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Technisches Gebiet:
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Die Erfindung betrifft ein Fertigungssystem zur Fertigung von Fertigteilen und ein Verfahren zur Fertigung der Fertigteile mit einem Fertigungssystem.
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Hintergrund:
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Fertigungssysteme werden in den meisten Betrieben dazu eingesetzt, die Produkte automatisiert in einer strukturierten Arbeitsabfolge herzustellen. Immer wieder werden Anstrengungen unternommen, die Produktion innerhalb der Fertigungssystemen effektiver und kostengünstiger zu gestalten. Zum Beispiel kann der Aufwand für Lagerhaltung durch sogenannte Just-in-Time-Lieferungen deutlich reduziert werden. Ebenfalls sind Anstrengungen bekannt geworden, bei denen Zeiten für die Umrüstung von Fertigungsautomaten des Fertigungssystems für Reparaturmaßnahmen reduziert werden können.
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Beispielsweise offenbart die Druckschrift
DE 4 212 178 A1 eine automatisierte Montageeinrichtung, die flexibel einzusetzen ist und an alle Änderungen des Produktionsbetriebs ohne großen Umrüstaufwand angepasst werden kann. Die Montageeinrichtung ist hierzu als eine portable Montagezelle ausgebildet und weist einen eckigen Grundrahmen und einem diesen angepassten oberen Rahmen auf. Im Inneren der Montagezelle ist mindestens ein Manipulationsroboter angeordnet. Weiterhin weist die Montagezelle im Arbeitsbereich des Manipulationsroboters mindestens eine von außen bestückbare beziehungsweise entladbare Werkstückzuführung und Werkstückabführung auf.
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Beschreibung:
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fertigungssystem bereitzustellen, mit dem eine kostengünstige und zeiteffektive Fertigung von Fertigprodukten realisiert werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Fertigungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zur Fertigung mit dem Fertigungssystem den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
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Es wird ein Fertigungssystem zur Fertigung von Fertigteilen, vorzugsweise beweglichen Karosserieteilen, vorgeschlagen. Das Fertigungssystem ist insbesondere in Industriebetrieben oder im produzierenden Gewerbe einsetzbar, im Speziellen in der Automobilindustrie bei der Herstellung von Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen.
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Jedes Fertigteil ist aus mindestens einem weiter bearbeiteten oder weiter verarbeiteten Grundteil gebildet. Das Grundteil ist zum Beispiel als ein Urform- oder Umformteil gebildet und dazu geeignet und/oder ausgebildet, durch die weitere vorzugsweise schrittweise Bearbeitung oder Verarbeitung zum Fertigteil ausgebildet zu werden.
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Das Fertigungssystem umfasst eine Fertigungszelle mit einer Mehrzahl an Bearbeitungsstationen. Möglich ist, dass die Fertigungszelle räumlich, z. B. durch Außenwände abgegrenzt ist, oder dass die Fertigungszelle nur durch die Anordnung der Bearbeitungsstationen z. B. in einer Fertigungslinie, definiert ist.
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Bevorzugt ist, dass in den Bearbeitungsstationen die weitere Be- oder Verarbeitung des Grundteils erfolgt. Vorzugsweise sind die Bearbeitungsstationen in mindestens einer Reihe, insbesondere in mindestens einer Fertigungslinie, hintereinander innerhalb der Fertigungszelle angeordnet. Beispielsweise sind die Bearbeitungsstationen in der Fertigungslinie funktional hintereinander geschaltet, um das Grundteil zum Fertigteil weiter zu bearbeiten oder weiter zu verarbeiten. Insbesondere erfolgt die Weiterbearbeitung oder Weiterverarbeitung des Grundteils zum Fertigteil schrittweise in den funktional hintereinander geschalteten Bearbeitungsstationen, die die mindestens eine Fertigungsreihe bilden. In einer möglichen Ausführungsform umfasst die Fertigungslinie sieben Bearbeitungsstationen, die funktional hintereinander geschaltet sind.
