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、前記複合製品を組み立てるために必要とされる、一群のサブコンポーネントおよび少なくとも１つの基体構成要素を提供するための、装填ステーションと、
前記複合製品を形成するために、前記サブコンポーネントを前記基体構成要素に自動的に組み付けるための、複数のコンピュータ化された組立セルと、
前記複合製品が組み立てられた後に、前記複合製品を受け取るための送達ステーションと、
前記サブコンポーネント、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記複数の組立セル、および前記送達ステーションへと、またはそこから移送するための移送システムとを備えることを特徴としている。
【００２４】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１４に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１３に記載の装置において、前記複合製品の正しい組立機能性を保証するために前記複合製品を自動的に試験するための、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セルをさらに備えることを特徴としている。
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１５に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記装填ステーションが、前記サブコンポーネントおよび前記基体構成要素を前記移送システム内に手動で装填するステップをさらに含むことを特徴としている。
【００２５】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１６に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記装填ステーションが、
前記少なくとも１つの基体構成要素を前記移送システムに送達するための、部品送達システムと、
前記サブコンポーネントを内部に有するキットコンテナを、前記移送システムに送達するためのキット送達システムとをさらに備えることを特徴としている。
【００２６】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１７に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記部品送達システムが、前記少なくとも１つの基体構成要素を、前記移送システムに送達するためのコンベヤをさらに備えることを特徴としている。
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１８に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記キット送達システムが、前記キットコンテナを前記移送システムに送達するためのコンベヤをさらに備えることを特徴としている。
【００２７】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１９に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記キット送達システムが、
前記サブコンポーネントを受け、前記キットコンテナ内に組み付けるための自動キット組立セルと、
前記キットコンテナを前記移送システムに送達するためのコンベヤとをさらに備えることを特徴としている。
【００２８】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２０に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記移送システムが、
前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記コンピュータ化された組立セル、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル、および前記送達ステーションから自動的に拾い、またそこに自動的に配置するための、コンピュータ化されたオーバーヘッドガントリシステムをさらに備えることを特徴としている。
【００２９】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２１に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記移送システムが、前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記自動組立セル、前記少なくとも１つの自動試験セル、および前記送達ステーションから自動的に拾い、またそこに自動的に配置するための、コンピュータ化されたロボットアームをさらに備えることを特徴としている。
【００３０】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２２に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記コンピュータ化された組立セルがそれぞれ、
前記サブコンポーネントを前記少なくとも１つの基体構成要素に組み付けるために、前記少なくとも１つの基体構成要素を固定し、所望の向きで回転させるための、前記各組立セル内に取り付けられた転回固定具と、
前記キットコンテナを受けるための、前記コンピュータ化された各組立セル内のキットコンテナ固定具と、
前記キットコンテナ内の、前記サブコンポーネントを組み立てるための適当な工具を、前記少なくとも１つの基体構成要素に自動的に提供するための、前記各組立セル内のコンピュータ化された工具変更装置と、
３軸の直線運動で互いに相対的に動かすことができる、前記転回固定具および前記コンピュータ化された工具変更装置とをさらに備えることを特徴としている。
【００３１】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２３に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１４に記載の装置において、前記コンピュータ化された前記少なくとも１つの組立セルがそれぞれ、
前記複合製品を試験するために、前記複合製品を固定し所望の向きで回転させるための、前記少なくとも１つの各自動試験セル内に取り付けられた転回固定具と、
前記複合製品を試験するための適当な試験工具を自動的に提供するための、前記少なくとも１つの試験セル内のコンピュータ化された試験工具変更装置と、
３軸の直線運動で互いに相対的に動かすことができる、前記転回固定具および前記適当な試験工具とをさらに備えることを特徴としている。
【００３２】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２４に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項２０に記載の装置において、架台に連結された、前記転回固定具とキットコンテナ固定具とを有する架台と、
前記架台を摺動可能に受けるための１対のレールとをさらに備え、前記レールが、前記組立セルへと、またそこから延び、前記架台が、前記組立セルの外側に前記架台がある非装填位置と、前記組立セルの内側に前記架台がある装填位置との間で動くことを特徴としている。
【００３３】
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項２５に係る並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置は、請求項１３に記載の装置において、前記送達ステーションが、
欠陥のある前記複合製品を受け取るための、前記送達ステーション内の第１の領域と、
欠陥のない前記複合製品を受け取るための、前記送達ステーション内の第２の領域とをさらに備えることを特徴としている。
【００３４】
本発明は、並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置を提供し、この方法は、複合製品を組み立てるために、サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を、装填ステーションに提供することを含む。
サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素は、移送システムを使用して、複数の同様のコンピュータ化された組立セルのうちの１つへと自動的に移送される。
【００３５】
サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素は、複数の同様のコンピュータ化された組立セルのうちの１つを使用して、複合製品内に自動的に組み込まれる。
複合製品は、移送システムを使用して、複数の同様のコンピュータ化された組立セルのうちの１つから、少なくとも１つのコンピュータ化された試験セルへと、自動的に移送される。
【００３６】
複合製品は、複合製品の正しい組立機能性を保証するために、少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル内で自動的に試験される。
複合製品は、移送システムを使用して、送達ステーションへと自動的に移動される。
サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を提供するステップは、少なくとも１つの基体構成要素を移送システムに供給するための、部品送達システムを提供するステップをさらに含むことができる。キットコンテナ内のサブコンポーネントを移送システムに供給するために、キット送達システムを提供することもできる。
【００３７】
部品送達システムを提供するためのステップは、少なくとも１つの基体構成要素を移送システムに送達するためのコンベヤを提供することを、さらに含むことができる。
