灵活运输系统相关申请的交叉引用
本申请主张对于2013年3月14日提交的第61/781,147号美国临时专利
申请(待决)、2014年3月14日提交的第14/211,793号美国专利申请(待决)
以及2014年3月14日提交的第14/211,572号美国专利申请(待决)的优先
权，其公开内容在此通过援引而整体并入本文。
技术领域
本发明一般而言涉及材料处理系统，并且更具体地，涉及用于装配线制
造(assembly-linefabrication)的运输系统。
背景技术
用于装配线制造的材料处理系统一般设计成促进由多个部件或子组合件
(半成品)有效且快速地制造组合件。一个特别适合于这种材料处理系统的
领域是汽车制造。例如，材料处理系统可以用于车辆钣金体(sheetmetal
body)、传动系(powertrain)、底盘子组合件或者内饰(trim)的装配。材料
处理系统还可以用于喷涂操作、焊接、粘合或其它传统装配操作。
一般而言，载体(即用于累积最终接合到车体的多个部件和子组合件的
结构)行进通过多个站。在每个站处，由多个机器人或技工可添加组件和/
或执行接合操作(例如，电阻焊接、粘接、螺柱焊等)。单个的组件或子组合
件可以通过料匣(magazine)设置到不同站，该料匣将部件以一致的定向和
足够的频率呈现给机器人或技工，以匹配装配线的速度。无论在不连续的站
处，或者与其它任务结合，多个几何定向工具(“几何工具”)可以用于在永
久接合之前操纵部件与多个参考点精确对准。
通常，载体可利用通用型转移框架来运输。转移框架可利用多种不同的
转移系统(比如高架轨道系统)进行站到站的移动，例如，可相对于站上升
和下降。
传统的运输系统具有多个缺点。例如，转移框架和载体产生庞大的联合
组合件。在装配线的终点，每个转移框架和载体组合件必须返回到装配线的
起点处。这经常涉及产生(dedicate)通常位于装配线上方的回路，用以使空
载体和框架返回。不幸的是，这个回路通常平分上部的天桥(catwalk)，并
且因此阻止在一侧的维护人员能够安全地经过到天桥的另一侧。这大大地阻
碍了装备柜和高架(overhand)路线设施的故障检测和进入。
另外，每个框架和载体可以共同约束到高架式输送机。因此，在一个站
处的载体和框架不能相对于其它站处的载体和框架独立地移动。这导致缺乏
灵活性，并且载体不能够快速地穿过不必要的站。而且，载体必须以恒定的
移动和延迟模式移动通过多个站。甚至当加工完成时，在一个站正在进行加
工的载体和对应的部件不能移动，直到所有其它站都已经完成了它们各自的
任务。限位开关、慢速开关、以及停止开关控制作为一个集合单元的高架式
输送机。
因此，需要一种具有更高灵活性的改进的非高架式运输系统。
发明内容
本发明克服了迄今为止已知的、在沿着装配线转移组合件中使用的传统
运输系统的上述和其它缺点和弊端。虽然本发明将会结合某些实施例来描述，
应该理解的是，本发明并不局限于这些实施例。相反，本发明包括可被包括
在本发明的实质与范围内的所有变形、改型和等价物。
根据本发明的一个方案，灵活运输系统包括多个前馈轨道段
(feed-forwardtracksegment)以及至少一个被支撑以沿着前馈轨道段移动的
载体。每个前馈轨道段具有朝上的通道以及至少一个设置在通道内的载体驱
动构件。每个载体包括至少一个驱动接合构件，该驱动接合构件与前馈轨道
段的载体驱动构件配合以沿着各个轨道段移动载体。在一个示例性实施例中，
载体驱动构件可以是在通道内延伸的带，而驱动接合构件可以是摩擦轨。在
另一个示例性实施例中，载体驱动构件可以是直线电机，而驱动接合构件可
以是磁体。与每个载体相关的支撑结构在前馈轨道段上方支撑装配组件。
另一个方案，灵活运输系统还可包括多个返回轨道段(returntrack
segment)，这些返回轨道段端对端对准并且与多个前馈轨道段间隔开。每个
返回轨道段具有沿着返回轨道段纵向延伸的通道，以及至少一个设置在通道
内的载体驱动构件。在一个示例性实施例中，载体驱动构件可以是在通道内
延伸的带。在另一个示例性实施例中，载体驱动构件可是直线电机。返回轨
道段的载体驱动构件与在返回轨道段上接纳的载体的驱动接合构件相配合，
