DE102010011852A1

DE102010011852A1 - Verfahren zum Montieren von insbesondere Verbrennungsmotoren oder Getrieben und Montagelinie

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Publication number: DE102010011852A1
Application number: DE102010011852A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Ing. Reinhold; Carsten Buch; Karl-Heinz Gertjegerdes; Jörg Dr. Ing. Bunke
Original assignee: ThyssenKrupp Krause GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Krause GmbH
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2010-09-23

Abstract

Die Montage von Verbrennungsmotoren erfolgt überwiegend maschinell. Dazu dient eine Montagelinie mit mehreren aufeinanderfolgenden Montagestationen (10), die durch eine Friktionsrollenbahn (12) verkettet sind. Bekannte Montagelinien verfügen über Montagestationen (10), die individuell zur Montage eines bestimmten Verbrennungsmotors konzipiert und gebaut sind. Für andere Verbrennungsmotoren sind solche Montagelinien entweder nicht geeignet oder sie erfordern eine aufwendige Umrüstung.
Die Erfindung sieht es vor, Montagecluster (10) zu bilden und einzelne Arbeitsvorgänge an jeden Montagecluster (10) in einfache Arbeitsschritte derart aufzuteilen, dass die Arbeitsschritte mit standardmäßigen Basis-Montagemodulen (23 bis 28) durchführbar sind. Es werden aus einem Portfolio der standardmäßigen Basis-Montagemodule (23 bis 28) solche Basis-Montagemodule (23 bis 28) ausgewählt, die geeignet sind, die einzelnen Arbeitsschritte eines Arbeitsvorgang in einem Montagecluster (10) durchzuführen. Auf diese Weise können die Basis-Montagemodule (23 bis 28) auch zur Montage anderer Verbrennungsmotoren oder auch Getrieben eingesetzt werden. Die Montagecluster (10) brauchen lediglich aus den universellen Basis-Montagemodulen (23 bis 28) zusammengesetzt zu werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren von insbesondere Verbrennungsmotoren oder Getrieben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Montagelinie für insbesondere Verbrennungsmotore oder Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Verbrennungsmotoren oder Getriebe werden vor allem im Automobil- und Nutzfahrzeugbau sowohl automatisiert als auch manuell montiert. Dazu dienen Montagelinien, an denen verschiedene Montagestationen angeordnet sind. Die Montagelinien verfügen über einen Förderer, zum Beispiel eine Friktionsrollenbahn, womit mindestens die zu montierenden Verbrennungsmotoren oder Getriebe auf Werkstückträgern in die einzelnen Montagestationen transportierbar sind.
Die Montagestationen sind bei bekannten Montagelinien individuell für bestimmte Montageprozesse angepasst. Deswegen müssen bisher für jede Montagelinie speziell zugeschnittene Montagestationen konstruiert und hergestellt werden. Aufgrund der einmaligen Ausführung sind Solche Montagelinien nicht nur teuer; ihre Planung, Herstellung und Installation erfordert auch viel Zeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Montieren von insbesondere Verbrennungsmotoren oder Getrieben in eine Montagelinie zu schaffen, die universell aufgebaut und einsetzbar sind.
Ein Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 1 auf. Demnach wird der gesamte Montagevorgang an mindestens einer Montagestation in kleinere Montageschritte gegliedert und diese Montageschritte in aufeinanderfolgenden Montagemodulen durchgeführt. Die Montageschritte werden dabei so gewählt werden, dass sie von einfach aufgebauten Montagemodulen durchführbar sind. Die Montagemodule werden so zusammengestellt, dass sie nacheinander alle Montageschritte, die für den gesamten Montageprozess erforderlich sind, ausführen. Durch die Aufteilung des Montageprozesses in aufeinanderfolgende Montageschritte kann die erfindungsgemäße Montagestation aus einfachen standardisierten Montagemodulen gebildet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt deshalb zur Motor- bzw. Getriebemontage nur die standardisierten Montagemodule, worauf zur Montage unterschiedlicher Verbrennungsmotoren oder Getriebe zurückgegriffen werden kann, ohne dass für jeden Verbrennungsmotor oder jedes Getriebe speziell konstruierte und erstellte Montagestationen erforderlich sind.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Montagevorgang in grundlegende einfache Montageschritte unterteilt wird. Eine solche Unterteilung ist zwar individuell für jeden Verbrennungsmotor und jedes Getriebe erforderlich; die einzelnen Montageschritte können aber durch universell verwendbare Basis-Montagemodule durchgeführt werden.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, die einzelnen Montagemodule als Basis-Montagemodule aneinander zu reihen. Das Aneinanderreihen der jeweiligen Basis-Montagemodule führt zu einer Art Montage-Clusterbildung. Die Montagemodule werden zwar individuell für jeden Verbrennungsmotor oder jedes Getriebe zu Montageclustern gruppiert, es kann dabei aber auf standardisierte Montagemodule, insbesondere Basis-Montagemodule, zurückgegriffen werden durch eine gezielte Reihenfolge dieser Basis-Montagemodule. Zur Bildung des Montageclusters muss beim erfindungsgemäßen Verfahren nur die Gruppierung der Basis-Montagemodule verändert werden, wenn andere Varianten oder Typen von Verbrennungsmotoren oder Getriebe montiert werden sollen.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht es vor, die Basis-Montagemodule zur Bildung der jeweiligen Montagecluster aus einer vorgesehenen Anzahl verschiedener Basis-Montagemodule auszuwählen. Die Anzahl der Basis-Montagemodule richtet sich nach der Art der erforderlichen Arbeitsschritte zum Montieren des Verbrennungsmotors oder des Getriebes. Es kann sich hierbei um Basis-Montagemodule zum Wenden, zum Verschrauben, die Anbindung von Ladeplatten, zum Einpressen, zum Zuführen, zum Bauteilhandling und/oder zum Dichtmittelauftrag handeln. Diese Arbeitsschritte, die bei jedem Verbrennungsmotor auch bei jedem Getriebe durchzuführen sind, werden von einem fest definierten Basis-Montagemodul erledigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht es bevorzugt vor, die Unterteilung des Montagevorgangs in solche Montageschritte vorzunehmen, die von den Basis-Montagemodulen durchführbar sind. Demzufolge wird anhand der Basis-Montagemodule eine gezielte Aufteilung des Montagevorgangs in einzelne aufeinanderfolgende Montageschritte vorgenommen. Dadurch ist sichergestellt, dass der gesamte Montagevorgang von Basis-Montagemodulen erledigt werden kann. Es erübrigen sich dadurch spezielle Montagestationen zur Montage eines bestimmten Verbrennungsmotors oder eines bestimmten Getriebes.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht es bevorzugt vor, den Montageprozess in solche Arbeitsschritte aufzuteilen, die von den vorhandenen standardisierten Basis-Montagemodulen durchgeführt werden können. Die gesamte Montagelinie kann dadurch aus Montageclustern gebildet werden, die wiederum aus standardisierten Basis-Montagemodulen bestehen. Diese Basis-Montagemodule sind nicht nur hinsichtlich der mechanischen Ausführung standardisiert, sondern auch hinsichtlich ihrer Versorgung und Installation bis hin zur Software für die Funktion dieser Basis-Montagemodule.
