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Die Erfindung betrifft ein Transport- und Bereitstellungssystem für Bauteile sowie ein Verfahren zur Kommissionierung und zur Durchführung eines Transportes und Bereitstellung von Bauteilen mit einem Transportsystem.
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Bei der Fertigung eines Produktes, beispielsweise einer Kraftfahrzeug Karosserie, aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Bauteilen stellen neben den Produktionszeiten auch die Transportzeiten und die Transportlogistik der zu verarbeitenden Bauteile ein wichtiges Kriterium für die Produktionskosten dar. In der Kraftfahrzeugindustrie hat sich die Linienfertigung als Fertigungsverfahren mit optimierten Produktionszeiten bewährt. Für eine Linienfertigung werden oftmals die Bauteile in einem entsprechenden Transportsystem durch eine halb- oder vollautomatische Fördereinrichtung oder mittels eines Staplers zur jeweiligen Fertigungsstation transportiert und dort bis zur Verbauung mit dem Produkt vorgehalten.
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Transport- und Bereitstellungssysteme sind in einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Eine Ausführungsform stellen beispielsweise der Transport und die Bereitstellung von Bauteilen auf Paletten oder Trägersysteme in Kombination mit Bauteilbehältern dar. Die Trägersysteme können mittels einem Stapler oder einem Routenzug an die Fertigungslinie transportiert und dort vorgehalten werden. Die Bauteile werden zur weiteren Be- bzw. Verarbeitung aus den Bauteilbehältern bzw. von den plattenförmigen Trägersystemen vorzugsweise mittels eines Industrieroboters entnommen und an die Fertigungslinie übergeben.
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Nachteil der vorgenannten Transportsysteme ist, dass bevorzugt gleiche Bauteile mit gleicher Geometrie und/oder gleichen Abmessungen in einem Bauteilbehälter bzw. auf einem plattenförmigen Trägersystem vorgehalten werden müssen, da ansonsten eine störungsfreie Übergabe der Bauteile an die Fertigungslinie nicht möglich ist.
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Eine weitere, sich oftmals als problematisch herausstellende Situation ergibt sich aus der immer anspruchsvoller werdenden Aufgabenstellung an die Flexibilität der Produktionslinien. Üblicherweise können nur eine begrenzte Anzahl von Zuführsystemen und somit von unterschiedlichen Bauteilen im Aktionsradius eines Entnahmeroboters angeordnet werden. Oftmals werden beispielsweise unterschiedliche Fahrzeugtypen an einer Linie gefertigt, so dass im Aktionsradius von Fertigungsrobotern die Vielzahl der vorzuhaltenden Bauteile den zur Verfügung stehenden Platz übersteigt und die Entnahmemittel aus komplexen Zufuhrsystemen erheblich aufwändiger werden. Zusätzlich ist der Aktionsradius derartiger Roboter beschränkt und die Anordnung zusätzliche Verfahrachsen eher unerwünscht. Zusätzlich sind auch die Andienungswege für den Bauteilnachschub oftmals sehr weit, so dass erhebliche Transportstrecken durch Gabelstapler oder Werkpersonal überwunden werden müssen.
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Aus diesem Grunde hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Transport- und Bereitstellungssystem für Bauteile derart weiterzubilden, dass ein Transport von Bauteilen flexibler und kostengünstiger durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 sowie des Verfahrensanspruchs 10 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sowie zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Beschreibung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Transport- und Bereitstellungssystem für Bauteile umfasst ein Trägersystem, sowie mindestens eine Bauteil-Box zur Aufnahme des Bauteils derart, dass das Bauteil in der Bauteil-Box durch Bauteil-Haltemittel in einer vorgegebenen Position gehalten wird und das Trägersystem und die mindestens eine Bauteil-Box je ein Raster aufweisen, wobei das Raster des Trägersystems zur variablen, systematisch flächendeckenden Anordnung von Bauteil-Boxen und/oder Bauteil-Haltemitteln in unterschiedlicher Kombination, und das Raster in der mindestens einen Bauteil-Box zur variablen Anordnung der Bauteil-Haltemittel in unterschiedlicher Kombination ausgebildet ist.
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Durch das erfindungsgemäße Transport- und Bereitstellungssystem können unterschiedliche Bauteile in den Bauteilboxen flexibel angeordnet werden, und sodann über die flächendeckende Anordnung so effizient als möglich auf dem Trägersystem platziert werden.
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Auf diese Weise kann die Logistikstation komplett von der Fertigung getrennt aufgebaut werden. Nur die benötigten Bauteile werden sodann auf dem Trägersystem zur Fertigung geliefert und dort verbaut.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das mit unterschiedlichen Bauteilen bestückte Trägersystem in einer Vielzahl von unterschiedlichen Fördersystemen, beispielsweise in einer Rollenbahn einsetzbar ist.