以沿着各个返回轨道段移动载体。
根据本发明原理的上述和其它目的和优点从其附图和说明书中将是显而
易见的。
附图说明
并入和组成说明文件的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与上
述本发明的整个说明书以及以下给出的详细说明书一起，用来解释本发明的
原理。相似的附图标记在附图部分的各个附图中用于指代相似的特征。
图1是包括根据本发明原理的示例性运输系统的装配线的平面示意图；
图2是图1的示例性运输系统的示意性正视图；
图3是图1的运输系统的更详细的俯视平面图；
图4是图3的运输系统的俯视平面图，其还包括天桥和高架式返回轨道；
图5是根据本发明原理的示例性载体的立体图；
图6是根据本发明原理的示例性轨道段的立体图；
图7是沿线7-7截取的图6轨道段的局部剖视图；
图8是图7的轨道段的局部剖视图，其还示出了与轨道段联接的载体；
图9是图5的环绕区域的详细视图；
图10是图5的载体的端视图，其还示出了辊子的构造；
图11是根据本发明原理的示例性组件放置站的立体图；
图12是根据本发明原理的示例性几何工具站的立体图；
图13是根据本发明原理的示例性几何工具站的俯视平面图；
图14是根据本发明原理的示例性卸载站的立体图；
图15是图14的卸载站的端视图；
图16是图4的运输系统的侧视图，其示出了高架式返回轨道和天桥；
图17是图16的高架式返回轨道的放大侧视图；
图18是图16沿线18-18截取的局部剖视图；
图19是图18的返回轨道的放大详细视图；
图20是根据本发明原理的示例性可调节安装组合件的立体图；
图21是包括根据本发明原理的二维码条带的示例性载体的立体图；
图22是包括根据本发明原理的另一个示例性运输系统的装配线的示意
性俯视平面视图；
图23是图22的运输系统的示例性轨道段的立体图；
图24是图23的轨道段的立体图，其示出了与轨道段联接的另一个示例
性载体；
图25是图24的轨道段和载体的局部剖视图；
图26是根据本发明原理的载体的另一个实施例的详细视图，该载体构造
成与图25和图25的轨道段一起使用。
具体实施方式
图1是根据本发明原理的示例性、灵活的反向(inverted)运输系统10
的示意性说明。多个站12构造成加工和装配多个组件和子组件，比如车体。
系统10包括轨道14，轨道14在各个站12之间运输部件。载体16(以
下参照图5和图9更具体地描述)与轨道14配合并充当底座(foundation)
以接纳不同部件和子组件。在线18的起点处引入载体16，并且通过多个带
段20(以下参照图6-图8更具体地描述)运输，这些带段20设置在轨道14
下方。可以观察到，带20的几种构造可提供可接受的结果。带20的两个重
要设计特性包括抗伸长性，以及在带段20和载体16之间施加充足的摩擦力。
例如，在运输载体16时，带段20处于负载的情况中，本发明的一个实施例
可以使用钢加强的尼龙带以抵抗伸长。另外，某些实施例可利用具有槽的带
来增强带段20与载体16之间的摩擦力，而其他实施例可使用模塑聚氨酯涂
层或其它弹性化合物。在示例性系统10中，带段20可被轨道段15完全包围。
应该注意到，当轨道14在附图中被示出为连续的时，轨道实际上包括多个段，
其中每个段独立于邻近段。载体16被各个带段20朝向线22的终点驱动。
继续参考图1，将描述各个站12的一个可能构造，即载体16在轨道段
15和带段20上经过。在与轨道段15配合之后，载体16首次进入组件放置
站24，该站可包括第一放置站24a和第二放置站24b。多个进料输送机40
使设置在轨道段15附近的各个车体(车身)组件和子组合件被保持、定向和
前进。多个机器人(以下将更具体地描述)可从进料输送机40抓取部件并且
将这些部件放置在载体16上。载体16接着前进到下一站12(几何工具28)，
在此，载体16上的多个组件彼此对准且初步接合在一起。载体16然后可前
进到下一个站12，即再定位工具(re-spottool)30。再定位工具30可施加由
于几何工具28中的障碍物或者因为时间限制而不能在几何工具站28处施加