Eine Montagelinie zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 8 auf. Bei dieser Montagelinie ist es vorgesehen, sie aus mehreren Montageclustern zu bilden, die als standardisierte Basis-Montagemodule zur Durchführung von bestimmten Montageschritten des an der Montagestation durchzuführenden Arbeitsvorgangs ausgebildet sind. Demnach wird die Montagestation aus gezielt zum Montagecluster zusammengestellte, standardmäßige Basis-Montagemodule gebildet. Der gesamte Montagevorgang an der Montagestation ist dazu in Arbeitsschritte aufgeteilt, die von geeigneten Basis-Montagemodulen erledigt werden können. Die Basis-Montagemodule brauchen dadurch nicht individuell an den jeweiligen Verbrennungsmotor oder das jeweilige Getriebe angepasst zu sein. Es können vielmehr zur Durchführung von Montagen an unterschiedlichen Verbrennungsmotoren oder Getrieben geeignete Basis-Montagemodule benutzt werden.
Bei einer bevorzugten Montagelinie ist es vorgesehen, an der jeweiligen Montagestation die Arbeitsschritte des Arbeitsvorgangs von einer Reihe aus mehreren aufeinanderfolgenden Basis-Montagemodulen durchzuführen.
Ein weiterer Vorschlag der Erfindung sieht es vor, eine festgelegte Anzahl unterschiedlicher Basis-Montagemodule vorzusehen, wobei jeder Montageschritt des Montagevorgangs von einem geeigneten Basis-Montagemodul durchführbar ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass sich entlang aller Basis-Montagemodule ein fest definierter Arbeitsbereich erstreckt. In diesem Arbeitsbereich führt jede Montageeinheit den ihr zugeordneten Arbeitsschritt, der sich gegebenenfalls aus mehreren Teilarbeitsschritten sich zusammensetzt, aus. Alle Montageeinheiten der Montagestation sind so durch den Arbeitsbereich verkettet. Ein komplexer Montageprozess wird von mehreren Basis-Montagemodulen ausgeführt, die in oder entgegen des Montageflusses angeordnet sind, oder auch von innen nach außen bzw. außen nach innen arbeiten und aneinandergereiht in einem Montagecluster angeordnet sind.
Bevorzugt erstreckt sich durch den Arbeitsbereich des Montageclusters ein Förderer für Verbrennungsmotoren oder Getriebe, an denen Arbeiten durchzuführen sind. Der Förderer transportiert den jeweiligen Verbrennungsmotor oder das Getriebe vorzugsweise taktweise von einem Basis-Montagemodul zur nächstfolgenden. Es entsteht so durch mehrere aufeinanderfolgende Montagecluster mit jeweils mehreren Basis-Montagemodulen die komplette Montagelinie.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Förderer Werkstückträger für jeweils einen durch den Arbeitsbereich jeder Montagestation zu transportierenden Verbrennungsmotor oder Getriebe auf. Die Werkstückträger ermöglichen eine genau positionierte Zuführung des jeweiligen Verbrennungsmotors oder des Getriebes zu den einzelnen Basis-Montagemodulen. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass jeder Werkstück träger mindestens einen Adapter zur Befestigung des jeweiligen Verbrennungsmotors oder des Getriebes aufweist. Dadurch können die gleichen Werkstückträger eingesetzt werden, um unterschiedliche Verbrennungsmotoren oder Getriebe aufzunehmen und positionsgenau zu halten. Die Werkstückträger sind somit universell einsetzbar. Es ist lediglich für den jeweiligen Verbrennungsmotor oder das jeweilige Getriebe ein speziell angepasster Adapter erforderlich.
Die jeweilige Montagestation weist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vor dem Arbeitsbereich der Basis-Montagemodule einen Zuführbereich auf. Der Zuführbereich befindet sich bevorzugt direkt vor dem Arbeitsbereich und verläuft parallel zu demselben. Es können so Bauteile über den Zuführbereich direkt an den Arbeitsbereich übergeben werden.
