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Die
Erfindung betrifft eine Montagelinie und ein -verfahren zum Montieren
einer Serie von Bauteilen an mehreren Montagestationen, die in Montagerichtung
hintereinander angeordnet sind.
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Bei
einer fließenden
Montage werden Baugruppen oder fertige Maschinen an Bändern oder Hängebahnen
gleitend oder stationär
montiert. Die fließende
Montage wird bei größeren Serien
angewendet. Bei einer gleitenden Fließmontage bewegen sich die zu
montierenden Erzeugnisse, wie zum Beispiel Autos in der Endmontage,
an den Arbeitskräften vorbei.
Bei einer stationären
Fließmontage
bewegen sich die Arbeitskräfte
zu den einzelnen Montageplätzen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 37 39 405 A1 ist eine automatische Zusammenbauvorrichtung
mit mehreren Transportbändern
und Robotern bekannt, die zwischen den Transportbändern angeordnet
sind. Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 298 13 589 U1 ist ein
flexibles Fertigungssystem zur Bearbeitung von Bauteilen bekannt,
das mindestens eine Bewegungseinheit mit einer Steuerung und ein
oder mehrere Peripherieeinheiten zur Durchführung von ein oder mehreren
Bearbeitungs- und/oder Handhabungsprozessen umfasst. Aus der deutschen
Gebrauchsmusterschrift
DE 298
13 669 U1 ist eine flexible Arbeitsstation zum Bearbeiten
von Bauteilen bekannt, die mindestens eine Bauteilzuführung, mindes tens
einen flexiblen Bearbeitungsplatz mit mehreren Positioniervorrichtungen sowie
ein oder mehrere Bearbeitungsvorrichtungen und mindestens eine Transportvorrichtung
umfasst. Aus dem US-Patent
US
4,764,078 ist ein Versorgungssystem für Fertigungsstraßen bekannt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Montagelinie und ein -verfahren zum Montieren
einer Serie von Bauteilen an mehreren Montagestationen, die in Montagerichtung
hintereinander angeordnet sind, zu schaffen, durch welche die Produktivität erhöht werden
kann.
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Die
Aufgabe ist bei einer Montagelinie zum Montieren einer Serie von
Bauteilen an mehreren Montagestationen, die in Montagerichtung hintereinander
angeordnet sind, dadurch gelöst,
dass jeder Montagestation jeweils eine Ablageeinrichtung zugeordnet
ist, und dass zwischen zwei in Montagerichtung hintereinander angeordneten
Ablageeinrichtungen jeweils eine Handhabungseinrichtung angeordnet
ist, die dazu dient, mindestens ein Bauteil von einer Ablageeinrichtung
zu einer in Montagerichtung folgenden Ablageeinrichtung zu transportieren.
Die Handhabungseinrichtungen ersetzen ein herkömmliches Fließband und
ermöglichen
mehr Flexibilität
bei der Gestaltung der Montageabläufe. So ist es zum Beispiel
ohne viel Aufwand möglich,
weitere Montagestationen in eine bestehende Montagelinie einzufügen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Montagelinie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung
so gestaltet ist, dass sie mindestens einen Montageschritt an einem
Bauteil durchführt.
Durch die Nutzung ein und derselben Handhabungseinrichtung sowohl
zu Transportzwecken als auch zur Durchführung von Montageschritten
kann der wertschöpfende
Anteil der Produktionslinie vergrößert werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Montagelinie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung
mit mindestens einer Montagevorrichtung zusammenwirkt. Bei der Montagevorrichtung
kann es sich zum Beispiel um einen Schweißroboter handeln.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Montagelinie ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ablageeinrichtung
mindestens eine Montagevorrichtung zugeordnet ist. Vorzugsweise
sind den einzelnen Ablageeinrichtungen bedarfsabhängig unterschiedliche
Montagevorrichtungen zugeordnet.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Montagelinie sind dadurch gekennzeichnet, dass die Montagevorrichtung
und/oder die Handhabungseinrichtung einen Industrieroboter umfassen
beziehungsweise umfasst. Industrieroboter haben innerhalb ihres
Arbeitsraums nahezu unbegrenzte Bewegungsmöglichkeiten. Je nach Bedarf
sind sie mit Greifern und/oder Werkzeugen ausgerüstet. Die Bewegungen der Industrieroboter
sind frei programmierbar und vorzugsweise über Sensoren gesteuert.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Montagelinie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ablageeinrichtung
zur Aufnahme von mindestens zwei Bauteilen ausgelegt ist. Dadurch
kann sichergestellt werden, dass immer ein Bauteil an einer Montagestation
zur Montage zur Verfügung
steht.