的额外焊接点。载体16然后可行经多个额外的站12，额外的站12可以包括
粘接剂(adhesivebonding)、额外的几何工具28、额外的组件放置站24、或
者额外的再定位工具30。
当载体16进入几何工具28时，轨道段15和带段20下降到地面。这有
效地将部件或子组件的重量转移到几何工具28自身并离开载体16。一旦部
件的负载不再在载体16上，则几何工具28和它的各个固定装置可以操纵子
组合件并将每个组件放置成彼此具有特定的几何关系。当载体16被降低到路
径之外时，在没有干涉载体16的突出(projection)的情况下，机器人能够
更容易地接近车身的各个表面。随着轨道段15被降低，带段20被放置到自
由旋转的(free-wheeling)构造中，而内部离合器使驱动装置与带段20分离。
载体16然后能够首尾向(foreandaft，纵向)移动，从而允许部件被几何工
具28接合。
在多个加工站12的每一个完成之后，载体16终止于线22的终点的卸载
站32处。在卸载站32处，从载体16移除完成的车体子组合件。载体16与
轨道14分离，而机器人将载体16从轨道14转移到高架式返回轨道34(以
下参照图14更具体地描述)，该高架式返回轨道34将载体16运输回到线18
的起点。
图2是图1的示例性运输系统10的侧视图，其包括设置在轨道14和天
桥36之间的高架式返回轨道34。天桥36可以支撑设备60(比如电机控制器、
机器人控制柜、设施分配系统(utilitydistributionsystem)等)，并且促进其
维护、修理、和故障检测。应注意到，轨道14、返回轨道34和天桥36的这
种构造使得天桥36上的服务人员能够具有无障碍路径。借助反例，如果高架
式返回轨道34位于天桥36上方，服务人员将不能从天桥36的一侧行走到天
桥36的另一侧。路径会被高架式返回轨道34和循环回线18的起点的载体
16阻碍。在这个视图中，几何工具28和再定位工具30被描绘为具有轨道段
15，轨道段15构造成独立于其它轨道段15且独立于其它站12而上升和下降。
还应该注意到，站12和它们对应的带段20能够具有相对于邻近带段20的独
立线性速度控制。这使得载体16向下前进到轨道14，由此绕过未使用的站
12。另外，这允许载体16从站12释放，并且放置到空的站12内，甚至在邻
近的载体16从邻近的站12释放之前。
现在参考图3，其更详细地示出了图1的运输系统10的平面图，但是，
为了清楚而省略了天桥36和高架式返回轨道34。在线18的起点处开始，载
体16坐落在组件放置站24a并且已经装载有汽车车体的多个大型子组合件。
轨道段15和对应的站24a的带段20构造成静态的。为了这个讨论的目的，
静态轨道段15被限定成不能相对于装配线地面上升和下降。在组件放置站
24b处，载体16从多个进料输送机40接纳额外的车体组件。一些实施例可
以利用水平构造的进料输送机40，而其它实施例可以利用竖直输送机以最小
化对装配线地面空间的占用。正如站24a一样，站24b也构造成静态的，且
仅能够线性平移载体16。多个机器人42将车体组件从进料输送机40转移到
载体16，该载体16停止在组件放置站24b中。来自进料输送机40的部件以
当其进入组件放置站24b时足以供给载体16的速率前进到装配线。
几何工具28是与竖直转移塔44一起构造的装配线的第一站12。竖直转
移塔44构造成相对于装配线地面向上和向下移动轨道段15、以及对应的带
段20。因为竖直转移塔44和机器人是系统10和设施地面之间的主要物理界
面，需要在其中隐藏大多数工厂设施。因此，机器人42和竖直转移塔44可
在它们各自的基座中包括通道或穿透部，使得电功率导体、电信号导体、液
压线路、气动线路、以及类似物能够以受保护且有效率的方式从装配线地面
行进到系统10。
继续参考图3，多个几何工具托盘46a-46c可以设置在轨道段15下面并
设置在一对竖直转移塔44之间。每个几何工具托盘46a-46c构造有对应于特
定的汽车制造和模型以及车体部件的组合的多个指针、保持固定装置、夹紧
装置、以及类似物。因此，在这个特定示例中，运输系统10能够容置装配线
上待处理的汽车车体框架的至少三个不同变形。