キットコンテナ内のサブコンポーネントを供給するための、キット送達システムを提供するステップは、少なくとも１つのキット組立セルを使用してサブコンポーネントをキットコンテナ内に自動的に組み付けるステップを、さらに提供することができる。キットコンテナを移送システムに送達するための、コンベヤを提供することもできる。
【００３８】
部品送達システムを提供するステップはまた、サブコンポーネントを内部に備えるキットコンテナを移送システムに送達するための、コンベヤを提供するステップをさらに含む。
サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を移送するステップは、キットコンテナ、少なくとも１つの基体構成要素、および複合製品を、装填ステーション、複数の組立セル、少なくとも１つの試験セル、および送達ステーションへと、またそこから移送するための、オーバーヘッドガントリシステムを提供するステップを、さらに提供することができる。
【００３９】
サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を移送するステップは、代替実施形態において、キットコンテナ、少なくとも１つの基体構成要素、複合製品を、装填ステーション、複数の組立セル、少なくとも１つの試験セル、および送達ステーションへと、またそこから自動的に移送するための、コンピュータ化されたロボットアームを提供することができる。
【００４０】
本発明の方法はまた、複数のコンピュータ化された組立セルのうちの１つの中の転回固定具の内部に、少なくとも１つの基体構成要素を固定することを含むことができる。
さらに、この方法は、複数のコンピュータ化された組立セルのうちの１つの中に、キットコンテナを配置することを含むことができる。
本発明の方法はまた、複合製品を形成するために少なくとも１つの基体構成要素にサブコンポーネントを組み付けるための、適当な工具を自動的に提供するために、コンピュータ化された工具変更装置をコンピュータ化された各組立セル内に提供することを、含むことができる。この方法はまた、少なくとも１つの基体構成要素と適当な工具との間に、３軸の直線運動を提供することを含む。
【００４１】
さらに、本発明の方法は、複合製品を所望の向きで回転させるために、転回固定具および少なくとも１つのコンピュータ化された試験セルの中に、複合製品を固定することを含むことができる。この方法は、複合製品を試験するための適当な試験工具を自動的に提供するために、コンピュータ化された試験工具変更装置を、少なくとも１つの各試験セル内に提供することを含むことができる。
【００４２】
複合製品と適当な試験工具との間に、３軸の直線運動を提供することができる。
並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための、本発明の装置は、複合製品を組み立てるために必要とされる、サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を提供するための、装填ステーションを含むことができる。
複数のコンピュータ化された組立セルは、複合製品を形成するために、基体構成要素にサブコンポーネントを自動的に組み付ける。少なくとも１つのコンピュータ化された試験セルは、複合製品の正しい組立機能性に関して、複合製品を自動的に試験する。
【００４３】
送達ステーションは、複合製品が試験された後に、複合製品を受け取る。
移送システムは、サブコンポーネント、少なくとも１つの基体構成要素、および複合製品を、装填ステーション、複数の組立セル、少なくとも１つの試験セル、および送達ステーションへと、またはそこから移送する。
本発明の装置の装填ステーションは、少なくとも１つの基体構成要素を移送システムに送達するための、部品送達システムをさらに備えることができる。キット送達システムは、サブコンポーネントを内部に有するキットコンテナを、移送システムに送達する。本発明の装置の部品送達システムは、少なくとも１つの基体構成要素を移送システムに送達するための、コンベヤを備えることができる。本発明の装置のキット送達システムは、キットコンテナを移送システムに送達するためのコンベヤを、さらに提供することができる。
【００４４】
キット送達システムはまた、サブコンポーネントを受け取りキットコンテナ内に組み付けるための、自動キット組立セルを提供することができる。コンベヤは、キットコンテナを移送システムに送達する。
本発明の装置の移送システムは、キットコンテナ、少なくとも１つの基体構成要素、および複合製品を、装填ステーション、コンピュータ化された組立セル、少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル、および送達ステーションから自動的に拾い、またそこに配置するための、コンピュータ化されたオーバーヘッドガントリシステムをさらに提供する。
【００４５】
代替形態では、移送システムは、キットコンテナ、少なくとも１つの基体構成要素、および複合製品を、装填ステーション、コンピュータ化された組立セル、少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル、および送達ステーションから自動的に拾い、またそこに配置するための、コンピュータ化されたロボットアームを備えることができる。
本発明の装置のコンピュータ化された組立セルは、少なくとも１つの基体構成要素にサブコンポーネントを組み付けるために、少なくとも１つの基体構成要素を固定し所望の向きで回転させるための、各組立セル内に取り付けられた転回固定具を備えることができる。コンピュータ化された各組立セルキットコンテナ固定具は、キットコンテナを受ける。
【００４６】
各組立セル内の、コンピュータ化された工具変更装置は、キットコンテナ内のサブコンポーネントを少なくとも１つの基体構成要素に組み付けるための、適当な工具を自動的に提供する。転回固定具およびコンピュータ化された工具変更装置は、３軸の直線運動で互いに相対的に動かすことができる。
本発明の装置の少なくとも１つのコンピュータ化された試験セルは、複合製品を試験するために、複合製品を固定し所望の向きで回転させるための、少なくとも１つの各自動試験セル内に取り付けられた転回固定具をさらに提供する。少なくとも１つの試験セル内の、コンピュータ化された試験工具変更装置は、複合製品を試験するための適当な試験工具を、自動的に提供する。転回固定具および適当な試験工具は、３軸の直線運動で互いに相対的に動かすことができる。
【００４７】
本発明の装置の送達ステーションは、欠陥を有する複合製品を受け取るための、送達ステーション内の第１の領域をさらに提供することができる。送達ステーション内の第２の領域は、欠陥を有さない複合製品を受け取る。
本発明の装置の組立セルおよび試験セルは、架台に連結された転回固定具とキットコンテナ固定具とを有する、架台をさらに提供することができる。１対のレールは、架台を摺動可能に受け、レールは、組立セルおよび試験セルへと、またそこから延び、架台は、組立セルおよび試験セルの外側に架台がある非装填位置と、組立セルおよび試験セルの内部に架台がある装填位置との間で移動する。
以下の詳細な説明および図面を参照することにより、本発明の様々な別の用途がより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図面を参照しながら、本発明をここで、開示される実施形態を参照しながら詳細に説明する。
図３〜図１４は、本発明の並列工程システムにおいて複合製品１２を組み立てるための、方法および装置１０を示す。複合製品１２を組み立てるための方法および装置１０は、本発明の装置１０に必要な構成要素を送達する部品送達システム１４およびキット送達システム１６を有する、装填ステーション１３を提供する。オーバーヘッドガントリまたはロボットシステムを含むことができるが、それらに限定されない移送システム１８が、装置１０の長さ方向にわたって延び、装填ステーション１３の部品送達システム１４およびキット送達システム１６から構成要素を個別に拾い、同様のコンピュータ化された複数の組立セルまたはワークステーション２０のうちの１つへと運ぶ。あるいは、組立セル２０内への構成要素の装填および取出しを、手動で行うことができる。
【００４９】
コンピュータ化された各組立セル２０は、実質的に同様であり、複合製品１２を形成するために様々な構成要素を自動的に組み立てる。組立セル２０は、同様であり、同じ動作を実行するので、本発明の方法および装置１０は、並列工程システムと呼ばれる。組立セル２０のうちの１つにおいて複合製品１２の組立てが完了すると、移送システム１８は、複合製品１２を、組立セル２０からコンピュータ化された試験セルまたはワークステーション２２に移送する。あるいは、試験セル２２内への複合製品１２の装填および取出しもまた、手動で行うことができる。
【００５０】
複合製品１２は、自動的に試験され、移送システム１８は、複合製品１２を送達ステーション２３に送達する。
送達ステーション２３は、複合製品１２に欠陥がある部品棄却領域またはコンベヤ２４、あるいは、複合製品１２に欠陥がない自動の部品ダンネージ装填システムまたは部品復帰システム２６を有する。
【００５１】
本発明の並列工程システムにおいて複合製品１２を組み立てるための方法および装置１０は、自動車機関のシリンダヘッドの組立ておよび試験のために設計される。ただし、本発明は、この応用例に限定されるのではなく、本発明は、自動車の変速機室、自動車機関のピストンおよびロッドアセンブリ、自動車機関のピストン挿入部、様々な非自動車用の複合製品、ある程度の危険または危険性を伴うことがある応用例、ならびに清浄な環境を必要とする応用例など、別の複合製品（図示せず）の組立ておよび試験に利用することができる。本明細書では、本出願人らは、シリンダヘッドを複合製品１２と呼ぶ。
【００５２】