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Zusätzlich ist die Anzahl bzw. die Größe der Bauteil-Haltemittel variabel, je nach Größe der jeweiligen Bauteile.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Bauteil-Boxen bzw. ein Boxenraster einem ganzzahligen Vielfachen der Rastergrundfläche des Trägersystems angepasst sind. Dadurch ist eine vereinfachte Anordnung unter optimaler Ausnutzung der Transportfläche auf dem Trägersystem mit Bauteil-Boxen mit unterschiedlichen Abmessungen möglich.
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Das Prinzip entspricht der optimierten flächendeckenden Anordnung von genormten Behältnissen, welche in ihren Abmessungen untereinander Vielfache einer Grundgröße ausbilden. Es können somit auf einem Träger Volle, Halbe, Viertel oder andere Bruchteile von Boxen systematisch flächendeckend angeordnet werden. Grundsätzlich ist denkbar, dass diejenigen Boxen, welche den Randbereich eines Trägers besetzen, über den Randbereich abweichend von dem ganzzahligen Vielfachen der Rasterlänge herausragen, da an diesen Bereichen keine Rasteranordnung mehr, oder nur entlang des Randbereichs noch eingehalten werden muss.
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In einer überdies zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bauteil-Boxen stapelbar sind. Durch die Stapelbarkeit der Bauteil-Boxen kann eine höhere Anzahl von Bauteil-Boxen mit unterschiedlichen Bauteilen von einem Trägersystem an die Fertigungslinie transportiert werden.
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In einer überdies zweckmäßigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Bauteil-Box lösbar auf dem Trägersystem angeordnet ist. Die Bauteil-Box kann einfach und schnell ausgetauscht werden. Dadurch ist eine schnelle Anpassung des Transportsystems für unterschiedliche Fertigungslinien möglich.
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In einer weiteren, erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass Bauteil-Haltemittel auf dem Trägersystem und/oder in der Bauteil-Box anordenbar bzw. austauschbar sind. Auf den Bauteil-Haltemitteln werden die Bauteile für einen sicheren und störungsfreien Transport gelagert und für die Entnahme bereitgestellt. Durch einen Transport eines Bauteils auf Bauteil-Haltemitteln, welche direkt auf dem Trägersystem angeordnet sind, neben einer Anordnung von Bauteil-Boxen mit darin angeordneten Bauteilen kann die Flexibilität zur Anordnung unterschiedlicher Bauteile auf einem Transportsystem verbessert werden. Weiterhin lassen sich durch austauschbare Bauteil-Haltemittel neue oder geänderte Bauteile flexibel und leicht aufnehmen, ohne dass erhebliche Änderungen am System vorgenommen werden müssen.
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In einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bauteil-Box mit einer an das Bauteil angepassten Form, insbesondere eine Kunststoffform, formgeschnittene Bleche oder mit Stiften als Haltemittel, ausgebildet ist. Dadurch können beispielsweise instabile Bauteile bzw. Bauteile mit einer aufwendigen Bauteilgeometrie transportsicher in einer Bauteil-Box gelagert und transportiert werden. Auch sind derartige Formen leicht anzupassen, kostengünstig herzustellen und ggf. umweltfreundlich zu entsorgen bzw. zu recyceln.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Anordnen bzw. Austauschen von Bauteil-Boxen, von Bauteil-Haltemitteln und/oder von Bauteilen mittels eines automatischen Handhabungsmittels, vorzugsweise mit einem oder mehreren Robotern erfolgt. Das Transport- und Bereitstellungssystem kann dadurch schnell und einfach an sich ändernde Bauteilgeometrien von Bauteilen bzw. geänderten Transportaufgaben angepasst werden.
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In einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Trägersystem für eine Linearbewegung, vorzugsweise auf einer Rollenbahn, ausgebildet ist. Das Trägersystem kann in einen halb- bzw. vollautomatischen Förderprozess integriert werden, wodurch ein manueller Transport des Trägersystems, beispielsweise durch einen Stapler entfällt.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Abmessung des Trägersystems an das Transportsystem anpassbar ist und/oder das Trägersystem Kupplungsmittel umfasst.
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Beispielsweise kann das Trägersystem mit einem teleskopierbaren Rahmenelement ausgebildet sein, wodurch eine variable Anpassung an unterschiedliche Fördersysteme beispielsweise eine Rollenbahn möglich ist. Darüber hinaus weisen die Trägersysteme Kupplungselemente auf, welches ein Ankoppeln von mehreren Trägersystemen in Reihe ermöglicht.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Kommissionierung und zur Durchführung eines Transportes und Bereitstellung von Bauteilen mit einem Transportsystem, wobei das Verfahren ein Positionieren eines Trägersystems in einer Logistiklinie, ein Anordnen und/oder Austauschen von Bauteil-Boxen, vorzugsweise mit Bauteil-Haltemittel aus dem Trägersystem, ein Ablegen von unterschiedlichen Bauteilen auf Bauteil-Haltemitteln und/oder in Bauteil-Boxen, eine Übergabe des Trägersystems an eine Bearbeitungslinie vorsieht.