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Das Fertigungssystem umfasst mindestens eine Produktionseinheit, welche dazu ausgebildet ist, das Grundteil in einem Umformvorgang und innerhalb einer Grundzykluszeit herzustellen und der Fertigungszelle zuzuführen. Besonders bevorzugt ist, dass das in der Produktionseinheit hergestellte Grundteil als ein Stanzbiegeteil ausgebildet ist. Insbesondere ist die Produktionseinheit dazu ausgebildet, das Ausgangsmaterial oder Urformteil zu pressen, zu stanzen und/oder zu biegen.
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Beispielsweise wird die Produktionseinheit durch einen oder mehrere Roboter oder durch Personen mit einem Ausgangsmaterial oder Urformteil, z. B. einem Metallblech, bestückt. Bei Bestückung der Produktionseinheit startet die Grundzykluszeit, innerhalb der die Produktionseinheit das Ausgangsmaterial oder Urformteil zum Grundteil umformt, auswirft und an die Fertigungszelle, weitergibt. Insbesondere wird die erste in der Fertigungslinie angeordnete Bearbeitungsstation der Fertigungszelle durch die Produktionseinheit mit dem Grundteil bestückt.
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Zusammenfassend umfasst die Grundzykluszeit vorzugsweise die Zeit zur Bestückung der Produktionseinheit mit dem Ausgangsmaterial oder Urformteil, die Umformung des Ausgangsmaterials oder Urformteil zum Grundteil und die Ausgabe und Bestückung der ersten Bearbeitungsstation der Fertigungszelle.
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Eine Zykluszeit der in der Fertigungszelle angeordneten Bearbeitungsstationen ist an die Grundzykluszeit der Produktionseinheit angepasst oder danach ausgerichtet. Durch die Anpassung oder Ausrichtung der Zykluszeiten der Bearbeitungsstationen an die Grundzykluszeit der Produktionseinheit können in vorteilhafter Weise Wartezeiten oder Leerlauf bei der Be- oder Verarbeitung des Grundteils zum Fertigteil in der Fertigungszelle vermieden werden.
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Im Rahmen der Erfindung ist eine Zykluszeit der in der Fertigungszelle angeordneten Bearbeitungsstationen an die Grundzykluszeit der Produktionseinheit angepasst oder nach dieser ausgerichtet. Vorzugsweise ist die Zykluszeit der Bearbeitungsstationen, insbesondere aller in der Fertigungszelle angeordneten Bearbeitungsstationen, mit der Grundzykluszeit der Produktionseinheit synchronisiert. Insbesondere entspricht und/oder gleicht die Zykluszeit der Bearbeitungsstationen der Grundzykluszeit der Produktionseinheit.
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Durch die Anpassung und/oder Ausrichtung der Zykluszeiten der Bearbeitungsstationen an die Grundzykluszeit der Produktionseinheit kann in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass im Fertigungssystem, insbesondere in der Fertigungszelle, Wartezeiten bei der Weiterbearbeitung oder Weitererarbeitung des Grundteils zum Fertigteil entstehen. Vorteilhaft ist auch, dass die Bestückung der ersten Bearbeitungsstation und die Weitergabe zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen der Fertigungslinie zeitgleich, gleich getaktet und/oder ”just in time” erfolgen kann und die Durchlaufzeit durch die Fertigungszelle somit auf ein mögliches Minimum reduzierbar ist.
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Besonders bevorzugt ist, dass die Fertigung und Zuführung des Grundteils von der Produktionseinheit in die Fertigungszelle zwischenlagerfrei erfolgt. So kann beispielsweise auf eine Zwischenlagerung, insbesondere auf ein Stapeln der Grundteile auf Paletten oder auf eine Aufhängung der Grundteile zum Weitertransport oder zur Zwischenlagerung verzichtet werden. Insbesondere erfolgt eine unmittelbare Übergabe des Grundteils von der Produktionseinheit an die erste Bearbeitungsstation der Fertigungszelle. Im Speziellen werden keine Grundteile auf Vorrat gehalten.
