DE102010042483B4

DE102010042483B4 - Fertigungssystem

Info

Publication number: DE102010042483B4
Application number: DE102010042483.8A
Authority: DE
Inventors: Henrik Harmens; Dan Badura
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2023-12-28
Anticipated expiration: 2030-10-16
Also published as: DE102010042483A1

Abstract

Fertigungssystem für Bau- und insbesondere Karosseriebauteile,
mit mindestens einer eine Vielzahl von Einzelbauteilen zusammenfügenden Bearbeitungsstation einschließlich mindestens eines die Einzelbauteile fügegenau positionierenden Aufnahmewerkzeugs und einer Ladestation sowie einem an dieser mit den Einzelbauteilen beladenen und diese toleranzbehaftet vorpositionierenden, zum Einlegen der Bauteile in das Aufnahmewerkzeug von der Lade- zur Bearbeitungsstation verfahrbaren Einlegerahmen, dadurch gekennzeichnet, dass
der Einlegerahmen (6) beim Rücktransport von der Bearbeitungs- zur Ladestation (1, 4) unbeladen und an dieser zeitgleich zum Fügevorgang an der Bearbeitungsstation (1) erneut mit den Einzelbauteilen (A, B, C) beladbar ist, während ein die Bauteile toleranzbehaftet fixierender Transportrahmen (8) zum Abtransport der Bauteile nach dem Fügevorgang an der Bearbeitungsstation vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fertigungssystem für Bau- und insbesondere Karosseriebauteile, mit mindestens einer die Bauteile zusammenfügenden Bearbeitungsstation einschließlich mindestens eines die Bauteile fügegenau positionierenden Aufnahmewerkzeugs sowie mit einer Ladestation und einem an dieser mit den Einzelbauteilen beladenen und zum Einlegen der Bauteile in das Aufnahmewerkzeug von der Lade- zur Bearbeitungsstation verfahrbaren Einlegerahmen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2.
Anders als bei den z. B. aus der DE 10 2008 036 218 A1 bekannten Fertigungssystemen, bei denen für jeden Bauteiltyp jeweils mehrere, typenspezifische Aufnahmewerkzeuge wechselweise von einer Ladestation, wo sie unter lagegenauer Fixierung der Einzelbauteile bauteilbestückt werden, zu einer Bearbeitungsstation verfahren und von dort im Anschluss an den Bearbeitungsvorgang im beladenen Zustand zur Ladestation zurückgeführt und an dieser ent- und erneut beladen werden, wird bei den etwa in der US 4 648 167 A vorbeschriebenen Fertigungssystemen der eingangs genannten Art zur Bearbeitung typengleicher Bauteile jeweils nur ein einziges, an der Bearbeitungsstation stationär positioniertes Aufnahmewerkzeug benötigt, während zum Be- und Entladen des Aufnahmewerkzeugs ein zwischen diesem und der Ladestation verfahrbarer, die Bauteile toleranzbehaftet fixierender Transportbehälter vorgesehen ist.
Aus der US 4 815 190 A und der EP 0 334 827 A2 sind weitere Fertigungssystem bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Fertigungssystem der eingangs genannten Art eine prozesszeitsparende Bauteilbestückung der Aufnahmewerkzeuge auf baulich einfache Weise zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in den Patentansprüchen 1 und/oder 2 gekennzeichnete Fertigungssystem gelöst.