一旦载体16定位在适当的几何工具托盘46a-46c上，内部离合机构与带
段20脱离动力。这本质上将载体16放置在允许载体16相对于几何工具托盘
46a-46c首尾向移动的构造中。因此，当轨道段15借助竖直转移塔44下降到
接触几何工具托盘46a-46c时，载体16能够自由往复以使部件接触几何工具
托盘46a-46c的适当部分。一旦下降，载体16不再承受汽车车体组件的重量，
而所述组件的重量现在与几何工具托盘46a-46c的多个组件相接触。多个机
器人42以所需关系将每个车体组件与其它车体组件初步固定。一旦部件被初
步固定，轨道段15利用竖直转移塔44被升起，使汽车组件返回到与载体16
接触。当轨道段15完全升起时，汽车组合件的全部重量在载体16上，且载
体16准备移入下一站12。
下一个站12是再定位工具30。再定位工具30构造成执行附加接合操作，
该附加接合操作由于在前一个站12中的障碍物或由于在前一个站12处的时
间限制而不可实行。以与多个几何工具托盘46a-46c被定位在几何工具28中
相同的方式，多个再定位工具托盘48a-48c可定位在轨道段15下面。一旦载
体16定位在合适的再定位工具托盘48a-48c上，则一对竖直转移塔44使轨
道段15下降到与再定位工具托盘48a-48c接触。多个机器人42对汽车组件
提供附加焊接，这些汽车组件被再定位工具30定位并且支撑。在附加焊接步
骤完成之后，这对竖直转移塔44使轨道段15和配合的载体16相对于装配线
地面竖直上升。然后，汽车车体组件的重量从再定位工具托盘48a-48c转移
到载体16。当轨道段15和配合的载体16完全升起时，载体16准备前进到
下一个站12。应该注意到，这些示例性视图描绘了整个装配线的截短的版本。
任何组合或数量的单个站12可按顺序放置，以使制造过程具有灵活性。例如，
附加操作可以在多个站12处执行，以包括粘接、螺柱或紧固件放置、部件的
自动化调节或机械调节、内饰和其它辅助组件的自动化应用或手动应用等。
图3中示出的最终示例性的站12是卸载站32。一旦载体16处于卸载站
32中，则多个升降叉50往复运动到载体16和汽车车体组件之间的位置。竖
直转移塔44使轨道段15和载体16下降足够的距离，以将汽车车体组件的重
量转移到升降叉50上。然后，升降叉50缩回到它们的远离轨道14的原始位
置，并且部分装配的汽车车体放置到运货车或其它运输设备上，用于在整个
工厂内移动。如以下将参考图14更具体地描述的，机器人42使载体16从轨
道段15转移到高架式返回轨道34。高架式返回轨道34使载体16从线22的
终点返回到线18的起点。如下面讨论中将更具体地解释的，高架式返回轨道
的构造为在天桥36上保持无障碍路径。
图4是运输系统10的平面图，其类似于图3，但是现在包括天桥36和
高架式返回轨道34。天桥36和对应装备60直接位于轨道14上方。在这个
俯视图中，高架式返回轨道34位于天桥36下方。多个楼梯62a和62b使装
配线的地面水平面接合到天桥36。在缺乏设置在天桥36上方的载体返回轨
道的情况下，工人可沿楼梯62a向上行进，横跨天桥36，并且沿楼梯62b向
下行进到天桥36的相对侧。在故障检测和修理程序期间，这个构造提供了极
大提高的效率。天桥36上的技师可以从天桥36的左侧64自由移动到天桥
36的右侧66。当站在站18的起点并看向线22的终点时，左侧64和右侧66
的方向被限定。因此，在故障检测程序期间，在天桥36的左侧64的装备60
的性能可以容易地与在天桥36的右侧66的装备60的性能相比较。
图4还示出了定位在线22的终点处的可选的修理站68。载体16的受损
部分在从装配线移除并放置到修理站68的轨道段15上之后，可被更换、调
节、或翻新。隔离物(未示出)可设置在卸载站32和修理站68之间，使得
在主装配线继续操作时载体16可被安全地进行维修。
图5描绘了根据本发明原理的示例性的载体16。摩擦轨80借助多个立
管84配合到安装轨82。载体16包括摩擦轨80以及(例如使用螺纹紧固件、
焊接、铆钉、或其它合适的附接方法)与立管84接合的安装轨82。多个横