本発明の効率性を高めるために、並列工程システムにおいて複合製品１２を組み立てるための方法および装置１０は、本発明で必要とされる工場床面積の大きさを減少させるように、かなり狭い間隔の直線状の編成で構築される。ただし、本発明は、直線状に限定されるのではなく、組立セル２０を、実質的に並列関係で配置することができ、または装置１０を、実質的に円形または矩形構成で構成することができることに留意されたい。
【００５３】
装置１０が直線状編成である場合、移送システム１８は、図３、図１１、および図１２に示すように、装置１０の一端部から他端部へと延びる、コンピュータ化されたオーバーヘッドガントリコンベヤ１９を備えることができる。オーバーヘッドガントリコンベヤ１９は、複数の垂直支持ビーム３４の使用により、製造施設の床から上向きに延びる。垂直支持ビーム３４から、水平の支持ビームまたは案内レール３６が延び、それに連結される。
【００５４】
移送システム１８のオーバーヘッドガントリコンベヤ１９は、垂直方向では独立して動くが水平方向では案内レール３６に沿って共に動く、１対の独立アーム３８を有する。
オーバーヘッドガントリコンベヤ１９のアーム３８は、様々な構成要素および部品を拾い、動かし、特定の位置に配置する能力をアーム３８にもたらすための、アーム３８の端部上に形成された工具機構４０を有する。
【００５５】
移送システム１８のオーバーヘッドガントリコンベヤ１９は、ある構成要素を装置１０上でいつどこに動かさなければならないかを決定する際に、組立セル２０および試験セル２２からの通信に応答することができるという点で、自動化およびコンピュータ化することができる。
別の実施形態では、移送システム１８は、図１３に示すように、コンピュータ化されたロボットシステム３９を備えることができる。製造施設の床から上向きに延びる複数の垂直支持ビーム４５'によって支持される、案内レール４３上に、ロボットアーム４１が取り付けられる。
【００５６】
ロボットアーム４１は、案内レール４３に沿って直線状に動き、様々な構成要素および部品を拾い、装置１０に沿った様々な位置に配置するように、いくつかの軸において回転することができる。ロボットアーム４１の、いくつかの軸において動く能力により、装置１０のワークステーション２０、２２を、図示のような実質的に矩形または楕円形構成で形成することが可能になる。
【００５７】
複合製品１２を構築するために必要な構成要素を、装置１０の開始部に提供するために、装填ステーション１３は、図３〜図１３に見られるように、必要な構成要素を装置１０の開始部に供給する部品送達システム１４およびキット送達システム１６を備える。
部品送達システム１４およびキット送達システム１６は、製造施設の１つの領域から装置１０へと延び、したがって製造施設の１つの領域から装置１０へと必要な構成要素を運ぶ、部品およびキット送達コンベヤ４５を備えることができ、または必要な構成要素を、装置１０にて、部品送達システム１４およびキット送達システム１６上に手動で装填することができる。ただし、部品およびキット送達コンベヤ４５は、本発明に理想的に適合させられるが、本発明の部品送達システム１４およびキット送達システム１６は、部品およびキット送達コンベヤ４５に限定されないことに留意されたい。たとえばまた、部品送達システム１４およびキット送達システム１６のための、自動案内される車両システム（図示せず）も予想される。
【００５８】
部品送達システム１４は、機械加工された基体構成要素２５を装置１０に供給し、キット送達システム１６は、複数のサブコンポーネント２７を収容するキットコンテナ２８を、装置１０に供給する。
キットコンテナ２８は、基体構成要素２５を複合製品１２内に正しく組み付けるために必要な、すべてのサブコンポーネント２７を収容する。たとえば、シリンダヘッドアセンブリキットでは、キットコンテナ２８内のサブコンポーネント２７は、バルブスプリング、バルブシール、バルブリテイナおよびキー、点火プラグ、ならびにリフタを含むことがあり、基体構成要素２５は、シリンダヘッドからなることがある。
【００５９】
キットコンテナ２８は、第三者供給業者が組み立てることができ、あるいは、キットコンテナ２８は、さらなる実施形態において説明されるように、装置１０に一体化された自動キット装備セルまたはワークステーション８２によって完成させることができる。本発明は、列挙されたキットコンテナ２８内のサブコンポーネント２７に限定されるのではなく、本発明は、複合製品１２を組み立てるために必要とされる、任意の数のサブコンポーネントを備えることができることに留意されたい。一代替実施形態では、サブコンポーネント２７および基体構成要素２５は、部品シュートによって組立セル２０内に直接供給することができる。
【００６０】
基体構成要素２５およびキットコンテナ２８を、組立セル２０内に装填するために、基体構成要素２５およびキットコンテナ２８は、移送システム１８によって、３つの別個の組立セル２０のうちの１つに移送される。３つの組立セル２０が図面に示されるが、本発明は３つの組立セル２０に限定されるのではなく、装置１０の所望の生産量に応じて、任意の数の組立セル２０を使用することができることに留意されたい。
【００６１】
移送システム１８が、オーバーヘッドガントリコンベヤ１９である場合、オーバーヘッドガントリコンベヤ１９上のアーム３８は、オーバーヘッドガントリコンベヤ１９のアーム３８の端部上に取り付けられた工具機構４０を使用して、部品送達システム１４およびキット送達システム１６からの基体構成要素２５またはキットコンテナ２８に係合するように、独立して垂直方向下向きに動く。
【００６２】
次に、アーム３８は、部品送達システム１４およびキット送達システム１６からの、複合製品１２およびキットコンテナ２８を持ち上げ、複合製品１２およびキットコンテナ２８を、オーバーヘッドガントリコンベヤ１９によって、共に横方向に所望の組立セル２０へと移送する。
アーム３８は、独立して、基体構成要素２５およびキットコンテナ２８を組立セル２０内に降ろす。
【００６３】
基体構成要素２５およびキットコンテナ２８が、組立セル２０内に配置されると、オーバーヘッドガントリコンベヤ１９のアーム３８は、持ち上げられ、組立セル２０から離して動かされ、それにより、キットコンテナ２８内のサブコンポーネント２７および基体構成要素２５を複合製品１２内に組み付ける動作を、組立セル２０が開始することを可能にする。
【００６４】
基体構成要素２５およびキットコンテナ２８内のサブコンポーネント２７を複合製品１２内に組み付けるために、各組立セル２０は、互いに実質的に同様であり、すなわち複合製品１２は、組立セル２０のうちの１つによって完全に組み立てられる。
本発明の組立セル２０は、それらがいくつかの個別の機械加工および動作を実行するという点で、有利である。たとえば、シリンダヘッドなど複合製品１２の組立てにおいて、直列工程を利用する従来の組立ラインは、図１および図２に見られるように、点火プラグ設置動作１００、シリンダヘッド転回動作１０２、シリンダヘッドバルブ装填動作１０４、およびシリンダヘッドバルブキーアップ動作１０６を含めた動作を伴う。
【００６５】
こうした従来の動作はそれぞれ、上述のように、それらの各動作を完了するために個別の機械およびワークステーションを必要とする。
本発明の組立セル２０は、複合製品１２を組み立てるために必要な上記動作および機器のすべてを、１つの個別の組立セル２０内に組み合わせる。
組立セル２０は、図２〜図７に見られるように、組立セル２０が動作している間に誰かが組立セル２０内に入ることを禁止するための保護パネル４２および相互係止ドア４４を備える、実質的に矩形の構造を有する。
【００６６】
本発明の組立セル２０は、自立式であり独立に支持されるので、組立セル２０は、フォークリフト（図示せず）またはオーバーヘッドクレーン（図示せず）を使用して、自由に動かすことができる。組立セル２０がその所望の位置についた後に、従来の係留締結具４６を使用して、組立セル２０を製造施設の床に係留することができる。組立セル２０の操縦性は、本発明の装置１０を、従来の組立ラインと比べて最小限の努力で動かし再構成することができるという点で、本発明にさらなる柔軟性をもたらす。
【００６７】
上述のように、基体構成要素２５を、移送システム１８によって組立セル２０内に配置することができ、基体構成要素２５は、転回固定具４８によって空気圧で締め付けられる。
転回固定具４８は、基体構成要素２５を保持し、基体構成要素２５を何らかの所望の向きに位置決めするように、基体構成要素２５が３６０°回転することを可能にする。
【００６８】
サーボ駆動される「アルファ軸５０」が、転回固定具４８に連結され、転回固定具４８の動力回転をもたらす。
キットコンテナ２８が組立セル２０内に配置されるとき、移送システム１８は、キットコンテナ２８を、組立セル２０内でプラットホーム５４に固定されたテーブル５２上に配置する。
【００６９】
テーブル５２は、キットコンテナ２８を適正な位置に配置および保持するために、座ぐり縁部またはロケータを有することができる。
キットコンテナ２８内のすべてのサブコンポーネント２７を基体構成要素２５に組み付けるために、組立セル２０は、３次元の運動である直線運動ならびに回転運動を提供する。
【００７０】
上記のように、基体構成要素２５を保持するための転回固定具４８は、基体構成要素２５の回転運動をもたらす。転回固定具４８は、キットコンテナ２８を保持するためのテーブル５２を支持する、同一のプラットホーム５４上に取り付けられる。
プラットホーム５４は、基体構成要素２５およびキットコンテナ２８の直線的な「Ｘ」軸運動をもたらす、サーボ駆動される第１のラックピニオンギア５６上に取り付けられる。
【００７１】
サーボ駆動される「Ｘ」軸ラックピニオンギア５６は、組立セル２０の基体上に取り付けられる。
サーボ駆動される第２のラックピニオンギア５８もまた、組立セル２０の１つの側部に沿って取り付けられ、組立セル２０を長さ方向に横切る「Ｙ」軸運動をもたらす。
サーボ駆動される、２つの「Ｚ１」および「Ｚ２」軸垂直ボールねじ摺動部６０が、Ｙ軸に連結される。
【００７２】
「Ｚ１」および「Ｚ２」垂直ボールねじ摺動部６０は、サーボ駆動される「Ｙ」軸ラックピニオンギア５８に対する、上下または垂直の運動をもたらす。