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Es ist von Vorteil, dass durch die unmittelbare Übergabe der Grundteile von der Produktionseinheit in die Fertigungszelle Kosten für Zwischenlager- und Transporteinrichtungen eingespart werden können. Insbesondere kann Lagerpersonal und daraus resultierende Personalkosten reduziert werden. Weiterhin können durch den Verzicht auf die Zwischenlagerung der Grundteile Raumkosten eingespart werden und/oder frei werdenden Flächen anderweitig genutzt werden.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass durch den Vorratsverzicht an Grundteilen flexibel und zügig auf unterschiedliche Kundenaufträge reagiert werden. Die Produktion der Grundteile kann einfach und schnell umgestellt werden. Da nicht erst der Vorrat an Grundteilen weiter bearbeitet oder weiter verarbeitet werden muss, kann ein Werkzeug der Produktionseinheit schnell und problemlos gewechselt werden, um anders ausgebildete Grundteile in der Produktionseinheit zu fertigen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Fertigungssystems umfasst das Fertigungssystem mindestens eine Fertigungseinrichtung, die zur Fertigung und Zuführung von mindestens einem Zusatzteil in die Fertigungszelle ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Zusatzteil in der Fertigungszelle zur weiteren Bearbeitung oder Verarbeitung des Grundteils verwendbar. Beispielsweise wird das Zusatzteil in der Fertigungszelle mit dem Grundteil verbunden. Insbesondere wird das Grundteil durch die Verbindung mit dem Zusatzteil weiter bearbeitet oder weiter verarbeitet. Besonders bevorzugt ist, dass eine Zykluszeit der Fertigungseinrichtung der Grundzykluszeit der Produktionseinheit gleicht. Im Speziellen ist die Zykluszeit der Fertigungseinrichtung an die Grundzykluszeit der der Produktionseinheit angepasst und/oder mit dieser synchronisiert.
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Vorzugsweise wird die erste und/oder eine zweite und/oder dritte Bearbeitungsstation der in der Fertigungszelle angeordneten Fertigungslinie mit zumindest einem Zusatzteil bestückt. Insbesondere erfolgt die Bestückung der Bearbeitungsstation/en gleichzeitig und/oder synchron mit der Bestückung des Grundteils. Somit können das Grundteil und das Zusatzteil auf der/den Bearbeitungsstation/en ohne Verzögerung miteinander vorzugsweise stoffschlüssig verbunden werden und das Grundteil dadurch weiter bearbeitet oder verarbeitet werden.
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Eine bevorzugte Umsetzung des Fertigungssystems sieht vor, dass das Fertigungssystem eine erste Produktionseinheit zur Herstellung und Zuführung eines ersten Grundteils in die Fertigungszelle aufweist, wobei dies innerhalb der Grundzykluszeit erfolgt. Vorzugsweise weist das Fertigungssystem eine zweite Produktionseinheit zur Herstellung und Zuführung eines zweiten Grundteils in die Fertigungszelle auf, wobei dies innerhalb einer Zykluszeit der zweiten Produktionseinheit erfolgt. Besonders bevorzugt ist, dass die Zykluszeit der zweiten Produktionseinheit der Grundzykluszeit gleicht, nach dieser ausgerichtet ist und/oder mit dieser synchronisiert ist.
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Besonders bevorzugt ist, dass das in der zweiten Produktionseinheit hergestellte zweite Grundteil als ein zweites Stanzbiegeteil ausgebildet ist. Insbesondere ist die zweite Produktionseinheit dazu ausgebildet, ein zweites Ausgangsmaterial oder Urformteil zu pressen, zu stanzen und/oder zu biegen.