向支撑件86相对于安装轨82沿垂直方向安装。横向支撑件86终止于多个负
载承受表面88中。当载体16以及配合的车体组件向下行进到轨道14时，负
载承受表面88构造成支撑汽车车体的多个部分和子组合件。多个平行辊子
90和倾斜辊子92与轨道14上的配合面相配合，并且当载体16向下行进到
轨道14时，稳定载体16。在后面的附图中将会详细示出平行辊子90和倾斜
辊子92之间的接合。
图6描绘了示例性轨道段15，并且示出了套入其中的带段20。带式电机
94可由电机控制器(未示出)操作，以独立于其它带段20驱动一个轨道段
15的带段20。如以下参照图7-图10示出的，载体16架设(ride)在通道96
内，该通道96由顶表面98、第一轨100、第二轨102、以及带段20限定。
在本发明的一些实施例中，第一轨100和第二轨102的承受表面可以由SAE
4140钢制造而成。当安装轨82和横向支撑件86架设在轨14的顶表面98上
方时，载体16的摩擦轨80、平行辊子90、以及倾斜辊子92通常在轨14的
顶表面98下方行进。
现在参考图7-图10，其描述了载体16联接到轨道段15。图7示出轨道
段15的详细剖面图。第一轨100和第二轨102大体是对称的，而第一轨100
的单独的特征同样应用于第二轨102。轨道段15的平行面110和载体16上
的配合的平行辊子90一般用来沿着轨道段15轴向引导载体16。轨道段15
的倾斜面112和载体16上配合的倾斜辊子92用来使载体16困在轨道段15
的通道94内。倾斜辊子92和配合的倾斜面112用于以与带段20具有恒定摩
擦的关系来保持载体16。在标准操作条件下，平行辊子90借助由带段20在
摩擦轨80上施加的提升力而悬浮在非接触面114上方。在系统10的某些部
分，第一轨100和第二轨102以能够与彼此一起移动的关系被保持。为了使
载体16与轨道段15联接和分离，使第一轨100和第二轨102能够彼此分离。
图8示出在载体16和其辊子90和92与轨道段15和其表面110和112之间
的配合的端视图。
参考图9和图10，载体16的倾斜辊子92配合到立管84，并且设置成使
得倾斜辊子92的接触表面相对于摩擦轨80和安装轨82形成大体上45度角。
倾斜辊子92的旋转中心线相对于彼此形成直角。将理解的是，多种其它角方
向可以产生可接受的结果，假设轨道14上的配合表面尺寸合适。平行辊子
90配合到安装轨82，以减少载体16和轨道14之间的横向游隙。
图11示出示例性组件放置站24，轨道段15和载体16位于该示例性组
件放置站24中。该构造通过使用起点转移机器人122，以使空载体16从高
架式返回轨道34转移到组件放置站24的轨道段15上而实现。图4中描绘的
相似的终点转移机器人124位于线22的终点处，并且构造成从卸载站32取
得空载体16，并且将载体16放置到高架式返回轨道34上。一旦载体16被
放置在轨道段15上，带段20与带电动机94(未示出)脱离，从而以自由旋
转的构造放置带段20。方向定位销套件(spotpinpackage)(未示出)在沿着
轨道段15的适当位置处锁定载体16。这在准备接纳汽车车体部件过程中稳
定了载体16。一旦空载体16已经在组件放置站24中进行空间定向，则机器
人42使第一本体组件120放置到载体16上。第一本体组件120利用进料输
送机40供应给组件放置系统。当每个空载体16进入组件放置站24时，机器
人42从进料输送机40重复地转移新的第一本体组件120。一旦将合适数量
的车体组件添加到载体16，则方向定位销套件(未示出)缩回，带段20重
新联接到带电动机94(未示出)，且载体16前进到下一个站12。
图12描绘了根据本发明原理的示例性几何工具28。几何工具托盘
46a-46c设置在轨道段15下面。在这个实施例中，几何工具托盘46b被选择
为与载体16相互作用。一对竖直转移塔44将轨道段15悬挂在几何工具托盘
46b上方。一旦带电动机94将载体16设置在几何工具托盘46b上方的大体
可接受的线性位置，则带电动机94与带段20脱离，使载体16能够首尾向自
由移动。随着竖直转移塔44使轨道段15朝向几何工具托盘46b下降，载体