サーボ駆動される「Ｚ１」および「Ｚ２」軸垂直ボールねじ摺動部６０の端部は、特定の組立て動作を実行するためのいくつかの工具６４を収容する、迅速変更工具機構ヘッド６２を有する。
【００７３】
迅速変更工具機構ヘッド６２は、サーボ駆動される「Ｚ１」および「Ｚ２」軸垂直ボールねじ摺動部６０上で、別の工具機構ヘッド６６が使用されることを可能にする。
別の工具機構ヘッド６６を使用するために、自動の８位置工具変更装置６８が、組立セル２０の基体に取り付けられている。工具変更装置６８の８つの位置はそれぞれ、組立工程中に収容されるべき別々の工具機構ヘッド６６を提供する。
【００７４】
各迅速変更工具機構ヘッド６６は、複合製品１２を形成するために、キットコンテナ２８内のサブコンポーネント２７と基体構成要素２５との別々の異なる組立動作を完了するための、分離された工具機構を提供する。
「Ｙ」軸ラックピニオンは、「Ｚ１」および「Ｚ２」軸ボールねじ摺動部６０が工具機構ヘッド６２、６６を交換するために、適当な位置にある所望の工具機構ヘッド６２、６６上を移動するための能力を有する。
【００７５】
複合製品１２を形成するために必要な組立動作を、組立セル２０に実行させるために、プログラム可能な制御装置７６が、組立セル２０の側部上に取り付けられる。
組立セル２０のプログラム可能な制御装置７６は、サブコンポーネント２７および基体構成要素２５が複合製品１２内に正しく組み付けられることを保証するために、適切な工具機構ヘッド６２、６６および工具６４が使用されることと、適切な運動が工具６４で行われることとを保証するように、サーボ駆動装置５０、５６、５８、６０と工具変更装置６８との間に電子通信をもたらす。
【００７６】
複合製品１２が正しく組み立てられることを保証するために、試験セル２２が、さらに移送システム１８に沿って、最後の組立セル２０に隣接して配置される。
図３、図１１、および図１２には、単一の試験セル２２を示すが、本発明は単一の試験セル２２に限定されるのではなく、装置１０の所望のスループットに応じて、任意の数の試験セル２２（たとえば図１３の２つの試験セル２２）を使用することができることに留意されたい。
【００７７】
一代替実施形態では、試験セル２２を、組立セル２０内に一体化することもできる。図８および図９に見られるように、試験セル２２が動作している間にいかなる人が入ることも禁止するための保護パネル４２および相互係止ドア４４を備える、実質的に矩形の構成を試験セル２２が有するという点で、試験セル２２は、組立セル２０と同様に構築される。
【００７８】
試験セル２２は、組み立てられた複合製品１２を試験セル２２内で受けるための、組立セル２０内に設けられたものと同様の転回固定具４８を有する。すなわち、転回固定具４８は、複合製品１２を空気圧で締め付け、サーボ駆動される「アルファ軸」５０は、組み立てられた複合製品１２のすべての領域にアクセスするために、組み立てられた複合製品１２の３６０°の回転をもたらす。
【００７９】
転回固定具４８は、組み立てられた複合製品１２の運動をもたらすために、組立セル２０と同様に、サーボ駆動される「Ｘ」軸ラックピニオンギア５６上に取り付けられる。
組立セル２０内で同様に使用されるような、サーボ駆動される「Ｙ」軸ラックピニオンギア５８が、組み立てられた複合製品１２を自動的に試験するために、試験セル２２の一方の側部に沿って取り付けられる。
【００８０】
サーボ駆動される単一の「Ｚ」軸ボールねじ摺動部６０は、組立セル２０内で同様に使用されるような、サーボ駆動される「Ｙ」軸ラックピニオンギア５６に取り付けられ、それにより、サーボ駆動される「Ｚ」軸ボールねじ６０の端部上に取り付けられた迅速変更工具機構ヘッド６２に、ＹおよびＺ軸に沿った運動をもたらす。
迅速変更試験用工具機構ヘッド６２は、試験用工具６４が様々な別の試験用工具機構ヘッド６６と相互交換されることを可能にする。
【００８１】
試験セル２２はまた、組立セル２０内で同様に使用されるような、自動８位置工具変更装置６８を有する。工具変更装置６８の各位置は、それぞれ１つの試験用工具ヘッド６６を保持する。これは、サーボ駆動される「Ｚ」軸ボールねじ６０上の、試験用工具６４の相互交換を可能にする。
サーボ駆動装置５０、５６、５８、６０と工具変更装置６８との間の通信は、試験セル２２の側部上に取り付けられた、プログラム可能な制御装置８０によってもたらされる。
【００８２】
プログラム可能な制御装置８０は、組み立てられた複合製品１２の組立機能性を試験するための、試験用工具６４の適切な運動および動作を保証するように、サーボ駆動装置５０、５６、５８および工具変更装置６８の運動および動作を調整する。プログラム可能な制御装置８０はまた、複合製品１２に欠陥があるかどうか、または複合製品１２が寸法的および機能的に許容可能であるかどうかを判定する。試験セルのプログラム可能な制御装置８０はまた、すべてのプログラム可能な機器が互いに協調することを保証するように、組立セルのプログラム可能な制御装置７６と電子通信を行う。
【００８３】
組み立てられた複合製品１２が試験セル２２内で試験された後に、移送システム１８は、組み立てられた複合製品１２を試験セル２２から送達ステーション２３へと取り出す。
「構成要素が複合製品１２内に正しく組み付けられていない」、「複合製品１２の一部が公差内にない」、「複合製品１２の一部が正しく機能していない」など、組み立てられた複合製品１２に欠陥があることを、試験セル２２が判定した場合、移送システム１８は、図３および図１０〜図１４に見られるように、不良品の複合製品１２を送達ステーション２３の部品棄却領域またはコンベヤ２４へと運ぶ。
【００８４】
送達ステーション２３の部品棄却領域またはコンベヤ２４は、移送システム１８にさらに沿って、試験セル２２に隣接して位置決めされる。
欠陥のある複合製品１２が、送達ステーション２３の部品棄却領域またはコンベヤ２４上に配置された後に、欠陥のある複合製品１２を検査ステーション（図示せず）に運び、欠陥のある複合製品１２をさらに分析および再加工することができ、または、欠陥のある複合製品１２を保管領域（図示せず）に運び、欠陥のある複合製品１２を作業員が回収することができる。
【００８５】
キットコンテナ復帰コンベヤ３０もまた、送達ステーション２３の部品棄却領域またはコンベヤ２４に隣接し、実質的にそれと並列して延びることができる。移送システム１８は、サブコンポーネント２７がキットコンテナ２８から取り出され、複合製品１２を形成するために基体構成要素２５に組み付けられた後に、空のキットコンテナ２８を組立セル２０から回収する。
【００８６】
移送システム１８は、空のキットコンテナ２８を組立セル２０からキットコンテナ復帰コンベヤ３０へと移送し、そこでキットコンテナ２８を、回収し、再充填し、装置１０の開始部へと復帰させることができる。
組み立てられた複合製品１２が試験セル２２内での検査に合格した場合、移送システム１８は、組み立てられた複合製品１２を試験セル２２から取り出し、組み立てられた複合製品１２を、送達ステーション２３の自動化された部品ダンネージ装填システムまたは部品復帰システム２６へと移送する。そこから、完成した複合製品１２は、組み立てられた複合製品１２を別の製品の組立品部品（ｓｕｂ−ａｓｓｅｍｂｌｙ）として設置することができる、別の場所へと移送される。
【００８７】
別の実施形態では、図１０および図１１に見られるように、サブコンポーネント２７が予め充填されたキットコンテナ２８を、キット送達システム１６に送達せずに、キット装備セル８２内で、キットコンテナ２８にサブコンポーネント２７を自動的に充填することができる。
キット装備セル８２は、移送システム１８の開始端部の下に位置決めされ、キット装備セル８２は、図４〜図５および図８〜図９に見られるような組立セル２０および試験セル２２と同様に、保護パネル４２および相互係止ドア４４によって包囲された矩形構成を有する。
【００８８】
サーボ駆動される２重の独立した「Ｙ１」および「Ｙ２」ラックピニオンガントリ８４が、キット装備セル８２の１つの側部に取り付けられる。
サーボ駆動される「Ｘ」軸ラックピニオン摺動部８６は、キットコンテナ２８を支持し、Ｘ軸に沿ったキットコンテナ２８の運動をもたらす。
サーボ駆動される「Ｙ３」軸くし形エスケープメント８８は、様々なサブコンポーネント２７を受ける。たとえば、シリンダ組立ラインでは、バルブシール９０、バルブスプリング９２、およびバルブリテイナおよびキー９４を、別々の部品供給システム９６から受け取ることができる。
【００８９】
サーボ駆動される「Ｙ３」軸くし形エスケープメント８８上で、サーボ駆動される「Ｙ２」軸ラックピニオンガントリ８４摺動部を動かすことによって、バルブサブコンポーネント９０、９２、９４を拾い、キットコンテナ２８内に配置することができる。
キット装備セル８２の反対側にて、１対のバルブサブコンポーネントコンベヤ９８が、サブコンポーネント２７をたとえばシリンダヘッド組立ライン内に送達し、そのような構成要素が、バルブおよび点火プラグを構成することができる。
【００９０】
サーボ駆動される「Ｙ１」ラックピニオンガントリ摺動部は、バルブサブコンポーネントコンベヤ９８上を移動し、そこでサブコンポーネント２７を、キットコンテナ２８内に装填することができる。
キットコンテナ２８にサブコンポーネント２７が装填された後、移送システム１８は、キットコンテナ２８をキット装備セル８２から拾い、持ち上げて、キットコンテナ２８を組立セル２０のうちの１つへと移送する。
【００９１】
動作に際して、キットコンテナ２８は、キット送達システム１６によって装置１０へと供給され、キット送達システム１６は、充填状態にあるキットコンテナ２８を、キット送達コンベヤ４５を利用して送達することができ、またはキット送達システム１６は、上記で説明し図３〜図１３に示したように、適当なサブコンポーネント２７をキットコンテナ２８に充填するために、キット装備セル８２を利用することができる。
【００９２】
基体構成要素２５は、部品送達システム１４によって装置１０へと供給され、部品送達システム１４は、複合製品１２を装填するために、キット送達コンベヤ４５を利用することができる。