Erfindungsgemäß wird das Aufnahmewerkzeug an der Bearbeitungsstation durch eine ausschließlich für die Bauteilzufuhr vorgesehene Transporteinheit in Form eines die zu bearbeitenden Einzelbauteile grob vorpositionierenden, gewichts- und baugünstigen Einlegerahmens in einem einzigen Ladevorgang bauteilbelegt und nach dem Fügevorgang mit Hilfe eines separaten, ausschließlich den Abtransport des Bausatzes übernehmenden und wiederum konstruktiv einfachen und dementsprechend kostengünstigen Transportrahmens entladen. Durch die Aufteilung der Bauteilzufuhr- und -entladefunktion auf getrennte, einfach gestaltete Einzelrahmen in Verbindung mit der Bauteilbestückung des Einlegerahmens an der Ladestation zeitgleich zum Fügevorgang an der Bearbeitungsstation wird mit geringem Bau- und Investitionsaufwand ein deutlicher Zeitgewinn an wertvoller Prozesszeit und dadurch eine wesentliche Erhöhung des Fertigungstaktes und somit der Produktionsrate erzielt.
Wahlweise, vorzugsweise aber zusätzlich werden bei einem Fertigungssystem mit mehreren, die Einzelbauteile sukzessive zusammenfügenden Bearbeitungsstationen nach einer zweiten Variante der Erfindung gemäß Anspruch 2 die an den Bearbeitungsstationen insgesamt benötigten Einzelbauteile gemeinsam auf einem Einlegerahmen von einer einzigen Ladestation zu einer der Bearbeitungsstationen transportiert und in das zugehörige Aufnahmewerkzeug abgelegt und nach dem Fügevorgang der dann aus gefügten und ungefügten Bauteilen bestehende Bausatz an die nachfolgende Bearbeitungsstation zur Durchführung des nächsten Fügeschrittes überführt. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit, für jede einzelne Bearbeitungsstation eine eigene Ladestation einschließlich eines Einlegerahmens zur Bauteilzufuhr vorzuhalten, mit dem Ergebnis, dass sich der Bau-, Platz-, Zeit- und Logistikaufwand für die Bauteilversorgung des Fertigungssystems signifikant und sogar mit größerer Anzahl von Bearbeitungsstationen zunehmend stärker verringert, wobei in diesem Fall der Bauteiltransport im Hinblick auf eine weitere bauliche Vereinfachung gemäß Anspruch 3 vorzugsweise wiederum mit Hilfe von die Bauteile grob vorpositionierenden Einlege- und Transportrahmen erfolgt.
In weiterer, besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind der Ladestation gemäß Anspruch 4 zwei Einlegerahmen in der Weise zugeordnet, dass der eine Einlegerahmen an der Ladestation bauteilbestückt wird, während der jeweils andere im beladenen Zustand zur Bearbeitungsstation verfahren und nach dem Einlegen der Bauteile im unbeladenen Zustand zur Ladestation zurücktransportiert wird, so dass der Ladevorgang während eines Rahmentransports zu und von der Bearbeitungsstation unterbrechungsfrei fortgeführt werden kann. Um dabei mit geringem Bau- und Steueraufwand einen störungsfreien Ablauf der wechselweisen Positionierung der Einlegerahmen an der Ladestation sicherzustellen, ist diese gemäß Anspruch 5 zweckmäßigerweise mit einem Drehtisch mit mindestens zwei Rahmenaufnahmeplätzen versehen, von denen der eine mit einem Einlegerahmen zum Beladen an der Ladestation drehpositionierbar ist, während der jeweils andere mit dem im unbeladenen Zustand von der Bearbeitungsstation zurückgeführten Einlegerahmen belegbar ist.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass sich das Fertigungssystem mit geringem Bau- und Zeitaufwand auf unterschiedliche Bauteilmodelle umrüsten lässt. Zu diesem Zweck sind gemäß Anspruch 6 vorzugsweise mehrere, typenmäßig unterschiedliche und bei einem Modellwechsel typenspezifisch austauschbare Einlege- und Transportrahmen vorgesehen und der oder den Bearbeitungsstationen ist jeweils ein mit typenmäßig unterschiedlichen Aufnahmewerkzeugen bestücktes Werkzeugwechselmagazin zugeordnet.