Vorzugsweise weisen einige Basis-Montagemodule den Arbeitsbereich überspannende Ausleger auf. Dadurch können solche Basis-Montagemodule über den Arbeitsbereich hinweg Bauteile vom Zuführbereich aufnehmen und sie am jeweiligen Verbrennungsmotor oder am Getriebe im Arbeitsbereich montieren. Vorzugsweise verfügen die Basis-Montagemodule auf ihrer Rückseite über einen Servicegang, der einen optimalen Zugang zu der rückwärtigen Seite der einzelnen Basis-Montagemodule ermöglicht. Die räumliche Ausdehnung des Arbeitsbereichs, Zuführbereichs wie auch des Servicebereichs ist bei allen Basis-Montagemodulen identisch.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine prinzipielle Darstellung einer Montagelinie für einen Verbrennungsmotor,
2 eine perspektivische Darstellung einer Montagestation der Montagelinie gemäß der Erfindung,
3 eine perspektivische Ansicht eines ersten Basis-Montagemoduls,
4 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Basis-Montagemoduls,
5 eine perspektivische Ansicht eines dritten Basis-Montagemoduls,
6 eine perspektivische Ansicht eines vierten Basis-Montagemoduls,
7 eine perspektivische Ansicht eines fünften Basis-Montagemoduls,
8 eine perspektivische Ansicht eines sechsten Basis-Montagemoduls, und
9 eine perspektivische Ansicht eines Werkstückträgers mit einem teilweise montierten Verbrennungsmotor.
Die Figuren beziehen sich auf die Montage von Verbrennungsmotoren 11. Dabei finden an den Verbrennungsmotoren 11 in einfache Arbeits- bzw. Montageschritte unterteilte Arbeits- oder Montageprozesse statt. Es sind dabei am Verbrennungsmotor 11 im Wesentlichen Montagearbeiten durchzuführen, aber auch Messvorgänge und Abdichtarbeiten. Außerdem können Handhabungsvorgänge erfolgen. Diese Arbeiten hängen – auch wenn es keine unmittelbaren Montagevorgänge sind – mit der Montage der Verbrennungsmotoren zusammen.
Die in der 1 schematisch oder exemplarisch gezeigte Montagelinie verfügt über mehrere längs der Montagelinie mit Abstand aufeinanderfolgende Montagecluster 10. In jedem Montagecluster 10 erfolgt ein anderer Arbeitsvorgang an jeweils einem nur in der 9 gezeigten Verbrennungsmotor 11.
Die einzelnen Montagecluster 10 sind verkettet durch einen Förderer, wobei es sich bevorzugt um eine flachbauende Friktionsrollenbahn 12 mit äußerer Friktion handelt. Die Friktionsrollenbahn 12 ist aus miteinander verbundenen und aufeinanderfolgenden Friktionsrollenbahnabschnitten 13 gebildet. Alle Friktionsrollenbahnabschnitte 13 sind gleichermaßen ausgebildet, verfügen insbesondere über eine gleiche Länge, in diesem Fall von bevorzugt 1.500 mm oder auch 1000 mm. Dementsprechend sind die Montagecluster 10 voneinander beabstandet, und zwar so, dass zwischen aufeinanderfolgenden Montagecluster 10 jeweils eine bestimmte Anzahl Friktionsrollbahnabschnitte 13 gleicher Länge positionierbar ist. Ebenso ist die Länge jedes Montageclusters 10 an die Länge der Friktionsrollenbahnabschnitte 13 angepasst, indem vorzugsweise die Länge jedes Montageclusters 10 so groß ist wie die Gesamtlänge eines einzelnen oder auch mehrerer aufeinanderfolgender Friktionsrollenbahnabschnitte 13.
Die Friktionsrollenbahn 12 dient zum Transport von Werkstückträgern 14 entlang der Montagelinie. Alle Werkstückträger 14 auf der Montagelinie sind vorzugsweise vereinheitlicht, nämlich gleich ausgebildet. Jeder Werkstückträger 14 dient zur positionsgenauen Aufnahme eines Verbrennungsmotors 11. Der in der 9 beispielhaft gezeigte Werkstückträger 14 verfügt über eine auf der Friktionsrollenbahn 12 entlanglaufende Grundplatte 15 mit einer mittigen vertikalen Drehachse 16. Um die Drehachse 16 drehbar ist mit der Grundplatte 15 ein Träger 17 verbunden. Auf einem Ende des Trägers 17 ist eine oben offene Gabel 18 befestigt, die über zwei parallele Schenkel 19 mit innenliegenden Führungen 20 zur positionierten und geführten Aufnahme eines Adapters 21 dient, an dem der Verbrennungsmotor 11 während des Montagevorgangs befestigt ist. Ein der Gabel 18 gegenüberliegendes Ende des Trägers 17 ist beim hier gezeigten Werkstückträger 14 mit einem Gegengewicht versehen. Dieses gleicht das Gewicht des Verbrennungsmotors 11 aus, wenn dieser aufgrund einer entsprechenden Ausbildung der Führungen 20 an den Schenkeln 19 in einer von der Darstellung in der 9 abweichenden, nämlich nach außen auskragenden, Relativposition mit dem Adapter 21 an der Gabel 18 befestigt ist. Der hier gezeigte Werkstückträger 14 weist auch noch eine Seitenablage 22 für beispielsweise zu montierende Teile des Verbrennungsmotors 11 auf.
Die 2 zeigt exemplarisch ein Montagecluster 10. In diesem Montagecluster 10 wird ein bestimmter Arbeitsvorgang bei der Montage des Verbrennungsmotors 11 vorgenommen. Dieser Arbeitsvorgang ist aufgeteilt in verschiedene wenig komplexe Arbeitsschritte, die nacheinander erfolgen. Zur Durchführung der Arbeitsschritte, die sich gegebenenfalls aus mehreren Teilarbeitsschritten zusammensetzen können, dient jeweils ein Basis-Montagemodul 23 .. 28. Um die unterschiedlichen Arbeitsschritte des Arbeitsvorgang durchführen zu können, verfügt somit der Montagecluster 10 über mehrere Basis-Montagemodule 23 .. 28. Das nur eines von vielen Ausführungsbeispielen darstellende Montagecluster 10 der 2 verfügt über sechs unterschiedliche Basis-Montagemodule 23 bis 28. Weitere Montagecluster 10, die andere Arbeitsvorgänge an Verbrennungsmotoren 10 vornehmen, können über eine größere oder geringere Anzahl von Basis-Montagemodulen 23 .. 28 verfügen oder auch mehrere gleiche Basis-Montagemodule 23 .. 28 aufweisen. Die Gruppierung der Basis-Montagemodule 23 .. 28 hängt davon ab, wie die Aufteilung des Arbeitsvorgangs der jeweiligen Montagecluster 10 in unterschiedliche Arbeitsschritte vorgenommen ist. Bei dem Montagecluster 10 gemäß der 2 mit sechs Basis-Montagemodulen 23 bis 28 ist der Arbeitsvorgang in sechs unterschiedliche Arbeitsschritte aufgeteilt, wobei an jedem Basis-Montagemodul 23 bis 28 nur ein Montageschritt durchgeführt wird, der gegebenenfalls aus mehreren Teilmontageschritten besteht, so dass an jedem Basis-Montagemodul 23 bis 28 nicht nur ein gleicher Arbeitsschritt durchgeführt wird, sondern mehrere gegebenenfalls auch unterschiedliche Arbeitsschritte, die sich in einem Basis-Montagemodul 23 .. 28 zusammenfassen lassen.