移送システム１８は、基体構成要素２５を拾い上げ、組立セル２０のうちの１つの中の転回固定具４８内に配置する。さらに、移送システム１８は、キットコンテナ２８を拾い上げ、キットコンテナ２８を同じ組立セル２０内のテーブル５２上に配置する。
【００９３】
組立セル２０は、特定の工具機構ヘッド６２を用いて、キットコンテナ２８内の各サブコンポーネント２７を、基体構成要素２５に組み付ける。
工具機構ヘッド６２、６６は、それぞれのサブコンポーネント２７が適当な工具６４を用いて基体構成要素２５に組み付けられるように、交換される。
複合製品１２が完全に組み立てられると、移送システム１８は、組み立てられた複合製品１２を取り出し、複合製品１２を試験セル２２へと移送する。
【００９４】
さらに、空のキットコンテナ２８が、移送システム１８によって組立セル２０から取り出され、キットコンテナ復帰コンベヤ３０へと移送される。
組み立てられた複合製品１２が、試験セル２２の転回固定具４８内に配置された後に、試験セル２２は、複合製品１２に欠陥がないことを保証するための適当な試験を自動的に行う。
【００９５】
試験セル２２が、組み立てられた複合製品１２に欠陥があると判定した場合、移送システム１８は、欠陥のある複合製品１２を取り出し、それを送達ステーション２３の部品棄却領域またはコンベヤ２４上に配置し、そこで複合製品１２を再加工し、または別の領域に移送することができる。
試験セル２２が、組み立てられた複合製品１２に欠陥がないと判定した場合、移送システム１８は、組み立てられた複合製品１２を試験セル２２から取り出し、組み立てられた複合製品１２を、送達ステーション２３の自動化された部品ダンネージ装填システム、または部品復帰システム２６へと移送する。次いで複合製品１２を、所望の領域に移送することができる。
【００９６】
本発明の並列工程システムにおいて複合製品１２を組み立てるための、方法および装置１０の一代替実施形態では、装填ステーション１３は、上記で説明したように、部品送達システム１４およびキット送達システム１６を有する。さらに、上記で説明したように、送達ステーション２３を設けることもできる。ただし、組立セル２０および試験セル２２は、いくつかの異なる特徴を有することができる。
【００９７】
図１４〜図１６に示すように、組立セル２００および試験セル２０１は、上記で説明した組立セル２０および試験セル２２と同様の全体的な構成を有するが、図１４〜図１９に見られるように、２重の直線状レール２０２を組立セル２００および試験セル２０１の外側から内側に延ばすことによって、二重の直線状レール２０２は、キットコンテナ２８および基体構成要素２５を、組立セル２００および試験セル２０１の外側で装填することを可能にする。
これにより、個々の組立セル２００および試験セル２０１を、図１４に示すように互い違いにすることが可能になる。
【００９８】
このタイプの構成では、移送システム１８は、上記で説明したように、キットコンテナ２８、基体構成要素２５、および複合製品１２の、装填および取出しを、組立セル２００および試験セル２０１の外側から行う。組立セル２００および試験セル２０１を互い違いにすることにより、直線状レール２０２の端部を、移送システム１８の真下に直線状に位置合せすることができる。この特定の構成は、複合製品１２の高い生産量を可能にする。
【００９９】
キットコンテナ２８、基体構成要素２５、および複合製品１２を、組立セル２００および試験セル２０１へと動かし、かつそこから動かすために、架台２０４が、二重の直線状レール２０２に摺動可能に取り付けられており、架台２０４が組立セル２００または試験セル２０１の外側にある非装填位置と、架台２０４が組立セル２００または試験セル２０１の内側にある装填位置との間で動く。架台２０４は、ベルト駆動装置２０６を使用して、非装填位置と装填位置との間で駆動される。架台２０４は、組立セル２００内の基体構成要素２５と試験セル２０１内の複合製品１２とを、所定の向きで係合させ回転可能に位置決めするための、回転固定具２０８を備える。さらに、架台２０４は、１対のキットコンテナ２８を係合させるための、回転固定具２０８の各側部に隣接する１対の固定具２１０を提供する。
【０１００】
キットコンテナ２８は、固定具２１０に相補的に係合しキットコンテナ２８を架台２０４に固定するための、キットコンテナ２８の端部から延びる１対のクリップ２１１を有する。キットコンテナ２８および基体構成要素２５が架台２０４上に装填された後に、架台２０４を、組立セル２００内の装填位置に動かすことができる。同様に、複合製品１２が架台２０４上に装填された後に、架台２０４を、試験セル２０１内の装填位置に動かすことができる。
【０１０１】
組立セル２００および試験セル２０１内で、２重の直線状レール２０２の端部に取り付けられたサーボ駆動装置２１２は、架台２０４が装填位置にあるとき、所望の位置内で回転固定具２０８上のシャフト２１３に係合し、それを回転させることができる。
移送システム１８は、上記で説明したように、架台２０４が非装填位置にある場合、キットコンテナ２８および基体構成要素２５を、組立セル２００の架台２０４内に装填する。同様に、移送システム１８は、架台２０４が非装填位置にある場合、複合製品１２を試験セル２０１の架台２０４内に装填することができる。
【０１０２】
架台２０４が、組立セル２００および試験セル２０１の中で装填された位置にある場合、図１６および図２２に見られるように、１対の実質的に平行なレール２１４が、２重の直線状レール２０２の両側から実質的に垂直に延びる。実質的に平行なレール２１４の各組は、実質的に平行なレール２１４の間に嵌り込む、組立セル２００内の複数の組立用工具２１６および試験セル２０１内の試験用工具２１６を有する。
【０１０３】
工具２１６は、工具アダプタプレート２１７を有し、工具アダプタプレート２１７は、工具２１６を固定し配置するために、実質的に平行なレール２１４上のピン２２２に係合するための、工具アダプタプレート２１７を貫通する開口２１９を有する。各工具２１６は、複合製品１２上で様々な組立ておよび試験機能を実行するために、それぞれ異なる。
各工具２１６は、工具アーム２２０によって着脱することができる、迅速変更アダプタ２１８を有する。迅速変更アダプタ２１８を使用することにより、工具アーム２２０は、それぞれの工具２１６を迅速に着脱することができる。
【０１０４】
図２０および図２１によれば、工具アーム２２０は、ボールねじおよびサーボ２２４を使用して、Ｚ軸に沿って駆動することができ、それにより、組立ておよび試験工具２１６を、実質的に平行なレール２１４から上下させることを可能にする。工具アーム２２０はまた、ラックピニオンＹ軸ガントリ２２１およびサーボによって、組立セル２００および試験セル２０１に沿って長さ方向に駆動することができ、それにより、組立工具２１６を、組立セル２００内のキットコンテナ２８および基体構成要素２５へと、またはそこから動かすことを可能にし、あるいは、試験工具２１６を複合製品１２へと、またはそこから動かすことを可能にする。
【０１０５】
２重の直線状レール２０２の各側部上に、１対の工具機構アーム２２０およびキットコンテナ２８を有することによって、サブコンポーネント２７および基体構成要素２５を、よりタイミング良好なやり方で複合製品１２内に組み付けることができる。同様に、試験セル２０１内の１対の工具機構アーム２２０は、複合製品１２の試験を促進することができる。
【０１０６】
一代替実施形態では、工具アーム２２０は、図２４に見られるように、レール２３２に沿って駆動され多角度運動を提供する、ロボットアーム２３０を備えることができる。
キットコンテナ２８および基体構成要素２５ではなく、複合製品１２が架台２０４内に装填される以外は、本発明のこの実施形態の試験セル２０１は、組立セル２００と同様である。さらに、組立セル２００内の組立工具２１６ではなく、試験ツール２１６が試験セル２０１内で使用される。構造的には、組立セル２００と試験セル２０１は、同じままである。
【０１０７】
別の実施形態では、本発明の低容積システム構成は、図２３に見られるように、互いに対向する組立セル２００および試験セル２０１を有することによって用いることができ、装填ステーションコンベヤ２２５、２２６および送達ステーションコンベヤ２２７が、組立セル２００と試験セル２０１との間で延びることにも留意されたい。すなわち、キットコンテナ２８および基体構成要素２５は、組立セル２００の架台２０４上に手動で装填することができ、または、キットコンテナ２８および基体構成要素２５は、上記の移送システム１８のうちの１つによって自動的に装填することができる。試験セル２０１内への複合製品１２の装填もまた、手動または自動で行うことができる。
【０１０８】
本発明を、最も実用的で好ましい実施形態であると現在考えられているものと関連付けて説明してきたが、本発明は、開示された実施形態に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内に含まれる、様々な修正形態および同等の構成を包含することが企図されることを理解されたい。この範囲は、そのような修正形態および同等の構造のすべてを法の下で許されるとおりに包含するように、最も広く解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】従来の組立ラインの直列プロセスを用いる、複合製品を組み立てるための従来技術の方法および装置の説明図である。
【図２】本発明の組立セルに変換された、従来技術の複合製品を組み立てるための方法および装置の説明図である。
【図３】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置を示す上面等角図である。
【図４】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、組立セルを示す等角図である。
【図５】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、保護パネルおよび相互係止ドアを有する組立セルを示す等角図である。
【図６】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、組立セルを示す側面図である。