Für den Rahmentransport zu und von der bzw. den Bearbeitungsstationen wird gemäß Anspruch 7 zweckmäßigerweise ein im Hinblick auf das geringe Rahmengewicht auf eine relativ niedrige Transportleistung ausgelegter und dementsprechend kostengünstiger Transportroboter verwendet, mit dem gemäß Anspruch 8 nicht nur ein einziger, sondern vorzugsweise auch mehrere, typenmäßig gleiche oder unterschiedliche Einzelrahmen nacheinander händelbar sind.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Diese zeigt in ihrer einzigen Figur ein erfindungsgemäß ausgebildetes Fertigungssystem in stark schematisierter Darstellung.
Das in der Fig. gezeigte Fertigungssystem dient zum sukzessiven Zusammenfügen mehrerer, nämlich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel dreier Einzelbauteile A, B und C und enthält zu diesem Zweck mindestens zwei Bearbeitungsstationen 1.1 und 1.2, an denen zunächst die Bauteile A und B an der Station 1.1 miteinander verbunden werden und dann das Bauteil C an der Station 1.2 angefügt wird.
An den Bearbeitungsstationen 1.1 und 1.2 sind jeweils die zu fügenden Bauteile A, B bzw. C lagegenau fixierende Aufnahmewerkzeuge 2.1 bzw. 2.2 sowie einer oder mehrere Arbeits- z. B. Schweißroboter 3 zum Verbinden der in den Aufnahmewerkzeugen 2.1 oder 2.2 fixierten Bauteile A, B bzw. C positioniert.
Die Bauteilversorgung des Fertigungssystems erfolgt von einer einzigen Ladestation 4 aus, welcher ein zentraler Bauteilspeicher 5 für die zu bearbeitenden Einzelbauteile A, B und C zugeordnet ist. An der Ladestation 4 werden sämtliche, an den Bearbeitungsstationen 1.1 und 1.2 insgesamt benötigten Einzelbauteile A, B und C von einem Werker oder einem (nicht gezeigten) Bestückungsroboter aus dem Bauteilspeicher 5 auf einen die Bauteile A, B und C grob vorpositionierenden, gewichtsmäßig leichten und dementsprechend kostengünstig herstellbaren Einlegerahmen 6 beladen, welcher dann mit Hilfe eines Transportroboters 7.1 zur ersten Bearbeitungsstation 1.1 verfahren wird, wo der Einlegerahmen 6 in das Aufnahmewerkzeug 2.1 entladen wird und die dort zu fügenden Bauteile A und B lagegenau ausgerichtet werden. Nach dem Fügevorgang wird der nunmehr aus gefügten und ungefügten Bauteilen A, B und C bestehende Bausatz aus dem Aufnahmewerkzeug 2.1 in einen ebenso wie der Einlegerahmen 6 gewichtsmäßig leichten und die Bauteile A, B, C grob vorpositionierenden Transportrahmen 8 überführt und mit Hilfe eines weiteren Transportroboters 7.2 zur nachfolgenden Bearbeitungsstation 1.2 verfahren, wo die Bauteile A, B und C in das dort positionierte Aufnahmewerkzeug 2.2 eingelegt und in diesem zum Anfügen des restlichen Bauteils C lagegenau fixiert und dann vollständig miteinander verbunden werden. Anschließend wird der so fertiggestellte Bausatz dem Aufnahmewerkzeug 2.2 durch einen weiteren Transportroboter 7.3 entnommen.