Das Montagecluster 10 verfügt über einen Stellbereich 29 für alle dicht aufeinanderfolgend oder gegebenenfalls mit Abstand nebeneinander angeordneten Basis-Montagemodule 23 bis 28. Sofern Lücken zwischen aufeinanderfolgenden Basis-Montagemodulen 26 und 27 in der 2 vorhanden sind, entspricht jede dem Platz einer oder auch mehrerer Basis-Montagemodulen 23 .. 28. Zu diesem Zweck ist jedes Basis-Montagemodul 23 bis 28 so ausgebildet, dass sie eine gleiche Grundfläche auf dem Stellbereich 29 einnimmt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Stellbereich 29 für sieben Basis-Montagemodule 23 bis 28 vorgesehen, wobei nur sechs Basis-Montagemodule 23 bis 28 in dem gezeigten Montagecluster 10 angeordnet sind, so dass ein Platz für ein zusätzliches Basis-Montagemodul 23 .. 28 im Stellbereich 29 frei bleibt. Das Montagecluster 10 kann aber auch länger oder kürzer sein, so dass sie eine größere oder kleinere Anzahl von Basis-Montagemodulen 23 .. 28 aufnehmen kann.
In Längsrichtung des Montageclusters 10 ist auf einer Arbeitsseite der Basis-Montagemodule 23 bis 28 neben dem Stellbereich 29 ein Arbeitsbereich 30 vorgesehen. Der Arbeitsbereich 30 erstreckt sich längs durch das Montagecluster 10. Durch den Arbeitsbereich 30 erstreckt sich die Friktionsrollenbahn 12 zum Transport jeweils mindestens eines Werkstückträgers 14 mit einem Verbrennungsmotor 11 in Längsrichtung durch das Montagecluster 10. Die Friktionsrollenbahn 12 erstreckt sich im gezeigten Ausführungsbeispiel nur über einen Teil der Breite des Arbeitsbereichs 30. Auf diese Weise können auch Arbeiten, insbesondere Montagevorgänge, am Verbrennungsmotor 11 neben der Friktionsrollenbahn 12 mit darauf weitertransportierten Werkstückträgern 14 durchgeführt werden. In diesem Falle des breiteren Arbeitsbereichs 30 setzt sich dieser aus zwei Teilbahnen zusammen, und zwar eine Teilbahn, in der sich die Friktionsrollenbahn 12 befindet und eine andere Teilbahn, die von der Friktionsrollenbahn völlig freigelassen ist. Diese Teilbahn befindet sich bevorzugt auf der von den Basis-Montagemodulen 23 bis 28 weggerichteten Seite neben der Teilbahn des Arbeitsbereichs 30 mit der Friktionsrollen bahn 12. In diesem freien Teilbereich des Arbeitsbereichs 30 können uneingeschränkt Arbeiten durchgeführt werden.
Neben dem Arbeitsbereich 30, und zwar auf der von den Basis-Montagemodulen 23 bis 28 weggerichteten Seite, befindet sich ein Zuführbereich 31. Dieser sich in Längsrichtung über die gesamte Länge des Montageclusters 10 erstreckende Zuführbereich 31 ermöglicht die Zufuhr von an Verbrennungsmotoren zu montierenden Komponenten zum Montagecluster 10, insbesondere das dafür vorgesehene Basis-Montagemodul 26. Wenn an verschiedenen Stellen am Verbrennungsmotor 11 zu verbauende Komponenten zuführbar sind, kann das Montagecluster 10 auch über mehrere Komponenten im Zuführbereich 31 übernehmende Basis-Montagemodul 26 verfügen.
Auf der dem Arbeitsbereich 30 gegenüberliegenden Seite ist neben dem Stellbereich 29 der Basis-Montagemodule 23 bis 28 ein Servicegang 32 vorgesehen, der sich durchgehend längs durch das Montagecluster 10 erstreckt. Der Servicegang 32 ermöglicht den Zugang zu der Rückseite der Basis-Montagemodule 23 bis 28, um hieran Wartungs- oder Umrüstarbeiten vorzunehmen.
Das Montagecluster 10 verfügt außerdem über fest definierte Installationswege. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind separate Versorgungsstränge, und zwar ein elektrischer Versorgungsstrang 33 und ein pneumatischer Versorgungsstrang 34 der Basis-Montagemodule 23 bis 28 vorgesehen. Von jedem der Versorgungsstränge 33 und 34 zweigt ein Anschlussstrang 35, 36 für elektrische Leitungen und pneumatische Leitungen zu jedem Basis-Montagemodul 23 bis 28 ab.
Die 3 bis 8 zeigen die einzelnen unterschiedlichen Basis-Montagemodule 23 bis 28. Jedes Basis-Montagemodul 23 bis 28 stellt eine standardisierte Basis-Montageeinheit dar, die zur Montage unterschiedlicher Verbrennungsmotoren oder auch Getriebe verwendbar ist.