【図７】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、組立セルを示す端面図である。
【図８】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、試験セルを示す等角図である。
【図９】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、試験セルを示す側面図である。
【図１０】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、キット機構セルを示す上面概略図である。
【図１１】内部に組み込まれたキット機構セルを有する、本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置を示す上面概略図である。
【図１２】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置を示す上面概略図である。
【図１３】ロボットシステムを移送システムとして使用する、本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置を示す上面概略図である。
【図１４】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、一代替実施形態を示す等角図である。
【図１５】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、組立セルの一代替実施形態を示す等角図である。
【図１６】発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、組立セルの一代替実施形態を示す分解等角図である。
【図１７】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、一代替実施形態の架台および２重直線状レールを装填位置で示す等角図である。
【図１８】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、一代替実施形態の架台および２重直線状レールを非装填位置で示す等角図である。
【図１９】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、一代替実施形態における架台を示す等角図である。
【図２０】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、一代替実施形態の工具機構アームを示す等角図である。
【図２１】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、一代替実施形態における工具機構アームを示す側面図である。
【図２２】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の、一代替実施形態における自動工具変更装置を示す斜視図である。
【図２３】本発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の一代替実施形態の、低容積構成を示す斜視図である。
【図２４】発明の並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法および装置の一代替実施形態における、工具変更装置として使用されるロボットアームを示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０ 装置
１２ 複合製品
１３ 装填ステーション
１４ 部品送達システム
１６ キット送達システム
１８ 移送システム
１９ オーバーヘッドガントリコンベヤ
２０ 組立セル
２２ 試験セル
２３ 送達ステーション
２４ 部品棄却領域またはコンベヤ
２５ 基体構成要素
２６ ダンネージ装填システムまたは部品復帰システム
２７ サブコンポーネント
２８ キットコンテナ
３０ キットコンテナ復帰コンベヤ
３４ 垂直支持ビーム
３６ 支持ビームまたは案内レール
３８ 独立アーム
３９ ロボットシステム
４０ 工具機構
４１ ロボットアーム
４３ 案内レール
４５ 部品およびキット送達コンベヤ
４５' 垂直支持ビーム
４８ 転回固定具
５０ アルファ軸
５２ テーブル
５４ プラットホーム
５６ ラックピニオンギア
５８ ラックピニオンギア
６０ 垂直ボールねじ摺動部
６２ 迅速変更工具機構ヘッド
６４ 工具
６６ 工具機構ヘッド
６８ 工具変更装置
７６ プログラム可能な制御装置
８０ プログラム可能な制御装置
８２ キット装備セル
８４ ラックピニオンガントリ
８６ ラックピニオン摺動部
８８ くし形エスケープメント
９０ バルブシール
９２ バルブスプリング
９４ バルブリテイナおよびキー
９６ 部品供給システム
９８ バルブサブコンポーネントコンベヤ
１００ 点火プラグ設置動作
１０２ シリンダヘッド転回動作
１０４ シリンダヘッドバルブ装填動作
１０６ シリンダヘッドバルブキーアップ動作
２００ 組立セル
２０１ 試験セル
２０２ ２重の直線状レール
２０４ 架台
２０６ ベルト駆動装置
２０８ 回転固定具
２１０ 固定具
２１２ サーボ駆動装置
２１４ レール
２１６ 組立用工具
２１７ 工具アダプタプレート
２１８ 迅速変更アダプタ
２１９ 開口
２２０ 工具アーム
２２５、２２６ 装填ステーションコンベヤ
２２７ 送達ステーションコンベヤ
２３０ ロボットアーム
２３２ レール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を、前記複合製品を組み立てるための装填ステーションに提供するステップと、
前記サブコンポーネントの群および前記少なくとも１つの基体構成要素を、移送システムを使用して、少なくとも１つの同様のコンピュータ化された組立セルのうちの１つに自動的に移送するステップと、
前記サブコンポーネントの群および前記基体構成要素を、前記少なくとも１つのコンピュータ化された組立セルを使用して、前記複合製品内に自動的に組み付けるステップと、
前記複合製品を、前記移送システムを使用して、送達ステーションへと自動的に移送するステップとを含む、並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法。
【請求項２】
前記移送システムを使用して、前記複合製品を、前記少なくとも１つの組立セルから少なくとも１つの同様のコンピュータ化された試験セルのうちの１つへと、自動的に移送するステップと、
前記複合製品の正しい組立機能性を保証するために、前記複合製品を、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル内で自動的に試験するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一群のサブコンポーネントおよび少なくとも１つの基体構成要素を提供する前記ステップが、前記サブコンポーネントおよび前記少なくとも１つの基体構成要素を、前記移送システム内へと手動で装填するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を提供する前記ステップが、
前記少なくとも１つの基体構成要素を前記移送システムに供給するための、部品送達システムと、
キットコンテナ内の前記サブコンポーネントを供給するためのキット送達システムを、前記移送システムに提供するステップとをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
部品送達システムを提供する前記ステップが、前記少なくとも１つの基体構成要素を前記移送システムに送達するための、コンベヤを提供するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
キットコンテナ内の前記サブコンポーネントを供給するための、キット送達システムを提供する前記ステップが、
少なくとも１つのキット組立セルを使用して、前記サブコンポーネントを前記キットコンテナ内に自動的に組み付けるステップと、
前記キットコンテナを前記移送システムに送達するための、コンベヤを提供するステップとをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
部品送達システムを提供するための前記ステップが、内部に前記サブコンポーネントが組み付けられた前記キットコンテナを、前記移送システムに送達するためのコンベヤを提供するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記サブコンポーネントの群および前記少なくとも１つの基体構成要素を移送する前記ステップが、前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記複数の組立セル、および前記少なくとも１つの試験セルへと、またはそこから送達するための、オーバーヘッドガントリシステムを提供するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記サブコンポーネントの群および前記少なくとも１つの基体構成要素を移送する前記ステップが、前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記複数の組立セル、前記少なくとも１つの試験セル、および前記送達ステーションへと、またはそこから自動的に移送するステップのために、コンピュータ化されたロボットアームを提供するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のコンピュータ化された組立セルのうちの１つの中で、前記少なくとも１つの基体構成要素を所望の向きで回転させるために、前記少なくとも１つの基体構成要素を転回固定具内に固定するステップと、