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Bei
einem Montageverfahren zum Montieren einer Serie von Bauteilen in
einer Montagelinie mit mehreren Montagestationen, die in Montagerichtung hintereinander
angeordnet sind und denen jeweils eine Ablageeinrichtung zugeordnet
ist, ist die oben angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass die Bauteile mit Hilfe
von Handhabungseinrichtungen, die jeweils zwischen zwei in Montagerichtung
hintereinander angeordneten Ablageeinrich tungen angeordnet sind,
von einer Ablageeinrichtung zu einer in Montagerichtung folgenden
Ablageeinrichtung transportiert werden. Die Handhabungseinrichtungen
ersetzen ein herkömmliches
Fließband
und ermöglichen
mehr Flexibilität
bei der Gestaltung der Montageabläufe. So ist es zum Beispiel
ohne viel Aufwand möglich, weitere
Montagestationen in eine bestehende Montagelinie einzufügen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Montageverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass an einem
Bauteil jeweils mindestens ein Montageschritt durchgeführt wird,
während
das Bauteil mit Hilfe der Handhabungseinrichtung von einer Ablageeinrichtung
zu der in Montagerichtung folgenden Ablageeinrichtung transportiert
wird. Dadurch können unerwünschte Nebenzeiten
reduziert werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Montageverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Montageschritt
mit Hilfe der gleichen Handhabungseinrichtung durchgeführt wird,
mit deren Hilfe das Bauteil von einer Ablageeinrichtung zu der in
Montagerichtung folgenden Ablageeinrichtung transportiert wird.
Durch die Nutzung ein und derselben Handhabungseinrichtung sowohl
zu Transportzwecken als auch zur Durchführung von Montageschritten
kann der wertschöpfende
Anteil der Produktionslinie vergrößert werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Montageverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass durch die
Handhabungseinrichtungen an einer Montagestation jeweils zwei Bauteile
bereitgestellt werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass
immer ein Bauteil zur Montage an einer Montagestation zur Verfügung steht.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
verschiedene Ausführungsbeispiele
im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und
in der Beschreibung erwähnten Merkmale
jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Montagelinie gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
und
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2 eine
schematische Darstellung einer Montagelinie gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In 1 ist
eine Montagelinie gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
schematisch dargestellt. Die Montagelinie umfasst mehrere Ablageeinrichtungen 1, 2, 3,
die in Montagerichtung 4 hintereinander angeordnet sind.
Auf der ersten Ablageeinrichtung 1 ist ein Bauteil 5 angeordnet,
das auch als Werkstück bezeichnet
wird.
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Durch
einen Pfeil 6 ist in 1 angedeutet, dass
das Bauteil 5 mit Hilfe eines ersten Industrieroboters 8 zu
einer ersten Montagevorrichtung 10 transportiert werden
kann, wie bei 12 angedeutet ist. Das Bauteil 12 kann
dann mit Hilfe der ersten Montagevorrichtung 10 und gegebenenfalls
mit Hilfe des ersten Industrieroboters 8 montiert beziehungsweise bearbeitet
werden. Durch einen Pfeil 13 ist angedeutet, dass das Bauteil 12 nach
der Montage beziehungsweise Bearbeitung durch die erste Montagevorrichtung 10 mit
Hilfe des ersten Industrieroboters 8 zu der zweiten Ablageeinrichtung 2 transportiert wird.