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In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung werden das erste, vorzugsweise bereits mit dem/den Zusatzteil/en verbundene Grundteil, auf einer oder mehreren weiteren Bearbeitungsstationen der Fertigungszelle mit dem zweiten Grundteil mechanisch verbunden, um das Fertigteil herzustellen. Die Zuführung des zweiten Grundteils erfolgt vorzugsweise erst, nachdem das erste Grundteil mit dem/den Zusatzteil/en verbunden ist. Zum Beispiel erfolgt das Zusammenfügen des ersten und zweiten Grundteils auf einer der ersten, zweiten oder dritten funktional nachfolgenden Bearbeitungsstationen, insbesondere auf einer fünften, sechsten und/oder siebten Bearbeitungsstation der in der Fertigungszelle angeordneten Fertigungslinie. Eine mögliche konkrete Umsetzung der Erfindung sieht vor, dass das erste und zweite Grundteil auf der fünften Bearbeitungsstation vorgebördelt, und auf der sechsten Bearbeitungsstation weiter gebördelt und auf einer siebten Bearbeitungsstation zum Fertigteil fertig gebördelt werden.
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Es ist besonders bevorzugt, dass die Bestückung der entsprechenden Bearbeitungsstation mit dem ersten und zweiten Grundteil, die Bestückung der ersten Bearbeitungsstation mit dem Grundteil und die Weitergabe des weiter bearbeiteten oder verarbeiteten Grundteils zwischen den hintereinander geschalteten Bearbeitungsstationen immer gleich getaktet, zur gleichen Zeit und/oder zueinander synchron erfolgt. Somit entstehen bei der Fertigung des Grundteils, bei der Weiterbearbeitung oder Weiterverarbeitung des Grundteils, bei der Verbindung mit dem zweiten Grundteil und bei der Fertigstellung des Fertigteils keinerlei Wartezeiten oder Verzögerungen im Fertigungssystem.
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Beispielsweise sind die Bearbeitungsstationen in der Fertigungszelle als die Fertigungslinie oder als zwei vorzugsweise parallele Fertigungslinien (sogenannte Tandem-Fertigungslinien) angeordnet. Besonders bevorzugt ist, dass alle zueinander parallel angeordneten Bearbeitungsstationen der beiden Fertigungslinien die gleichen Arbeiten am Grundteil ausführen und/oder baugleich ausgebildet sind.
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Im Rahmen der Erfindung ist es besonders bevorzugt, dass das Fertigteil als eine Tür, eine Kühlerhaube oder als eine Heckklappe eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines Pkws, ausgebildet ist.
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In einer bevorzugten konkreten Umsetzung des Fertigungssystems umfasst die erste Produktionseinheit mindestens eine Presse. Optional kann die mindestens eine Presse eine Stanz- und/oder Biegevorrichtung umfassen. Insbesondere ist das aus der ersten Produktionseinheit hergestellte (erste) Grundteil als ein Gerippe, Grundgerüst oder Innenleben des Fertigteils ausgebildet. Beispielsweise bildet das (erste) Grundteil das Gerippe der Fahrzeugtür, der Kühlerhaube oder der Heckklappe des Fahrzeugs. Optional umfasst die zweite Produktionseinheit mindestens eine zweite Presse, welche vorzugsweise eine zweite Stanzbiegeeinrichtung umfasst. Besonders bevorzugt ist, dass das aus der zweiten Produktionseinheit hergestellte zweite Grundteil als eine Außenhaut oder Verkleidung des Fertigteils ausgebildet ist. Zum Beispiel bildet das zweite Grundteil die Außenhaut der Fahrzeugtür, der Kühlerhaube oder der Heckklappe des Fahrzeugs.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Fertigungseinrichtung als eine Schnelllaufpresse ausgebildet. Vorzugsweise sind die durch die Fertigungseinrichtung hergestellten Zusatzteile als Verstärkungs- oder Scharnierteile für das (erste) Grundteil ausgebildet.
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Besonders bevorzugt ist, dass die Mehrzahl an Bearbeitungsstationen als Schweißstationen, Klebestationen und/oder Bördelstationen ausgebildet sind. Beispielsweise sind die ersten drei Bearbeitungsstationen in der Fertigungslinie als Schweißstationen zum Zusammenschweißen des (ersten) Grundteils und des/der Zusatzteils/Zusatzteile ausgebildet. Möglich ist, dass die vierte Bearbeitungsstation als eine Klebestation zum Auftrag eines Klebers auf das (erste) weiterbearbeitete oder weiter verarbeitete Grundteil ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die fünfte, sechste und siebte Bearbeitungsstation als Bördelstationen ausgebildet, in denen das erste und zweite Grundteil miteinander verbördelt oder gebördelt werden.