16被轭130的倾斜表面引导为与几何工具托盘46b最终对准。该最终引导仅
以非常小的反作用实现，因为如先前所述，带电动机94已经与带段20脱离。
一旦载体16已经下降到轭130中，几何工具托盘46b的多个固定装置和夹紧
组件抓取汽车车体部件。初步焊接完成并且载体16和轨道段15在将载体16
移动到下一个站12的准备过程中被竖直转移塔44抬升。
图13是图12示出的几何工具的平面图，并且其还示出了再定位工具30
和多个机器人42。在这个视图中，几何工具28和再定位工具30实质上完全
相同，但是两个站12以它们各自的功能相区别。如上所述，几何工具28首
先涉及将汽车车体部件相对于彼此定向，并且暂时用焊接点固定它们。相似
地，再定位工具30涉及提供附加结构焊接，以完成由几何工具28定向的多
个组件的装配。
图14描绘了根据本发明原理的示例性卸载站32。这里，升降叉50已经
定位在汽车车体和载体16之间。竖直转移塔44会使轨道段15下降，使得汽
车车体组件的重量从载体16移除并放置在转移叉杆50上。然后，转移叉杆
50从轨道段15撤离开，并且然后载体16将会脱离汽车车体部件。终点转移
机器人124将会从轨道段15移除载体16。然后，终点转移机器人124(未示
出)将会反转载体16，使得摩擦轨80面向上方。然后，载体16将会联接到
高架式返回轨道34，并且载体16将会利用摩擦辊子、带式驱动装置、或其
它本领域已知的装置从线22的终点行进回到线18的起点。
图15描绘了卸载站32的端视图。轨道段15以两种可能的构造示出。在
第一构造140中，以实线示出，轨道段15接合载体16。在第二构造142中，
以虚线示出，轨道段15从载体16解锁或从载体16脱离。在该第二种情况
142中，第一轨100和第二轨102已经借助图19中更具体示出的轨道操纵器
144枢转而远离载体16。在第二种情况142中，平行辊子90和倾斜辊子92
不与第一轨道100和第二轨道102上的它们的对应表面接触。这允许载体16
利用升降叉50从轨道段15自由地升降。这个相同的构造可以用于在线18
的起点和线22的终点处使载体16与高架式返回轨道34联接和脱离。同样地，
这个构造可以用于在线18的起点处使载体16与第一轨道段15联接。
图16描绘了运输系统10的更具体的侧视图。在线18的起点处开始并且
前进到线22的终点，示出一对组件放置站24a和24b。几何工具28、再定位
工具30和卸载站32完成装配线。修理站68跟随卸载站32，但不视为装配
线本身的一部分。多个载体16示出为联接到高架式返回轨道34。高架式返
回轨道34设置在轨道14和天桥36之间，而阶梯62b向使用者提供进入天桥
36的通道。因为返回轨道34没有侵犯天桥36的地面空间，所以使用者在天
桥36的所有区域维修装备60的各种元件是自由的。
图17是高架式返回轨道34的详细侧视图。载体16与高架式返回轨道
34联接，并且跨越多个机器人42。天桥36支撑多种装备60。在一个实施例
中，摩擦辊子150与载体16的摩擦轨80间歇地接触，并且用来将载体16
从线22的末端推进到线18的起点。
图18是图16的沿线18-18截取的运输系统10的端视图(从轨道14向
下观察)。高架式返回轨道34以及配合的载体16没有以任何方式阻碍天桥
36。使用楼梯62a走上左侧64的工人能够围绕天桥36自由移动，并且在右
侧66通过相对的楼梯62b下降。
图19是高架式返回轨道34和载体16的详细视图。在这个视图中，高架
式返回轨道34以第二构造142示出，其中第一轨100和第二轨102与载体
16脱离。轨道操纵器144已经被致动以使第一轨100与第二轨102分离，从
而使载体16能够从高架式返回轨道34脱离。
图20示出精确调节安装组合件160，该精确调节安装组合件用于使竖直
转移塔44接合到轨道段15。系统10需要轨道段15之间的高度的对准精确
度，且因此需要调节轨道段15的对准的高精确度和稳健方法。第一板162
附接到竖直转移塔44。相似地，第二板164通过负载分配组合件166配合到
轨道段15。在一个实施例中，负载分配组合件166包括两个或更多的突出件