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Zwischen
der zweiten Ablageeinrichtung 2 und der dritten Ablageeinrichtung 3 ist
ein zweiter Industrieroboter 14 angeordnet. Der zweite
Industrieroboter 14 wirkt mit einer zweiten Montagevorrichtung 15 zusammen.
Mit Hilfe des zweiten Industrieroboters 14 werden die zu
montierenden beziehungsweise zu bearbeitenden Bauteile oder Werkstücke von der
zweiten Ablageeinrichtung 2 zu der zweiten Montagevorrichtung 15 und
von dort wiederum zu der dritten Ablageeinrichtung 3 transportiert.
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Auf
der dritten Ablageeinrichtung 3 ist ein Bauteil 16 angedeutet,
das mit Hilfe von weiteren Industrierobotern zu weiteren Montagevorrichtungen transportierbar
ist. Die Ablageeinrichtungen 1 bis 3 und die Industrieroboter 8 und 14 können, wie
in 1 gezeigt ist, in einer geraden Linie angeordnet sein.
Die Ablageeinrichtungen 1 bis 3 und die Montagevorrichtungen
sowie die Industrieroboter 8 und 14 können aber
auch versetzt zueinander oder zum Beispiel zickzackförmig angeordnet
sein. Die erfindungsgemäße Montagelinie
und das erfindungsgemäße Montageverfahren
sind bei beliebig verlaufenden Montagelinien anwendbar.
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Das
in 1 dargestellte Montagekonzept eignet sich zum
Beispiel zur Montage von Zylinderköpfen. Das erfindungsgemäße Montageverfahren funktioniert
wie folgt. Der Industrieroboter 8 entnimmt das Werkstück 5 der
ersten Ablageeinrichtung 1. Dann transportiert der Industrieroboter 8 das
Werkstück 5 zu
der zweiten Ablageeinrichtung 2. Auf dem Weg zu der zweiten
Ablageeinrichtung 2 wird die Montageaufgabe durchgeführt. Bei
der Montagevorrichtung 10 kann es sich auch um einen weiteren
Industrieroboter handeln. Es ist möglich, dass die Montageaufgabe
in einer nicht unterbrochenen Bewegung zwischen den beiden Ablageeinrichtungen 1 und 2 durchgeführt wird.
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In 2 ist
eine Montagelinie gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
schematisch dargestellt. Durch vier Rechtecke 21a, 22a, 23a und 24a sind
bereitgestellte Ladungsträger
angedeutet, die Teile, wie zum Beispiel Ventile etc., enthalten.
Die Ladungsträger 21a bis 24a sind
im Griffbereich eines ersten Industrieroboters 26 angeordnet.
Der erste Industrieroboter 26 dient unter anderem dazu,
die Ladungsträger 21a und 22a in
den Arbeitsbereich einer ersten Montagevorrichtung 29 zu
transportieren, wie durch 21a und 21b angedeutet
ist. Bei der ersten Montagevorrichtung 29 handelt es sich
um einen weiteren Industrieroboter. Der weitere Industrieroboter 29 erfüllt jedoch
keine Transportaufgaben, sondern hauptsächlich Montageaufgaben. Im
Arbeitsbereich der Montagevorrichtung 29 sind zwei Ablagen 31, 32 für jeweils
ein Bauteil 34 angeordnet. Die beiden Ablagen 31 und 32 bilden
eine Ablageeinrichtung, die der Montagevorrichtung 29 zugeordnet
ist. Die Ablageeinrichtungen 31 und 32 liegen
im Zugriffsbereich des ersten Industrieroboters 26.