前記複数のコンピュータ化された組立セル内に、前記キットコンテナを配置するステップとをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記複合製品を形成するために、前記サブコンポーネントを組み立てるための適当な工具を、前記少なくとも１つの基体構成要素に自動的に提供するために、コンピュータ化された工具変更装置を前記コンピュータ化された各組立セル内に提供するステップと、
前記少なくとも１つの基体構成要素と前記適当な工具との間に、３軸の直線運動を提供するステップとをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
前記複合製品を所望の向きで回転させるために、前記複合製品を、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル内の転回固定具内に固定するステップと、
前記複合製品を試験するための適当な試験工具を自動的に提供するために、コンピュータ化された試験工具変更装置を前記少なくとも１つの各試験セル内に提供するステップと、
前記複合製品と前記適当な試験工具との間に、３軸の直線運動を提供するステップとをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
前記複合製品を組み立てるために必要とされる、一群のサブコンポーネントおよび少なくとも１つの基体構成要素を提供するための、装填ステーションと、
前記複合製品を形成するために、前記サブコンポーネントを前記基体構成要素に自動的に組み付けるための、複数のコンピュータ化された組立セルと、
前記複合製品が組み立てられた後に、前記複合製品を受け取るための送達ステーションと、
前記サブコンポーネント、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記複数の組立セル、および前記送達ステーションへと、またはそこから移送するための移送システムとを備える、並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置。
【請求項１４】
前記複合製品の正しい組立機能性を保証するために前記複合製品を自動的に試験するための、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セルをさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記装填ステーションが、前記サブコンポーネントおよび前記基体構成要素を前記移送システム内に手動で装填するステップをさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記装填ステーションが、
前記少なくとも１つの基体構成要素を前記移送システムに送達するための、部品送達システムと、
前記サブコンポーネントを内部に有するキットコンテナを、前記移送システムに送達するためのキット送達システムとをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記部品送達システムが、前記少なくとも１つの基体構成要素を、前記移送システムに送達するためのコンベヤをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記キット送達システムが、前記キットコンテナを前記移送システムに送達するためのコンベヤをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記キット送達システムが、
前記サブコンポーネントを受け、前記キットコンテナ内に組み付けるための自動キット組立セルと、
前記キットコンテナを前記移送システムに送達するためのコンベヤとをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記移送システムが、
前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記コンピュータ化された組立セル、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル、および前記送達ステーションから自動的に拾い、またそこに自動的に配置するための、コンピュータ化されたオーバーヘッドガントリシステムをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
前記移送システムが、前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記自動組立セル、前記少なくとも１つの自動試験セル、および前記送達ステーションから自動的に拾い、またそこに自動的に配置するための、コンピュータ化されたロボットアームをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２２】
前記コンピュータ化された組立セルがそれぞれ、
前記サブコンポーネントを前記少なくとも１つの基体構成要素に組み付けるために、前記少なくとも１つの基体構成要素を固定し、所望の向きで回転させるための、前記各組立セル内に取り付けられた転回固定具と、
前記キットコンテナを受けるための、前記コンピュータ化された各組立セル内のキットコンテナ固定具と、
前記キットコンテナ内の、前記サブコンポーネントを組み立てるための適当な工具を、前記少なくとも１つの基体構成要素に自動的に提供するための、前記各組立セル内のコンピュータ化された工具変更装置と、
３軸の直線運動で互いに相対的に動かすことができる、前記転回固定具および前記コンピュータ化された工具変更装置とをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２３】
前記コンピュータ化された前記少なくとも１つの組立セルがそれぞれ、
前記複合製品を試験するために、前記複合製品を固定し所望の向きで回転させるための、前記少なくとも１つの各自動試験セル内に取り付けられた転回固定具と、
前記複合製品を試験するための適当な試験工具を自動的に提供するための、前記少なくとも１つの試験セル内のコンピュータ化された試験工具変更装置と、
３軸の直線運動で互いに相対的に動かすことができる、前記転回固定具および前記適当な試験工具とをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２４】
架台に連結された、前記転回固定具とキットコンテナ固定具とを有する架台と、
前記架台を摺動可能に受けるための１対のレールとをさらに備え、前記レールが、前記組立セルへと、またそこから延び、前記架台が、前記組立セルの外側に前記架台がある非装填位置と、前記組立セルの内側に前記架台がある装填位置との間で動く、請求項２０に記載の装置。
【請求項２５】
前記送達ステーションが、
欠陥のある前記複合製品を受け取るための、前記送達ステーション内の第１の領域と、
欠陥のない前記複合製品を受け取るための、前記送達ステーション内の第２の領域とをさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１】
サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を、前記複合製品を組み立てるための装填ステーションに提供するステップと、
前記サブコンポーネントの群および前記少なくとも１つの基体構成要素を、移送システムを使用して、少なくとも１つの同様のコンピュータ化された組立セルのうちの１つに自動的に移送するステップと、
前記サブコンポーネントの群および前記基体構成要素を、前記少なくとも１つのコンピュータ化された組立セルを使用して、前記複合製品内に自動的に組み付けるステップと、
前記複合製品を、前記移送システムを使用して、送達ステーションへと自動的に移送するステップとを含む、並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための方法。
【請求項２】
前記移送システムを使用して、前記複合製品を、前記少なくとも１つの組立セルから少なくとも１つの同様のコンピュータ化された試験セルのうちの１つへと、自動的に移送するステップと、
前記複合製品の正しい組立機能性を保証するために、前記複合製品を、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル内で自動的に試験するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一群のサブコンポーネントおよび少なくとも１つの基体構成要素を提供する前記ステップが、前記サブコンポーネントおよび前記少なくとも１つの基体構成要素を、前記移送システム内へと手動で装填するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
サブコンポーネントの群および少なくとも１つの基体構成要素を提供する前記ステップが、
前記少なくとも１つの基体構成要素を前記移送システムに供給するための、部品送達システムと、
キットコンテナ内の前記サブコンポーネントを供給するためのキット送達システムを、前記移送システムに提供するステップとをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
部品送達システムを提供する前記ステップが、前記少なくとも１つの基体構成要素を前記移送システムに送達するための、コンベヤを提供するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
キットコンテナ内の前記サブコンポーネントを供給するための、キット送達システムを提供する前記ステップが、
少なくとも１つのキット組立セルを使用して、前記サブコンポーネントを前記キットコンテナ内に自動的に組み付けるステップと、
前記キットコンテナを前記移送システムに送達するための、コンベヤを提供するステップとをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