168以及配合接纳件170。突出件168和接纳件170之间的界面构造成为第二
板164和轨道段15之间的界面提供增强的硬度。当处于由载体16产生的非
对称负载时，这还帮助防止轨道段15的扭曲。
多个顶开螺栓172和锁紧螺母174设置在第一板162和第二板164之间。
顶开螺栓162被接纳在第一板162的多个螺纹孔176中。顶开螺栓172的相
对侧坐落在第二板164的壳体(pocket)(未示出)中。逆时针方向旋转顶开
螺栓(当构造有右螺纹时)引起第二板164从第一板162的关于致动的顶开
螺栓172居中的位置处被驱动。通过调节多个顶开螺栓172，轨道段15的倾
斜(pitch，节距)、偏移(yaw)和滚动可被调节。多个负载销178承受施加
到可精确调节的安装组合件160的重量的大部分。一旦多个顶开螺栓172调
节到适当位置，锁紧螺母174被拧紧以固定顶开螺栓172的方向。另外，多
个负载销螺母180被拧紧，以将第一板162和第二板164保持为以彼此固定
的关系被拉动，并且保持顶开螺栓172坐落在壳体(未示出)内。为了提供
改进程度的连接方式，负载销178设置在负载销孔182中，上述负载销孔的
尺寸稍大于负载销178。在调节期间，这允许第二板164连同其配合轨道段
15一起进行滚动、倾斜(pitch)、和偏移。
图21描绘了运输系统10的可选的附加特征，该运输系统10在其前进经
过轨道段15时提供载体16的额外的运动控制。在这个实施例中，二维码190
可以贴到安装轨82的一侧。二维码190包含唯一的二维标记，其能够唯一地
识别每个载体16以及其在整个系统10的相对位置。因为系统10的每个带段
20由其各自的带电动机94单独驱动，每个载体16可以在整个系统10中独
立移动、停止、加速、减速、倒退、定位等。二维码190，与至少一个配合
的摄像机读取器(未示出)一起，向系统10提供更好质量的控制跟踪、诊断
特征、以及生产速度。相比于依靠限位开关，包括停止开关和慢速开关后，
二维码190使系统110能够重新调节特定载体16(甚至在邻近载体16静止
时)。结合独立控制的带电动机94，载体16可通过使用二维码190而迅速前
进通过空站或空闲站12。当载体16经过系统10时，除了增强的运动控制之
外，增加的生产量、质量控制、以及故障检测也借助唯一地识别每个载体16
而实现。使用二维码190的系统10可以唯一地识别和跟踪有缺陷的载体16、
或者在制造过程或产量有缺陷的成品中引起故障的载体16。
现在参考图22-图26，将会描述根据本发明原理的灵活运输系统200的
另一个示例性实施例。这个实施例的运输系统200在很多方案中与以上参照
图1-图21描述的运输系统10相似。因此，以下仅进一步描述系统之间的不
同。图22描绘了运输系统200的示意性说明，与以上参照图3讨论的运输系
统10相似。但是，作为高架式返回线的替代，运输系统200包括可选的返回
线202，该可选的返回线202与前馈线204横向间隔开，并且在该实施例中，
大体平行于前馈线204延伸，以朝向前馈线204的起点208返回载体206。
运输系统200的多个其它方案与上述运输系统10相似，包括用于将组件装载
和卸载到载体206的多个站210、用于使载体206相对于装配线上升和下降
的竖直转移塔212、组件进料输送机214、几何工具托盘216、以及用于执行
装配操作的机器人操纵器218。
如图22所示，存储区域220可以设置在邻近前馈线204的终点的卸载站
222处，用于存储利用机器人已经从前馈线204移除的载体206。修理站224
还可以设置在邻近存储区域220处，用于修理或调节载体206(如上大体描
述的)。
图23描绘了在前馈线202和返回线204两者中都使用的示例性轨道段
230。轨道段230包括长形轨道外壳232，该长形轨道外壳具有限定朝上的通
道234的敞开上侧，通道234沿着轨道段230纵向延伸。至少一个直线电机
236设置在每个轨道段230的通道234内，以控制载体206沿着轨道段230
的运动。在所示实施例中，三个直线电机236设置在轨道段230的通道234
中。但是，将理解的是，每个轨道段230可以替代性地仅包括单个直线电机