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Das im Folgenden gezeigte Ausführungsbeispiel ist als eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Transport- und Handhabungsvorrichtung dargestellt:
Es zeigen hierbei:
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1 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Trägersystems im Schnitt;
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2 eine Draufsicht eines bestückten Trägersystems;
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3 eine Darstellung von gestapelten Bauteil-Boxen im Schnitt;
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4 eine Darstellung einer einzelnen Bauteil-Box im Schnitt;
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5 eine Draufsicht einer Bestückungslinie des Transport- und Bereitstellungssystems mit nachfolgender Fertigungslinie.
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In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Transport- und Bereitstellungssystem 1 gezeigt, welches eine Trägersystem 2 mit auf der Oberfläche angeordneten Bauteil-Boxen 3 umfasst. Das dargestellte Trägersystem 2 ist für einen Transport auf einer Rollenbahn 13 angepasst, wobei das Trägersystem 2 ebenfalls für andere Fördersysteme angepasst werden kann. Das Trägersystem 2 weist auf seiner Oberfläche ein Raster auf, wobei die Abmessungen der Bauteil-Boxen 3 an eine Rastergrundlänge angepasst sind. Dadurch kann eine optimale flächendeckende Anordnung von Bauteil-Boxen 3 auf dem Trägersystem 2 gebildet werden. Es ist möglich, wie schematisch dargestellt, dass zwischen den Boxen geringe Freiräume bleiben, um beispielsweise die Handhabung und/oder Positionierung zu erleichtern oder die Boxen voneinander zu entkoppeln.
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Die Bauteil-Box 3 weist auf ihrer innen liegenden Oberfläche exemplarisch Bauteil-Haltemittel 4 auf, auf welchen ein Bauteil 5 für einen Transport abgelegt ist. Die Position der Bauteil-Haltemittel 4 ist variabel einstellbar, beispielsweise durch das Einsetzen von Stifen in ein Lochraster, und dadurch der Geometrie des Bauteils 5 angepasst. Die Anordnung von Bauteil-Boxen 3 auf der Oberfläche eines Trägersystems 2 erfolgt lösbar und entsprechend der Transportaufgabe.
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In 2 ist eine Anordnung von Bauteil-Boxen 3 auf einem Transport- und Bereitstellungssystems 1 in einer Draufsicht gezeigt, wobei die Bauteil-Boxen 3 unterschiedliche Abmessungen aufweisen und lösbar angeordnet sind. Zum verbesserten Verständnis sind die Böden der Bauteilboxen und die darin befindlichen Haltemittel ausgeblendet, so dass das Grundraster des Trägersystems dargestellt ist. Das Grundraster ist vorliegend aus einem Lochraster 4a gebildet, in welches unterschiedliche Bauteilboxen 3 mit unterschiedlichen Bauteilgeometrien für einen sicheren Transport eingehängt werden. Die Anordnung von unterschiedlichen Bauteil-Boxen 3 erfolgt auf der Grundlage einer optimalen Ausnutzung des Trägersystems 2, wobei die Dimensionen der Bauteil-Boxen 3 einem ganzzahligen Vielfachen der Rastergrundlänge, vorliegend des Lochraster-Abstandes des Trägersystems 2 angepasst sind. Ein möglicher Überstand über die seitliche Begrenzung des Trägersystems wäre denkbar, ist jedoch vorliegend nicht dargestellt. Die Bauteilboxen sind derart dimensioniert, dass eine flexible Anordnung von vollen Längenabmessungen, halben, viertel usw. dimensionierten Abmessungen zur Verfügung stehen und somit die Bauteile je nach deren Größe aufnehmen.
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In 3 ist eine Darstellung von übereinander gestapelten Bauteil-Boxen 3 im Schnitt gezeigt, wobei die Bauteil-Boxen 3 mit unterschiedlichen Ausführungen von Bauteil-Haltemitteln 4 bestückt sind. In der unteren und in der mittleren Bauteil-Box 3 sind Bauteil-Haltemittel 4 in Form von Stiften mit unterschiedlichen Längenabmessungen angeordnet, die für eine punktförmige Auflage eines Bauteils 5 vorgesehen sind. Die obere Bauteil-Box 3 ist mit einer an das Bauteil angepassten Kunststoffform oder Metallform als Haltemittel 4 bestückt, in welcher das Bauteil 5 nahezu formschlüssig einlegbar ist. Auf diese Weise kann in eine genormte Bauteilbox wiederum durch einlegen einer Kunststoffform oder einer Metallform eine einfache und kostengünstige Anpassung an ein aufzunehmendes Bauteil erfolgen, beispielsweise bei einer Modellpflege oder einer leichten Veränderung eines Serienbauteils.