Die Basis-Montagemodule 23 bis 27 verfügen über ein identisches Grundgestell 37 aus einem horizontalen Bodenrahmen 38 und einem vertikalen Tragrahmen 39. Außerdem verfügt jedes Basis-Montagemodul 23 bis 27 über eine vertikale Tragplatte 40 mit einer kreisförmigen Öffnung, in der bei den gezeigten Basis-Montagemodulen 23 bis 26 ein um eine horizontale, quer zur Längsrichtung des Montageclusters 10 drehbarer Drehkranz 41 angeordnet ist. Der Drehkranz 41 weist eine durchgehende Öffnung 42 auf, wodurch Bereiche des Verbrennungsmotors 11, insbesondere an der Kupplungsseite, zur Durchführung von Arbeitsschritten erreichbar sind. Der Drehkranz 41 ist durch geeignete Antriebe um seine horizontale Drehachse in der Tragplatte 40 drehbar.
Bei den gezeigten Basis-Montagemodulen 23 und 26 ist die Tragplatte 40 am Tragrahmen 39 auf- und abbewegbar. Geführt sind gegenüberliegende vertikale Seiten der Tragplatte 40 dabei durch parallele äußere Führungen 43 am Tragrahmen 39. Das Auf- und Abbewegen der Tragplatte 40 mit dem Drehkranz 41 zwischen den Führungen 43 des Tragrahmens 39 geschieht bei den gezeigten Basis-Montagemodulen 23 bis 26 durch eine von einem Elektromotor 44 betriebene Spindel 45. Es ist denkbar, dass einzelne Basis-Montagemodule 23 bis 26 keinen Drehkranz 41 aufweisen und/oder die Tragplatte 40 nicht auf- und abbewegbar ist. Die Tragplatte 40 nimmt in den Figuren nicht gezeigte Arbeitsmittel, beispielsweise Montageeinrichtungen, Messeinrichtungen, Positioniereinrichtungen oder Auftrageinrichtungen für Dichtmittel oder dergleichen auf. Solche zusätzlichen Einrichtungen können auch am Gestell 37, insbesondere am Tragrahmen 39, befestigt sein.
Das Basis-Montagemodul 24 unterscheidet sich von dem Basis-Montagemodul 23 im Wesentlichen dadurch, dass an den beiden oberen Ecken des Tragrahmens 39 jeweils ein horizontaler, quer zur Längsrichtung des Montageclusters 10 verlaufender Tragarm 46 vorgesehen ist. Die Tragarme 46 sind fest mit den Ecken des Tragrahmens 39 verbunden und im gezeigten Ausführungsbeispiel durch Diagonalstreben 47 gegenüber dem Tragrahmen 39 abgestützt. Die Tragarme 46 erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Breite des Arbeitsbereichs 30 des Montageclusters 10. An die Tragarme 46 können verschiedene Einrichtungen zur Ausführung von Teilarbeitsschritten angeordnet sein, beispielsweise können die Tragarme 46 zur Anbindung einer Ladeplatte dienen, die mit einer Quervertaktung versehen ist.
Das Basis-Montagemodul 25 weist zusätzlich zu den Basis-Montagemodulen 23 und 24 zwei parallele vertikale Tragsäulen 48 auf. Die oberen Enden der Tragsäulen 48 sind fest mit den freien äußeren Enden der Tragarme 46 verbunden. Die unteren Enden der Tragsäulen 48 sind mit einem festen Untergrund, vorzugsweise einem Werkhallenboden, verbunden. Die Tragsäulen 48 dienen auch zur Anordnung von Montageeinrichtungen, Messeinrichtungen oder dergleichen. Beispielsweise können die Tragsäulen 48 zur Aufnahme von Presskräften dienen oder auch zur Anbindung einer Ladeplatte mit einer Längsvertaktung dienen. Die Tragsäulen 48 befinden sich in einer aufrechten parallelen Ebene zum Tragrahmen 39 des Gestells 37 der Montageeinheit 25. Der Abstand der Tragsäulen 48 vom Tragrahmen 39 ist dabei so bemessen, dass die von den Tragsäulen 48 aufgespannte vertikale Ebene sich an einer dem Tragrahmen 39 gegenüberliegenden Seite bzw. Rand des Arbeitsbereichs 30 befindet.
Das Basis-Montagemodul 26 gemäß der 6 entspricht im Wesentlichen dem Basis-Montagemodul 25. Im Gegensatz zum Basis-Montagemodul 25 sind bei dem Basis-Montagemodul 26 die Tragarme 46 länger, so dass die Tragsäulen 48 einen größeren Abstand von der Tragplatte 40 aufweisen. Dieser Abstand ist so groß, dass die längeren Tragarme 46 nicht nur den Arbeitsbereich 30, sondern auch den davor sich befindenden Zuführbereich 31 überspannen. Demnach liegen die Tragsäulen 48 beim Basis-Montagemodul 26 in einer sich in Längsrichtung des Montageclusters 10 verlaufenden vertikalen Ebene auf der vom Arbeitsbereich 30 wegweisenden Außenseite des Zuführbereichs 31. Aufgrund dessen ermöglicht das Basis-Montagemodul 26 einen Zugriff auf an den Zuführbereich 31 herangeführte Bauteile für den Verbrennungsmotor 11.
Das in der 7 gezeigte Basis-Montagemodul 27 ist prinzipiell wie das Basis-Montagemodul 23 aufgebaut. Nur verfügt der vertikale Tragrahmen 49 über eine geringere Höhe als der Tragrahmen 39 des Basis-Montagemoduls 23. Auch die Tragplatte 50 am Tragrahmen 49 ist kleiner, nämlicher niedriger, als die Tragplatte 40 des Basis-Montagemoduls 23. Bei dem gezeigten Basis-Montagemodul 27 ist in der Öffnung in der Tragplatte 50 kein Drehkranz 41 angeordnet. Gegebenenfalls kann aber in der Öffnung der Tragplatte auch ein Drehkranz 41 vorgesehen sein. Zusätzlich verfügt das Basis-Montagemodul 27 über eine Handhabungseinrichtung, und zwar im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Industrieroboter 51. Der Industrieroboter 51 kann durch entsprechende individuelle Programmierung Arbeitsschritte ausführen, die speziell auf den jeweiligen Verbrennungsmotor 11 zugeschnitten sind.