236、或者多种其他数量的直线电机236，这些直线电机如所需地设置在通道
234中。可用在轨道段230中的示例性直线电机236是能够从Devens,
Massachusetts(马萨诸塞州，德文斯)的MagneMotion,Inc.,获得的Quickstick
HT2。
与每个直线电机236连通的控制器238控制每个直线电机236的操作，
从而以高精度并且独立于支撑在多个轨道段230上的其它载体206而沿着轨
道段230移动载体206。当单个控制器238被示出为与直线电机236连通时，
将理解的是，每个直线电机236可以替代性地与专用控制器连通，该控制器
控制该特定直线电机236的操作，与运输系统200的其它特征相配合。
图24和图25描绘了根据该实施例的、支撑在轨道段230上的示例性载
体206。在该实施例中，载体206包括长形安装轨240，多个轮组合件242
联接到该长形安装轨240。以大体类似于参照图1-图21在以上描述的载体
206的方式，多个立管244固定到安装轨240的上表面。立管244依次与具
有负载承受面248的横向支撑件246、以及用于支撑其上的装配组件的适当
的固定装置250联接。如图25所示，轨道外壳232包括第一和第二相对设置
的侧壁252、254和底壁256，它们限定轨道外壳232的通道234。载体206
的轮组合件242构造成使得轮258接合第一和第二侧壁252、254的上表面
260、262，以提供载体206沿着轨道段230的滚动移动。至少一个永磁体264
固定到大体与立管244相对的安装轨240的下表面。永磁体264被支撑在载
体206的安装轨240上，且与直线电机236具有固定间隔。
图26描绘了载体206a的另一个示例性实施例，载体206a可以与参照图
24-图25描述的轨道段230一起使用。在这个实施例中，轮组合件240a的轮
258a包括径向向外延伸的外周唇部(circumferentiallip)266，该外周唇部与
轨道外壳232的侧壁252、254配合，以促进轨道段230上的载体206a的对
准。
在使用中，直线电机236被致动以产生磁场，上述磁场与载体206上的
永磁体264配合，以提供用于沿着多个轨道段230移动载体206的动力，并
且沿着轨道段230在所需位置处精确地定位载体206。有利地，在此描述的
运输系统200提供了用于沿着装配线转移装配组件的快速且有效率的方法，
该方法具有独立于沿着装配线移动的其它载体206的每个载体206的实时控
制。而且，直线电机236与永磁体配合，以提供巨大的压制力，该压制力帮
助支撑在轨道段230上的载体206的稳定性。当载体206沿着前馈线204的
轨道段230移动时，可添加多个部件，并且装配操作大体可如以上参照图1-
图21的运输系统10描述地在多个站210处执行。当竖直转移塔212可以用
于使被支撑在载体206上的装配组件位于几何工具托盘216中时(如上所述)，
直线电机236提供载体206在轨道段230上的这种精确定位，这可以不需要
使用竖直转移塔212以使组件下降到工具托盘216中。
在前馈线204的终点处，完成的组合件可以利用一个或多个机器人218
从载体206移除。然后，卸载的载体206可以从轨道段230移除，并放置在
存储区域220中、发送到修理站224、或移动到返回线202以朝向前馈线204
的起点208往回转移。在这个实施例中，返回轨道段230结构上相似于参照
图23-图26在以上描述的前馈轨道段230。存储区域促进从前馈线204和返
回线202以所需的多种顺序添加和移除载体206，使得载体206可以设置到
前馈线204的起点208以容纳装配要求的变化。
虽然已经借助一个或多个实施例的描述对本发明进行了说明，并且已经
非常详细地描述了这些实施例，但是不意味着将所附权利要求书的范围约束
或以任何方式限制到这样的细节。这里示出和描述的不同特征可以单独或以
任何组合的方式使用。对于本领域技术人员来说，很容易出现额外的优势和
改型。在更广泛的方案中，本发明因此不局限于所示和所述的特定细节、典
型装置和方法以及说明性示例。因此，可背离这些细节，而不背离申请人基
本发明构思的范围或精神。