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Vorzugsweise können die Bearbeitungsstationen anstatt der Ausbildung als Schweiß-, Klebe- und/oder Bördelstationen z. B. als andere geeignete Stationen, wie z. B. Schneide-, Näh-, Besäumungs-, Konfektionierungsstatione u. v. m., ausgebildet sein. Insbesondere kann die Anzahl der in der Fertigungszelle angeordneten Bearbeitungsstationen entsprechend dem Produktionsaufwand des zu fertigenden Fertigteils variieren.
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Möglich im Rahmen der Erfindung ist, dass der Transport, die Übergabe und/oder Bestückung der ersten und/oder zweiten Grundteile, der bearbeiteten Grundteile und/oder der Zusatzteile automatisiert, z. B. über Roboter, insbesondere über Roboterarme und/oder Laufbänder erfolgt. Alternativ ist optional ein teilweiser oder vollständiger manueller Transport, Bestückung oder Übergabe durch Produktionspersonal ist denkbar. Wichtig hierbei ist jedoch, dass die Bestückung und/oder Übergabe an die Taktung der Grundzykluszeit angepasst ist, insbesondere dieser gleicht.
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Optional sind die Bearbeitungsstationen nicht als einzelne, unbewegliche und/oder ortfeste Einheiten innerhalb der Fertigungszelle angeordnet und/oder ausgebildet, sondern darin bewegbar und/oder verfahrbar angeordnet und/oder ausgebildet. Beispielsweise können eine, zwei oder mehrere der Bearbeitungsstationen als mitfahrende Laserschweißroboter oder Rollbördelroboter ausgebildet sein. Vorzugsweise bewegen sich die Bearbeitungsstationen in dieser Ausbildung in einer Geschwindigkeit durch die Fertigungszelle oder durch Bereiche der Fertigungszelle, sodass die darauf vorgenommenen Fertigungsschritte an die Taktung der Grundzykluszeit angepasst sind, insbesondere dieser gleichen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung von Fertigteilen mit einem Fertigungssystem, vorzugsweise mit dem Fertigungssystem nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach den Ansprüchen 1 bis 12. Vorzugsweise umfasst das Fertigungssystem eine Fertigungszelle mit einer Mehrzahl an Bearbeitungsstationen und mindestens eine Produktionseinheit zur Herstellung von mindestens einem (ersten) Grundteil.
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Im Rahmen der Erfindung umfasst das Verfahren folgende Schritte:
- • Herstellen des (ersten) Grundteils in der Produktionseinheit und Zuführen des (ersten) Grundteils in eine Bearbeitungsstation der Fertigungszelle innerhalb der Grundzykluszeit;
- • Be- und/oder Verarbeiten des Grundteils durch die Bearbeitungsstationen der Fertigungszelle;
- • Anpassen und/oder Ausrichten einer Zykluszeit der Bearbeitungsstationen an die/nach der Grundzykluszeit der Produktionseinheit.
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Vorzugsweise wird die Zykluszeit der Bearbeitungsstationen der Fertigungszelle mit der Grundzykluszeit der Produktionseinheit synchronisiert und/oder dieser angeglichen.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden die z. B. als Skelette der Fertigteile ausgebildeten Grundteile innerhalb der Grundzykluszeit der ersten Produktionseinheit gefertigt und der ersten Bearbeitungsstation der Fertigungszelle zugeführt. Vorzugsweise angepasst an und/oder synchronisiert mit der Grundzykluszeit stellt die Fertigungseinrichtung das Zusatzteil her und übergibt es an die erste Bearbeitungsstation der Fertigungszelle.