Schließlich weist das Basis-Montagemodul 28 nur einen Handhabungsautomaten, insbesondere einen Industrieroboter 52, auf. Dieses Basis-Montagemodul 28 erfordert somit nur einen handelsüblichen und durch eine entsprechende Programmierung individuell einsetzbaren Industrieroboter 52.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf das zuvor beschriebene Montagecluster 10 näher erläutert:
Am Verbrennungsmotor 11 werden zur Montage desselben verschiedene Arbeiten durchgeführt. Hierbei handelt es sich nicht nur um reine Montagevorgänge, sondern auch um Mess- und Prüfvorgänge, Vorgänge bei denen Dichtmittel aufgetragen werden und Handlingsvorgänge, bei denen die zu montierenden Bauteile des Verbrennungsmotors 11 gehandhabt werden, aber auch eine Umorientierung des Verbrennungsmotors 11 vorgenommen werden kann, um den jeweiligen Montageschritt durchführen zu können.
Die Montage des Verbrennungsmotors 11 erfolgt entlang der in der 1 schematisch dargestellten Montagelinie an mehreren aufeinanderfolgenden Montageclustern 10, von denen eine in der 2 näher gezeigt ist. An den einzelnen Montageclustern 10 werden verschiedene Arbeitsvorgänge durchgeführt.
Die Erfindung sieht es vor, den Arbeitsvorgang an jedem Montagecluster 10 aufzuteilen in Arbeitsschritte, die in dem jeweiligen Montagecluster 10 nacheinander durchgeführt werden. Jeder Arbeitsschritt kann sich gegebenenfalls aus mehreren Teilschritten zusammensetzen. Die Unterteilung des gesamten Arbeitsvorgangs, der in einem Montagecluster 10 stattfinden soll, in mehrere Arbeitsschritte, erfolgt derart, dass weniger komplexe Arbeitsschritte erforderlich sind, die von standardisierten Basis-Montagemodulen 23 .. 28 durchführbar sind.
Die Basis-Montagemodule 23 bis 28 sind so ausgebildet, dass sie bestimmte, weniger komplexe Arbeitsschritte durchführen können, und zwar solche, in die der Arbeitsvorgang, der an einem Basis-Montagemodul durchzuführen ist, gezielt unterteilt worden ist. Die Basis-Montagemodule 23 bis 28 dienen dabei als Basis-Montagemodule zur Durchführung bestimmter, ausgewählter Arbeitsschritte. Dabei wird das jeweilige Montagecluster 10 aus mehreren ausgewählten Basis-Montagemodulen 23 bis 28 gebildet, wobei zur Bildung des für jeweils einen Arbeitsvorgang vorgesehenen Montageclusters 10 die Basis-Montagemodule 23 .. 28 hinsichtlich der Anzahl und ihrer Art so ausgewählt werden, dass sie gezielt die Arbeitsschritte ausführen können, worauf im Hinblick auf den Einsatz von Basis-Montagemodulen der Arbeitsvorgang des betreffenden Montageclusters 10 gezielt unterteilt worden ist. Es kann so aus einem Portfolio von Basis-Montagemodulen 23 .. 28 individuell ein Montagecluster 10 für den jeweiligen Verbrennungsmotor 11 oder auch ein Getriebe gebildet werden, die die erforderlichen Arbeitsschritte durchführen kann. Mit anderen Worten sieht es die Erfindung vor, jedes Montagecluster 10 zum Montieren eines beliebigen Verbrennungsmotors 11 oder Getriebe durch Auswahl geeigneter Basis-Montagemodule 23 .. 28 aus dem Portfolio standardisierter Basis-Montagemodule zu bilden. Die Montagecluster 10 können somit nach Art eines Baukastens aus den standardisierten Basis-Montagemodulen 23 bis 28 gebildet werden, die universell einsetzbar sind, also nicht nur zur Montage des Verbrennungsmotors 11. Es ist nicht erforderlich – wie bei dem in der 2 beispielhaft gezeigten Montagecluster 10 – alle Basis-Montagemodule 23 bis 28 zur Bildung des jeweiligen Montageclusters 10 zu kombinieren. Je nach den vorgesehenen Montageschritten ist es denkbar, mindestens ein Montagecluster 10 aus nur einem Teil des Portfolios der Basis-Montagemodule 23 bis 28 zu bilden und/oder auch bestimmte Basis-Montagemodule 23 .. 28 mehrfach in einem Montagecluster einzusetzen.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf ein Portfolio aus sechs verschiedenen Basis-Montagemodulen 23 bis 28. Das Portfolio kann auch mehr oder weniger als sechs verschiedene Basis-Montagemodule 23 bis 28 umfassen.
Der Verbrennungsmotor 11 wird von der Friktionsrollenbahn 12 längs durch das Montagecluster 10 hindurchtransportiert, und zwar durch den Arbeitsbereich 30. Dieser Transport erfolgt diskontinuierlich, indem an dem jeweiligen Basis-Montagemodul 23 bis 28 der Verbrennungsmotor 11 gestoppt wird, und zwar während der Dauer des Arbeitsschritts bzw. der Teilarbeitsschritte, die jedes Basis-Montagemodul 23 bis 28 am Verbrennungsmotor 11 auszuführen hat. Der Arbeitsbereich 30 verfügt über einen Teilarbeitsbereich, der sich an einem von den Basis-Montagemodulen 23 bis 28 weggerichteten Randbereich des Arbeitsbereichs 30 befindet. In diesem Teilarbeitsbereich ist die freie Zugänglichkeit des Verbrennungsmotors 11 gewährleistet. Der neben dem Arbeitsbereich 30 sich befindende Zuführbereich 31, der sich über die gesamte Längsrichtung des Montageclusters 10 durchgehend erstreckt, ermöglicht die Zuführung von zu montierenden Komponenten zum Verbrennungsmotor 11. Dort wo eine solche Zuführung erforderlich ist, befindet sich jeweils ein Basis-Montagemodul 26, die den Querschnitt des Zuführbereichs 31 überspannt, so dass von diesem Basis-Montagemodul 26 das Übernehmen von Komponenten im Zuführbereich 31 und das Heranfördern der zu montierenden Komponenten an den Verbrennungsmotor 11 erfolgen kann. Der Servicegang 32 auf dem Arbeitsbereich 30 gegenüberliegenden Rückseite des Basis-Montagemodule 23 bis 28 ermöglicht so einen guten Zugang zur Rückseite der BasisMontagemodulen 23 bis 28.