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Durch
einen Pfeil 33 ist in 2 angedeutet, dass
ein Bauteil 35 mit Hilfe des ersten Industrieroboters 26 in
den Arbeitsbereich einer zweiten Montagevorrichtung 37 transportiert
werden kann. Bei der zweiten Montagevorrichtung 37 handelt
es sich auch um einen Industrieroboter. Die zweite Montagevorrichtung 37 ist
in Montagerichtung 38 benachbart zu der Montagevorrichtung 29 angeordnet.
Im Arbeitsbereich der Montagevorrichtung 37 sind zwei Ablagen 41, 42 angeordnet,
die eine weitere Ablageeinrichtung bilden. Auf der Ablage 41 ist
ein Bauteil 44 angeordnet. Des Weiteren sind die Ladungsträger 23a und 24a im
Arbeitsbereich der Montagevorrichtung 37 angeordnet, wie
durch 23b und 24b angedeutet ist. Durch einen
Pfeil 46 ist in 2 angedeutet, dass das Bauteil 35 mit
Hilfe des Industrieroboters 26 zu der Ablage 42 transportiert
werden kann.
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In
Montagerichtung 38 benachbart zu dem ersten Industrieroboter 26 ist
ein zweiter Industrieroboter 48 angeordnet. Zwischen den
beiden Industrierobotern 26 und 48 ist eine Zwischenablage 50 angedeutet.
Die Zwischenablage 50 liegt sowohl im Zugriffbereich des
Industrieroboters 26 als auch des Industrieroboters 48.
Dadurch wird gewährleistet,
dass die Industrieroboter 26 und 48 neben den
Materialflussaufgaben auch Materialbereitstellungsaufgaben durchführen können.
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Die
in 2 schematisch dargestellte Montagelinie arbeitet
wie folgt. Der Industrieroboter 26 entnimmt ein Bauteil 34,
das auch als Werkstück
bezeichnet wird, von der Ablageeinrichtung 31, 32 der ersten
Montagevorrichtung 29 und belädt die Ablageeinrichtung 41, 42 der
Montagevorrichtung 37. Die Montagevorrichtungen 29 und 37 können kontinuierlich
arbeiten, da durch die beiden Ablageeinrichtungen 31, 32; 41, 42 immer
ein zu bearbeitendes Werkstück
zur Verfügung
steht. Die Werkstücke
von den Ablagen 41, 42 im Arbeitsbereich der zweiten
Montagevorrichtung 37 werden mit Hilfe des zweiten Industrieroboters 48 entnommen.
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Es
ist auch möglich,
dass der erste Industrieroboter 26 die Werkstücke von
den Ablagen 41, 42 entnimmt und auf der Zwischenablage 50 für den zweiten
Industrieroboter 48 bereitstellt. Zur Optimierung der Verfahrwege
zwischen Werkstück
beziehungsweise Montageort und den zu montierenden Teile beziehungsweise
den Ladungsträgern
werden die bereitgestellten Ladungsträger von dem Industrieroboter 26 unmittelbar
vor den Montagevorrichtungen 29 und 37 platziert,
wie durch 21b bis 24b angedeutet ist. Es ist jedoch
ebenso möglich,
dass die beiden Industrieroboter 26 und 48 nur
Materialflussaufgaben erfüllen
und lediglich dazu dienen, zwei Ablageeinrichtungen beziehungsweise
Montagestationen miteinander zu verketten.
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Aufgrund
des flexiblen Materialflusses mit den Industrierobotern können in
die erfindungsgemäßen Montagelinien
nachträglich
Parallelstationen integriert werden. Außerdem ist eine angepasste Stückzahlerhöhung möglich. Die
erfindungsgemäßen Montagelinien
bieten die folgenden Vorteile: Investreduzierung, Reduzierung des
Flächenbedarfs, Erhöhung der
wertschöpfenden
Investanteile, Reduzierung von Nebenzeiten, flexible Stückzahlen
durch absatzorientierte Ausbaustufen, kurze Durchlaufzeiten und
eine Erhöhung
der Verfügbarkeit.