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Beispielsweise werden das erste Grundteil und das Zusatzteil in der ersten Bearbeitungsstation miteinander stoffschlüssig verbunden, insbesondere miteinander verschweißt. Das stoffschlüssige Verbinden und die Weitergabe an die nächstfolgende Bearbeitungsstation erfolgt in der gleichen Zykluszeit wie die Grundzykluszeit.
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Optional folgen auf die erste Bearbeitungsstation eine oder mehrere weitere Bearbeitungsstationen, an denen beispielsweise weitere Verbindungsmaßnahmen, insbesondere Schweißverbindungen, vorgenommen werden. In jeder einzelnen Bearbeitungsstation erfolgt die Weiterbe- oder Verarbeitung des Grundteils vorzugsweise in der an die Grundzykluszeit angepasste und/oder mit dieser synchronisierten Zykluszeit.
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Bevorzugt ist, dass die zweite Produktionseinheit nach der Weiterbearbeitung oder Weiterverarbeitung das z. B. als Außenhaut des Fertigteils ausgebildete zweite Grundteil herstellt und dieses der entsprechenden Bearbeitungsstation der Fertigungszelle zuführt. Dies erfolgt vorzugsweise in der Zykluszeit der zweiten Bearbeitungsstation, die an die Grundzykluszeit angepasst, insbesondere synchronisiert ist.
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Beispielsweise werden das zweite Grundteil und das erste bereits mit dem Zusatzteil verbundene Grundteil miteinander kraft- und/oder formschlüssig verbunden, insbesondere verbördelt oder gebördelt. Optional folgen auf die Verbindung des ersten und zweiten Grundteils noch ein, zwei oder mehrere Weiterbearbeitungs- oder Weiterverarbeitungsvorgänge in dahinter geschalteten Bearbeitungsstationen.
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Vorzugsweise erfolgen die Verbindung und die Weiterbearbeitungs- oder Weiterverarbeitungsvorgänge und die Weitergabe zur nächstfolgenden Bearbeitungsstation in einer Zykluszeit, die an die Grundzykluszeit angepasst ist, dieser gleicht und/oder mit dieser synchronisiert ist.
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Bevorzugt ist, dass das Fertigteil innerhalb der Fertigungszelle fertig gestellt wird und dies verlässt, ohne dass weitere Be- oder Verarbeitungsschritte notwendig sind. Insbesondere kann das Fertigteil nach Verlassen der Fertigungszelle geprüft, verladen und versendet werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
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1 ein Fertigungssystem mit einer Fertigungszelle und einer ersten und zweiten Produktionseinheit;
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2 ein abgewandeltes Fertigungssystem;
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3 eine Alternative zum Fertigungssystem aus 1;
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4 eine Variante des Fertigungssystem aus 1;
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5 ein abgewandeltes Fertigungssystem gegenüber dem aus 4;
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6 ein mit dem Fertigungssystem aus den 1–5 hergestelltes Fertigteil;
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7 ein zeitliches Ablaufschema im Fertigungssystem 1 aus 1.
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Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Draufsicht auf ein Fertigungssystem 1 zur Fertigung von Fertigteilen 2 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fertigungssystem 1 ist z. B. in einer Industrie-Produktionshalle, vorzugsweise einer Industrieproduktionshalle der Automobilindustrie, anordbar. Die Fertigteile 2 sind aus mindestens einem weiter bearbeiteten ersten Grundteil 5; 51–57 gebildet und als bewegliche Karosserieteile, wie z. B. Fahrzeugtüren, Motorhauben oder Heckklappen ausgebildet.
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Das Fertigungssystem 1 umfasst eine erste Produktionseinheit 3, die dazu ausgebildet ist, das mindestens eine erste Grundteil 5 in einem Umformprozess und in einer Grundzykluszeit G herzustellen. Die Grundzykluszeit G umfasst die Zeit zur Bestückung der Produktionseinheit 3, zur Fertigung des Grundteils 5 und zur Ausgabe bzw. Weitergabe des Grundteils 5 in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt.