Das Basis-Montagemodul 23 dient dazu, den Verbrennungsmotor 11 zu wenden, eine Drehmomentmessung und gegebenenfalls eine Axialspielmessung durchzuführen. Das Wenden des Verbrennungsmotors 11 erfolgt durch den Drehkranz 41, der drehbar im Tragrahmen 39 gelagert ist. Dazu wird der Verbrennungsmotor 11 vom Adapater 21 des Werkstückträgers 14 kurzfristig abgekuppelt, indem Greifeinrichtungen des Basis-Montagemoduls 23 den Adapter 21 ergreifen und den Verbrennungsmotor 11 mit dem Adapter 21 so weit anheben, dass der Adapter 21 sich außerhalb der Führungen 20 an der Gabel 18 des Werkstückträgers 14 befindet.
Das Basis-Montagemodul 24 kann die gleichen Arbeiten ausführen wie das Basis-Montagemodul 23. Alternativ oder zusätzlich dient die Montagemodul 24 auch zum Verschrauben von am Verbrennungsmotor 11 zu montierenden Komponenten, zum Auseinanderbewegen von Teilen und zur Anbindung einer Ladeplatte an den sich über mindestens einen Teil des Arbeitsbereichs 30 erstreckenden Tragarm 46 mit einer Quervertaktung.
Das Basis-Montagemodul 25 kann grundsätzlich die gleichen Arbeiten ausführen wie die Basis-Montagemodule 23 und 24. Zusätzlich oder alternativ dient das Basis-Montagemodul 25 dazu, Kolben und Pleuel am Verbrennungsmotor 11 zu montieren, Lagerbuchsen oder Zylinderbuchsen in den Verbrennungsmotor 11 einzupressen und zur Anbindung einer an den aufrechten Tragsäulen 48 vorgesehenen Ladeplatte mittels einer Längsvertaktung. Aufgrund der vorderen Abstützung kann dieses Basis-Montagemodul hohe Vertikalkräfte aufnehmen.
Das Basis-Montagemodul 26 kann alternativ oder zusätzlich zu den Arbeiten, die die Basis-Montagemodule 23, 24 bzw. 25 ausführen, die Montage der Kurbelwelle, einer Ölwanne und eines Zylinderkopfs vornehmen. Darüber hinaus ist das Basis-Montagemodul 26 in der Lage, Bauteile, die am Verbrennungsmotor 11 montiert werden sollen, beispielsweise die Kurbelwelle, die Ölwanne oder der Zylinderkopf, im Zuführbereich 31 zu übernehmen und dem Verbrennungsmotor 11 zur Montage zuzuführen.
Das Basis-Montagemodul 27 dient vor allem zum Bauteilhandling, zum Dichtmittelauftrag und/oder zum Verschrauben montierter Bauteile mit dem Verbrennungsmotor 11. Zumindest einige dieser Arbeiten werden vom Industrieroboter 51 der Montageeinheit 27 durchgeführt.
Das Basis-Montagemodul 28 mit dem Industrieroboter 52 dient vorrangig dem Bauteilhandling.
Wenn alle Arbeitsschritte in dem Montagecluster 10 abgeschlossen sind, wird der Verbrennungsmotor 11 von der Friktionsrollenbahn 12 auf dem jeweiligen Werkstückträger 14 entlang der Montagelinie in Montagerichtung (Pfeile in der 1) weitertransportiert zum nächsten Basis-Montagemodul. In den einzelnen Basis-Montagemodulen werden verschiedene Arbeitsvorgänge ausgeführt, die wie in dem Montagecluster 10 auch in einfachere Montageschritte aufgeteilt sind, die durch standardmäßige Basis-Montagemodule 23 .. 28 durchführbar sind.
Die Anzahl, die Gruppierung und der Typ der Basis-Montagemodule 23 .. 28 kann in dem einzelnen Montagecluster beliebig variieren und bildet den Montageprozess eines Verbrennungsmotors oder Getriebes nach, der ebenfalls in Unterbereiche bzw. Cluster einteilbar ist.
Das jeweilige Montagecluster 10 ist gebildet aus dem Portfolie von individuell zusammengestellten Basis-Montagemodulen 23 .. 28, wobei je nach Arbeitsschritten nicht jeweils ein Basis-Montagemodul 23 bis 28 zum Einsatz kommen muss, sondern eine beliebige Auswahl der Basis-Montagemodule 23 .. 28 aus dem vorgegebenen Portofolio getroffen werden kann. Hierbei ist es auch denkbar, dass in einem Montagecluster 10 mehrere gleiche Basis-Montagemodule 23 .. 28 eingesetzt werden, wobei nicht jedes der unterschiedlichen Basis-Montagemodule 23 .. 28 in jedem Montagecluster 10 zum Einsatz kommen muss.

