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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, mindestens 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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Weiterhin zeigt die
WO 2004/012898 A1 eine Bearbeitungsanlage mit mehreren Bearbeitungsstationen mit Transport- und Bearbeitungsrobotern, wobei Bearbeitungsroboter auch als kombinierte Schweiß- und Transportroboter ausgebildet sein können. Diese können jedoch nicht gleichzeitig ein Werkstück transportieren und es während des Transports bearbeiten.
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Aus der
DE 197 13 860 A1 ist eine Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Fertigen von komplexen Werkstücken bekannt, bei dem Transporteinheiten vorgesehen sind, welche nach dem Transport eines Werkstücks das Werkzeug wechseln und andere Bearbeitungsvorgänge an dem Werkstück durchführen können.
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Ferner zeigt die
EP 1 225 002 A1 ein Bearbeitungssystem, welches zwei Roboter enthält, von denen der eine zur Bewegung von Paletten zwischen Arbeitsstationen und der andere zur Durchführung von Bearbeitungen an einem Werkstück in einer entsprechenden Arbeitsstation dient.
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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. Weiterhin ist die Handhabungseinrichtung so gestaltet, dass sie mit mindestens einer Montagevorrichtung zusammenwirkt. Sie führt während des Transports eines Bauteils von einer Ablageeinrichtung zu der in Montagerichtung folgenden Ablageeinrichtung mindestens einen Montageschritt an dem Bauteil aus. 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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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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Bei der Montagevorrichtung kann es sich zum Beispiel um einen Schweißroboter handeln.
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Ein 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 Ablageeinrichtungen angeordnet sind, von einer Ablageeinrichtung zu einer in Montagerichtung folgenden Ablageeinrichtung transportiert werden. Dabei wird an einem Bauteil jeweils mindestens ein Montageschritt durchgeführt, während das Bauteil mit Hilfe der Handhabungseinrichtung von einer Ablageeinrichtung zu der in Montagerichtung folgenden Ablageeinrichtung transportiert wird.
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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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Weiterhin können dadurch unerwünschte Nebenzeiten reduziert werden.
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Ein 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.