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Die erste Produktionseinheit 3 ist als eine Stanz-Biege-Presse dazu ausgebildet, das Grundteil 5 als ein Stanz-Biegeteil zu produzieren. Beispielsweise ist das erste Grundteil 5 als ein Skelett oder Traggerüst für das Fertigteil 2 ausgebildet.
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Das Fertigungssystem 1 umfasst eine Fertigungszelle 6, die der Produktionseinheit 3 im Fertigungsablauf nachgeschaltet ist und in der zumindest ein nachfolgender Bearbeitungsschritt durchgeführt wird.
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Die Fertigungszelle 6 umfasst mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel sieben Bearbeitungsstationen 4a–4g, die beabstandet voneinander in einer Reihe in der Fertigungszelle 6 angeordnet sind und eine Fertigungslinie 7 bilden. Jede Bearbeitungsstationen 4a–4g führt einen oder mehrere unterschiedliche Bearbeitungsschritte am ersten Grundteil 5 durch, wodurch das erste Grundteil 5 als einentsprechend der Anzahl der Bearbeitungsschritte- weiter bearbeitetes erstes Grundteil 51–57 ausgebildet ist. Jeder Bearbeitungsschritt wird in einer Zykluszeit B der Bearbeitungsstationen 4a–4g durchgeführt, wobei alle Bearbeitungsstationen 4a–4g die gleiche Zykluszeit B aufweisen. Festzuhalten ist, dass die Zykluszeit B jeder einzelnen Bearbeitungsstation 4a–4g an die Grundzykluszeit G der ersten Produktionseinheit 3 angepasst ist oder nach dieser ausgerichtet ist. Insbesondere ist die Zykluszeit B der Bearbeitungsstationen 4a–4g mit der Grundzykluszeit G synchronisiert und/oder gleich getaktet.
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Das Fertigungssystem 1 umfasst eine Fertigungseinrichtung 10, die zur Herstellung von Zusatzteilen 9 in einem Umformvorgang und in einer Zykluszeit F ausgebildet ist. Insbesondere ist die Fertigungseinrichtung 10 als eine Schnelllaufpresse dazu ausgebildet, die Zusatzteile 9 innerhalb der Zykluszeit F als Verstärkungs- oder Scharnierteile zu produzieren und diese der Fertigungszelle 6 zuzuführen.
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Im Detail werden die ersten drei Bearbeitungsstationen 4a–4c der Fertigungslinie 7 mit mindestens je einem Zusatzteil 9 durch die Fertigungseinrichtung 10 bestückt. Durch die Anpassung und/oder Ausrichtung der Zykluszeit F der Fertigungseinrichtung 10 an die Grundzykluszeit G der ersten Produktionseinheit 3 kann gewährleistet werden, dass zeitgleich mit der Zuführung des ersten Grundteils 5 in die erste Bearbeitungsstation 45 der Fertigungslinie 7 die Bestückung der Bearbeitungsstationen 4a–4c mit dem mindestens einen benötigten Zusatzteil 9 erfolgt.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt ist, werden die Zusatzteile 9 nicht inhouse, insbesondere nicht innerhalb des Fertigungssystems 1 gefertigt, sondern von extern als Zukaufteile eingekauft. Die Zukaufteile sind in sog. Registerlagern 8a–8c des Fertigungssystems 1 bevorratet, von wo aus sie von Robotern im Takt der Grundzykluszeit G an die Bearbeitungsstationen 4a–4c weitergereicht werden. Das bedeutet, dass zeitgleich mit jeder Zuführung des ersten Grundteils 5 in die erste Bearbeitungsstation 4a, aus den Registerlagern 8a–8c das passende mindestens eine Zusatzteil 9 zugeführt wird.
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In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel wird nur ein Teil der Zusatzteile 9 von extern zugekauft und in den Registerlagern 8a–8c bevorratet. Der andere Teil der Zusatzteile 9 wird, wie zuvor zu 1 bereits beschrieben, mit an die Grundzykluszeit G angepasster Zykluszeit F in der Fertigungseinrichtung 10 gefertigt und zwischenlagerfrei und taktgenau den Bearbeitungsstationen 4a–4c zugeführt.