10: Montagecluster
11: Verbrennungsmotor
12: Friktionsrollenbahn
13: Friktionsrollenbahnabschnitt
14: Werkstückträger
15: Grundplatte
16: Drehachse
17: Träger
18: Gabel
19: Schenkel
20: Führung
21: Adapter
22: Seitenablage
23: Basis-Montagemodul
24: Basis-Montagemodul
25: Basis-Montagemodul
26: Basis-Montagemodul
27: Basis-Montagemodul
28: Basis-Montagemodul
29: Stellbereich
30: Arbeitsbereich
31: Zuführbereich
32: Servicegang
33: elektrischer Versorgungsstrang
34: pneumatischer Versorgungsstrang
35: Anschlussstrang
36: Anschlussstrang
37: Gestell
38: Bodenrahmen
39: Tragrahmen
40: Tragplatte
41: Drehkranz
42: Öffnung
43: Führung
44: Elektromotor
45: Spindel
46: Tragarm
47: Diagonalstrebe
48: Tragsäule
49: Tragrahmen
50: Tragplatte
51: Industrieroboter
52: Industrieroboter

Claims

Verfahren zum Montieren von insbesondere Verbrennungsmotoren (11) oder Getrieben, wobei die Verbrennungsmotoren (11) oder Getriebe durch vorzugsweise mehrere aufeinanderfolgende Montagecluster (10) einer Montagelinie transportiert und dabei Arbeitsvorgänge an den Verbrennungsmotoren (11) oder Getrieben durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Arbeitsvorgang in Arbeitsschritte gegliedert wird und die Arbeitsschritte an aufeinanderfolgenden Basis-Montagemodulen (23 .. 28) des jeweiligen Montageclusters (10) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Arbeitsvorgang in unterschiedliche grundlegende, insbesondere weniger komplexe, Arbeits- oder Montageschritte unterteilt wird, wobei vorzugsweise in einem Montagecluster (10) ein zusammenhängender Arbeitsvorgang durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Montagecluster (10) aus Basis-Montagemodulen (23 .. 28) zur Durchführung der einzelnen Arbeitsschritte gebildet wird, insbesondere durch eine gezielte Auswahl mehrerer Basis-Montagemodule (23 .. 28) ein individuelles Montagecluster (10) gebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transportsystem innerhalb eines Montageclusters (10) vom Montagecluster (10) direkt gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Montagecluster (10) der Montagelinie für einen Verbrennungsmotor (11) oder ein Getriebe aus der vorgegebenen Anzahl von Basis-Montagemodulen (23 .. 28) gebildet werden, vorzugsweise jedes Montagecluster (10) der Montagelinie aus einer individuell zusammengestellten Gruppe von Basis-Montagemodulen (23 .. 28) aus der vorgegebenen Anzahl unterschiedlicher Basis-Montagemodule (23 .. 28) ausgewählt wird, wobei insbesondere alle Grundversorgungen jedes Montageclusters (10) zentral erfolgen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterteilung des Arbeitsvorgangs in solche Arbeitsschritte vorgenommen wird, die von den Basis-Montagemodulen (23 .. 28) durchführbar sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsvorgang in jedem Montagecluster (10) in solche unterschiedlichen Arbeitsschritte aufgeteilt wird, dass die Arbeitsschritte von den vorhandenen, standardmäßigen Basis-Montagemodulen (23 .. 28) durchgeführt werden können.
Montagelinie für insbesondere Verbrennungsmotoren (11) oder Getriebe mit vorzugsweise mehreren aufeinanderfolgenden Montageclustern (10) und einen an den Montageclustern (10) vorbeiführenden Förderer für die Verbrennungsmotoren (11) oder Getriebe, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige Montagecluster (10) aus mehreren Basis-Montagemodulen (23 .. 28) gebildet sind, die zur Durchführung von bestimmten Arbeitsschritten in dem jeweiligen Montagecluster (10) ausgebildet sind.
Montagelinie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsschritte des Arbeitsvorgangs in dem jeweiligen Montagecluster (10) von einer Reihe aus mehreren aufeinanderfolgenden standardisierten Basis-Montagemodulen (23 .. 28) durchführbar sind, wobei vorzugsweise jedes Basis-Montagemodul (23 .. 28) eine eigene Steuerung aufweist.
Montagelinie nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl unterschiedlicher Basis-Montagemodule (23 .. 28) vorgesehen ist und für jeden Arbeitsschritt des Arbeitsvorgangs ein geeignetes Basis-Montagemodul (23 .. 28) vorgesehen ist.
Montagelinie nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Montagemodule (23 .. 28) identische Grund-Abmessungen bzw. ein ganzes Vielfaches der kleinsten Grund-Abmessung aufweisen.
Montagelinie nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich entlang aller Basis-Montagemodule (23 .. 28) des jeweiligen Montageclusters (10) ein Arbeitsbereich (30) erstreckt.
Montagelinie nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch den Arbeitsbereich (30) der Förderer für Verbrennungsmotoren (11) oder Getriebe erstreckt.
Montagelinie nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der insbesondere als Friktionsrollenbahn (12) ausgebildete Förderer Werkstückträger (14) für jeweils einen Verbrennungsmotor (11) oder ein Getriebe aufweist, wobei vorzugsweise mindestens ein Werkstückträger (14) einen Adapter (21) zur Befestigung des jeweiligen Verbrennungsmotors oder Getriebes am Werkstückträger (14) aufweist.
Montagelinie nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an der den Basis-Montagemodulen (23 .. 28) gegenüberliegenden Seite des Arbeitsbereichs (30) ein Zuführbereich (31) neben dem Arbeitsbereich (30) vorgesehen ist.
Montagelinie nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Basis-Montagemodul (24, 25) einen den Arbeitsbereich (30) mindestens teilweise überspannenden Ausleger aufweist.
Montagelinie nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Basis-Montagemodul (26) einen den Arbeitsbereich (30) und den Zuführbereich (31) überspannenden Ausleger aufweist.
Montagelinie nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Basis-Montagemodul (27, 28) wenigstens eine Handhabungseinrichtung aufweist.
Montagelinie nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Basis-Montagemodul (23 .. 27) ein Gestell (37) aufweist, an dem mindestens eine bewegbare Tragplatte (40) und/oder ein Drehkranz (41) angeordnet sind.