部品送達システムを提供するための前記ステップが、内部に前記サブコンポーネントが組み付けられた前記キットコンテナを、前記移送システムに送達するためのコンベヤを提供するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記サブコンポーネントの群および前記少なくとも１つの基体構成要素を移送する前記ステップが、前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記複数の組立セル、および前記少なくとも１つの試験セルへと、またはそこから送達するための、オーバーヘッドガントリシステムを提供するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記サブコンポーネントの群および前記少なくとも１つの基体構成要素を移送する前記ステップが、前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記複数の組立セル、前記少なくとも１つの試験セル、および前記送達ステーションへと、またはそこから自動的に移送するステップのために、コンピュータ化されたロボットアームを提供するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のコンピュータ化された組立セルのうちの１つの中で、前記少なくとも１つの基体構成要素を所望の向きで回転させるために、前記少なくとも１つの基体構成要素を転回固定具内に固定するステップと、
前記複数のコンピュータ化された組立セル内に、前記キットコンテナを配置するステップとをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記複合製品を形成するために、前記サブコンポーネントを組み立てるための適当な工具を、前記少なくとも１つの基体構成要素に自動的に提供するために、コンピュータ化された工具変更装置を前記コンピュータ化された各組立セル内に提供するステップと、
前記少なくとも１つの基体構成要素と前記適当な工具との間に、３軸の直線運動を提供するステップとをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
前記複合製品を所望の向きで回転させるために、前記複合製品を、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル内の転回固定具内に固定するステップと、
前記複合製品を試験するための適当な試験工具を自動的に提供するために、コンピュータ化された試験工具変更装置を前記少なくとも１つの各試験セル内に提供するステップと、
前記複合製品と前記適当な試験工具との間に、３軸の直線運動を提供するステップとをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
前記複合製品を組み立てるために必要とされる、一群のサブコンポーネントおよび少なくとも１つの基体構成要素を提供するための、装填ステーションと、
前記複合製品を形成するために、前記サブコンポーネントを前記基体構成要素に自動的に組み付けるための、複数のコンピュータ化された組立セルと、
前記複合製品が組み立てられた後に、前記複合製品を受け取るための送達ステーションと、
前記サブコンポーネント、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記複数の組立セル、および前記送達ステーションへと、またはそこから移送するための移送システムとを備える、並列工程システムにおいて複合製品を組み立てるための装置。
【請求項１４】
前記複合製品の正しい組立機能性を保証するために前記複合製品を自動的に試験するための、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セルをさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記装填ステーションが、前記サブコンポーネントおよび前記基体構成要素を前記移送システム内に手動で装填するステップをさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記装填ステーションが、
前記少なくとも１つの基体構成要素を前記移送システムに送達するための、部品送達システムと、
前記サブコンポーネントを内部に有するキットコンテナを、前記移送システムに送達するためのキット送達システムとをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記部品送達システムが、前記少なくとも１つの基体構成要素を、前記移送システムに送達するためのコンベヤをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記キット送達システムが、前記キットコンテナを前記移送システムに送達するためのコンベヤをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記キット送達システムが、
前記サブコンポーネントを受け、前記キットコンテナ内に組み付けるための自動キット組立セルと、
前記キットコンテナを前記移送システムに送達するためのコンベヤとをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記移送システムが、
前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記コンピュータ化された組立セル、前記少なくとも１つのコンピュータ化された試験セル、および前記送達ステーションから自動的に拾い、またそこに自動的に配置するための、コンピュータ化されたオーバーヘッドガントリシステムをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
前記移送システムが、前記キットコンテナ、前記少なくとも１つの基体構成要素、および前記複合製品を、前記装填ステーション、前記自動組立セル、前記少なくとも１つの自動試験セル、および前記送達ステーションから自動的に拾い、またそこに自動的に配置するための、コンピュータ化されたロボットアームをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２２】
前記コンピュータ化された組立セルがそれぞれ、
前記サブコンポーネントを前記少なくとも１つの基体構成要素に組み付けるために、前記少なくとも１つの基体構成要素を固定し、所望の向きで回転させるための、前記各組立セル内に取り付けられた転回固定具と、
前記キットコンテナを受けるための、前記コンピュータ化された各組立セル内のキットコンテナ固定具と、
前記キットコンテナ内の、前記サブコンポーネントを組み立てるための適当な工具を、前記少なくとも１つの基体構成要素に自動的に提供するための、前記各組立セル内のコンピュータ化された工具変更装置と、
３軸の直線運動で互いに相対的に動かすことができる、前記転回固定具および前記コンピュータ化された工具変更装置とをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２３】
前記コンピュータ化された前記少なくとも１つの組立セルがそれぞれ、
前記複合製品を試験するために、前記複合製品を固定し所望の向きで回転させるための、前記少なくとも１つの各自動試験セル内に取り付けられた転回固定具と、
前記複合製品を試験するための適当な試験工具を自動的に提供するための、前記少なくとも１つの試験セル内のコンピュータ化された試験工具変更装置と、
３軸の直線運動で互いに相対的に動かすことができる、前記転回固定具および前記適当な試験工具とをさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２４】
架台に連結された、前記転回固定具とキットコンテナ固定具とを有する架台と、
前記架台を摺動可能に受けるための１対のレールとをさらに備え、前記レールが、前記組立セルへと、またそこから延び、前記架台が、前記組立セルの外側に前記架台がある非装填位置と、前記組立セルの内側に前記架台がある装填位置との間で動く、請求項２０に記載の装置。
【請求項２５】
前記送達ステーションが、
欠陥のある前記複合製品を受け取るための、前記送達ステーション内の第１の領域と、
欠陥のない前記複合製品を受け取るための、前記送達ステーション内の第２の領域とをさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００９−１４２９７５（Ｐ２００９−１４２９７５Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８８９３８（Ｐ２００８−１８８９３８）
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【出願人】（５０８２２０３２０）コウマウ，インコーポレイテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＣＯＭＡＵ，ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】２１０００ Ｔｅｌｅｇｒａｐｈ Ｒｏａｄ，Ｓｏｕｔｈｆｉｅｌｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ ４８０３３，ＵＳ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【出願人】（５０８２２０３２０）コウマウ，インコーポレイテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＣＯＭＡＵ，ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】２１０００ Ｔｅｌｅｇｒａｐｈ Ｒｏａｄ，Ｓｏｕｔｈｆｉｅｌｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ ４８０３３，ＵＳ．
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]