Mit dem erfindungsgemäßen Fertigungssystem wird eine äußerst zeiteffektive Bauteilversorgung mit geringen Werkzeug-Stillstandzeiten dadurch erzielt, dass der Einlegerahmen 6 unmittelbar nach der Bauteilablage an der Bearbeitungsstation 1.1 zeitgleich zum laufenden Fügevorgang zur Ladestation 4 verfahren, an dieser erneut bauteilbestückt und dann im neubeladenen Zustand wieder zur Bearbeitungsstation 1.1 zurücktransportiert werden kann. Aus Gründen einer noch effizienteren Bauteilbeladung enthält das gezeigte Fertigungssystem anstatt eines einzigen zwei wechselweise betriebene Einlegerahmen 6.1 und 6.2 sowie einen an der Ladestation 4 angeordneten Drehtisch 9 mit zwei Rahmenaufnahmeplätzen. In der dargestellten Beladungsphase des Drehtisches 9 sind auf diesem ein unbeladener (6.1) und auf Seiten des Werkers ein gerade vollständig beladener Einlegerahmen (6.2) platziert. Anschließend wird der Drehtisch 9 um 80° verdreht, woraufhin der unbeladene Einlegerahmen 6.1 vom Werker bauteilbestückt und gleichzeitig der andere (6.2) zusammen mit den zu bearbeitenden Bauteilen A, B und C vom Transportroboter 7.1 zur Bearbeitungsstation 1.1 überführt und nach der Bauteilablage im nunmehr unbeladenen Zustand auf dem freien Aufnahmeplatz des Drehtisches 9 abgesetzt wird. Hierdurch wird eine praktisch unterbrechungsfreie Beladung an der Ladestation 4 ermöglicht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der typenvariablen Gestaltung des Fertigungssystems für - bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel vier - unterschiedliche Bauteilmodelle I bis IV. Dementsprechend sind die Aufnahmewerkzeuge 2.1 und 2.2 in je vier unterschiedlichen Werkzeugtypen jeweils in einem Werkzeugwechselmagazin 10.1 bzw. 10.2 in Form einer drehpositionierbaren Werkzeugtrommel an den Bearbeitungsstationen 1.1, 1.2 angeordnet und im Arbeitsbereich des Transportroboters 7.1 sind zwei Drehtische 11.1 und 11.2 mit jeweils vier Aufnahmeplätzen für typenmäßig unterschiedliche Einlegerahmen 6.1 bzw. 6.2 positioniert. Ein entsprechender Drehtisch 12 für vier typenspezifisch unterschiedliche Transportrahmen 8 ist dem Transportroboter 7.2 zugeordnet. Ferner kann der Bauteilspeicher 5 mit sämtlichen, für das Fertigungssystem benötigten Einzelbauteilen A, B und C, geordnet nach Bauteilmodell I bis IV, bestückt werden.
Unter dem Kommando einer zentralen Anlagensteuerung werden bei einem Modellwechsel die nicht mehr benötigten Einlegerahmen 6.1 und 6.1 durch den Transportroboter 7.1 in aufeinanderfolgenden Transportzyklen jeweils auf dem Rückweg von der Bearbeitungsstation 1.1 zur Ladestation 4 an den Drehtischen 11.1 bzw. 11.2 gegen den neuen Rahmentyp ausgetauscht, die nachfolgend erforderlichen Aufnahmewerkzeuge 2.1 und 2.2 auf den Werkzeugtrommeln 10.1 und 10.2 in die Bearbeitungsposition gedreht und in entsprechender Weise der bisher verwendete Transportrahmen 8 am Drehtisch 12 vom Transportroboter 7.2 ab- und der Transportrahmen 8 für den nächsten Bauteiltyp angekoppelt. Auf diese Weise kann der Fertigungsprozess bei einem Modellwechsel nahezu unterbrechungsfrei fortgesetzt werden.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich. So lassen sich anstelle der Drehtische 11 und 12 auch anders gestaltete Rahmenmagazine verwenden und das Fertigungssystem kann für mehr als zwei Fügeschritte ohne Weiteres auch auf eine entsprechende Vielzahl von Bearbeitungsstationen 1 erweitert werden.