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Durch die Stapelbarkeit der Bauteilboxen können auf einem Trägersystem auch mehrere Ebenen an Bauteilen vorgehalten werden, wobei in der Fertigungsstation die einzelnen Boxen nach der Bauteilentnahme beispielsweise von einem Roboter umgesetzt bzw. umgestapelt werden müssen. Hierzu müssen auch die Stapelvorrichtungen der Bauteilboxen einem entsprechenden Raster gerecht werden.
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4 zeigt einen Querschnitt einer einzelnen Bauteil-Box 3, wobei das Bauteil 5 auf Haltemitteln 4 für einen Transport derart gelagert ist, dass ein einfaches, präzises und störungsfreies Greifen mittels eines Industrieroboters ermöglicht wird.
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In 5 ist die Bestückung eines erfindungsgemäßen Transport- und Bereitstellungssystems 1 für Bauteile 5 gezeigt, wobei die Bestückung des jeweiligen Trägersystems 2 mittels automatischer Handhabungsmittel, vorzugsweise Industrieroboter 6, durchgeführt wird. In einem ersten Arbeitsgang I. wird das Trägersystem 2 vor einem Roboter 6 positioniert, welcher auf der Oberfläche des Trägersystems 2 Bauteil-Boxen 3 mit darin angeordneten Bauteil-Haltemitteln 4 nebeneinander oder gestapelt anordnet. Wenn das Trägersystem bereits einen Arbeitsumlauf durchlaufen hat, so kann dieser oder ein anderer Roboter eventuell vorher die bereits angeordneten Bauteil-Boxen ganz oder teilweise abräumen, oder deren Anordnung anpassen.
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Die Bauteil-Boxen 3 werden zur Bestückung von dem Roboter 6 aus einem Boxen-Magazin 7 entnommen und auf dem Trägersystem 2 angeordnet. In nachfolgenden Arbeitsschritten II. werden die auf dem Trägersystem 2 angeordneten Bauteil-Boxen 3 mit unterschiedlichen Bauteilen 5 bestückt, welche einem Bauteil-Magazin 8 durch entsprechende Roboter 6 entnommen werden. Derartige Magazine sind erhebliche platzsparender und können leichter und effizienter durch Werksarbeiter angedient und befüllt werden. Auch eine manuelle Bauteilbestückung ist ggf. realisierbar.
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Es ist möglich, die in den Bauteil-Boxen 3 angeordneten Bauteil-Haltemittel 4 ebenfalls durch entsprechende Roboter 6 auszutauschen bzw. um- oder anzuordnen.
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Nach der Bestückung des Trägersystems 2 mit Bauteilen 5 wird dieses in entsprechender Transportrichtung 9 an eine Bearbeitungslinie 14 übergeben, wobei das Trägersystem 2 beispielsweise auf einer Rollenbahn parallel zur Bearbeitungslinie 14 in Bearbeitungsrichtung 10 halb- oder vollautomatisch bewegt werden kann. In der Bearbeitungslinie wird das auf einer Rollenbahn 13 bewegte Trägersystem 2 vor einer Bearbeitungsstation 11 positioniert, wobei ein Industrieroboter ein Bauteil 5 aus der Bauteil-Box 3 greift und zur weiteren Be- bzw. Verarbeitung durch ein Bearbeitungsmittel 12 in die Bearbeitungsstation einlegt oder an diese übergibt. Nach Fertigstellung der Bearbeitungsaufgabe des Bauteils 5 kann dieses durch den Roboter 6 an das Trägersystem 2 zurück übergeben oder durch einen weiteren Roboter 6 direkt an eine weitere Bearbeitungsstation 11 übergeben werden.
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Im weiteren Verlauf werden die weiteren zur Komplettierung des Bauteils erforderlichen Teile auf der Rollenbahn in die nächste Station gefahren. Der Ablauf wiederholt sich nun wie oben beschrieben, bis die Bauteile 5 auf dem Trägersystem verbaut sind.
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Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt, sie umfasst vielmehr all diejenigen Ausgestaltungen, die vom erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Transport-Bereitstellungssystem
- 2
- Trägersystem
- 3
- Bauteil-Box
- 4a
- Lochraster
- 4
- Bauteil-Haltemittel
- 5
- Bauteil
- 6
- Handhabungsmittel (Roboter)
- 7
- Boxen-Magazin
- 8
- Bauteil-Magazin
- 9
- Transport-Richtung
- 10
- Bearbeitungsrichtung
- 11
- Bearbeitungsstation
- 12
- Bearbeitungsmitte (Roboter)
- 13
- Rollenbahn
- 14
- Bearbeitungslinie
- 15
- Raster