Claims

Fertigungssystem für Bau- und insbesondere Karosseriebauteile, mit mindestens einer eine Vielzahl von Einzelbauteilen zusammenfügenden Bearbeitungsstation einschließlich mindestens eines die Einzelbauteile fügegenau positionierenden Aufnahmewerkzeugs und einer Ladestation sowie einem an dieser mit den Einzelbauteilen beladenen und diese toleranzbehaftet vorpositionierenden, zum Einlegen der Bauteile in das Aufnahmewerkzeug von der Lade- zur Bearbeitungsstation verfahrbaren Einlegerahmen, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlegerahmen (6) beim Rücktransport von der Bearbeitungs- zur Ladestation (1, 4) unbeladen und an dieser zeitgleich zum Fügevorgang an der Bearbeitungsstation (1) erneut mit den Einzelbauteilen (A, B, C) beladbar ist, während ein die Bauteile toleranzbehaftet fixierender Transportrahmen (8) zum Abtransport der Bauteile nach dem Fügevorgang an der Bearbeitungsstation vorgesehen ist.
Fertigungssystem für Bau- und insbesondere Karosseriebauteile, mit mehreren, eine Vielzahl von Einzelbauteilen sukzessive zusammenfügenden Bearbeitungsstationen einschließlich jeweils mindestens eines die Einzelbauteile fügegenau positionierenden Aufnahmewerkzeugs und einer Ladestation sowie einem an dieser mit den Einzelbauteilen beladenen, zum Einlegen der Bauteile in das Aufnahmewerkzeug von der Lade- zur Bearbeitungsstation verfahrbaren Einlegerahmen, dadurch gekennzeichnet, dass an einer einzigen Ladestation (4) Einzelbauteile (A, B, C) für mehrere aufeinanderfolgende Bearbeitungsstationen (1.1 und 1.2) gemeinsam auf einen Einlegerahmen (6) beladbar und auf diesem zu einer der Bearbeitungsstationen (1.1) transportierbar sind und der nach dem dortigen Fügevorgang aus gefügten und ungefügten Bauteilen bestehende Bausatz auf einem Transportrahmen (8) an eine nachfolgende Bearbeitungsstation (1.2) zum Einlegen des Bausatzes in das zugehörige Aufnahmewerkzeug (2.2) überführbar ist.
Fertigungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (A, B, C) auf den Einlege- und Transportrahmen (6, 8) toleranzbehaftet vorpositioniert sind.
Fertigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Transport der Bauteile (A, B, C) von der Lade- zur Bearbeitungsstation (4, 1.1) ein zweiter, die Bauteile toleranzbehaftet vorpositionierender und zum ersten Einlegerahmen (6.1) identischer Einlegerahmen (6.2) vorgesehen ist, welcher wechselweise zum ersten an der Ladestation zeitgleich zum Fügevorgang an der Bearbeitungsstation mit den Einzelbauteilen beladbar, im beladenen Zustand von der Lade- zur Bearbeitungsstation verfahrbar und nach dem Einlegen der Bauteile im unbeladenen Zustand zur Ladestation rücktransportierbar ist.
Fertigungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladestation (4) ein Drehtisch (9) mit mindestens zwei Rahmenaufnahmeplätzen zugeordnet ist, von denen der eine mit einem Einlegerahmen (6.1) zum Beladen an der Ladestation drehpositionierbar ist, während der jeweils andere mit dem von der Bearbeitungsstation (1.1) zurückgeführten Einlegerahmen (6.2) belegbar ist.
Fertigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bearbeitung unterschiedlicher Bauteilmodelle (I bis IV) mehrere, typenmäßig unterschiedliche, bei einem Modellwechsel typenspezifisch austauschbare Einlege- und/oder Transportrahmen (6, 8) vorgesehen sind und der oder den Bearbeitungsstationen (1) jeweils ein mit typenmäßig unterschiedlichen Aufnahmewerkzeugen (2) bestücktes Werkzeugwechselmagazin (10) zugeordnet ist.
Fertigungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Rahmentransport zu und von der bzw. den Bearbeitungsstation(en) (1) mindestens ein Transportroboter (7) vorgesehen ist.