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Gemäß 1 und 2 umfasst das Fertigungssystem 1 eine zweite Produktionseinheit 12, die dazu ausgebildet ist, ein zweites Grundteil 13 in einem Umformvorgang und innerhalb einer Zykluszeit P herzustellen. Die Zykluszeit P der zweiten Produktionseinheit 12 umfasst die Zeit zur Bestückung der zweiten Produktionseinheit 12, zur Fertigung des zweiten Grundteils 12 und zur Ausgabe bzw. Weitergabe des zweiten Grundteils 13 an eine der zweiten Produktionseinheit 12 nachgeschaltete fünfte Bearbeitungsstation 4e der Fertigungslinie 7. Festzuhalten ist, dass die Zykluszeit P der zweiten Produktionseinheit 12 nach der Grundzykluszeit G ausgerichtet ist oder an diese angepasst ist. Insbesondere ist die Zykluszeit P mit der Grundzykluszeit G synchronisiert und/oder gleich getaktet.
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Die zweite Produktionseinheit 12 ist als eine zweite Stanz-Biege-Presse dazu ausgebildet, das zweite Grundteil 13 als ein Stanz-Biegeteil, insbesondere als eine Außenhaut oder Verkleidung des Fertigteils 2, zu fertigen. Das zweite Grundteil 12 wird der fünften Bearbeitungsstation 4e zeitgleich mit dem weiter bearbeiteten ersten Grundteil 54 zugeführt. Dort werden das zweite Grundteil 13 und das weiter bearbeitete Grundteil 54 form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden.
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Nach dem Durchlauf zweier weiterer Bearbeitungsstationen 4f, 4g der Fertigungslinie 7 verlässt das weiter bearbeitete erste Grundteil 57 die Fertigungszelle 6 als das Fertigteil 2. Nach einer Qualitätsprüfung kann das Fertigteil 2 letztendlich verpackt, verladen und zu einem Zielort abtransportiert werden.
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Im Folgenden wird ein in 1 gezeigter Fertigungsablauf mit dem Fertigungssystem 1 als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
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Innerhalb der Grundzykluszeit G fertigt die erste Produktionseinheit 3 das erste Grundteil 5 und übergibt es zwischenlagerfrei an die Fertigungszelle 6, insbesondere an die erste darin angeordnete Bearbeitungsstation 4a der Fertigungslinie 7. Die erste Bearbeitungsstation 4a nimmt das erste Grundteil 5 zur weiteren Bearbeitung auf.
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Gleichzeitig mit dem ersten Grundteil 5 wird der ersten Bearbeitungsstation 4a auch das mindestens eine Zusatzteil 9 von der Fertigungseinrichtung 10 zugeführt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Zykluszeit F der Fertigungseinrichtung 10 an die Grundzykluszeit G der ersten Produktionseinheit 3 angepasst ist, insbesondere mit dieser synchronisiert ist. Somit wird (gemäß 1) kein Zwischenlager zwischen der Fertigungseinrichtung 10 und der Fertigungszelle 6 benötigt, wodurch Kosten für Lagerflächen und Lagerpersonal eingespart werden können.
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Die Bearbeitung und Überführung des weiter bearbeiteten Grundteils 51 zur zweiten in der Fertigungslinie 7 angeordneten Bearbeitungsstation 4b erfolgt innerhalb der an die Grundzykluszeit G angepassten Zykluszeit B und/oder in synchroner Taktung mit der ersten Produktionseinheit 3. Somit können Wartezeiten in den Bearbeitungsstationen 4a–4g vermieden werden.
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Die ersten drei in der Fertigungslinie 7 angeordneten Bearbeitungsstationen 4a–4c sind als Schweißstationen dazu ausgebildet, das erste Grundteil 5 mit dem jeweils mindestens einem zugeführten Zusatzteil 9 zu verschweißen und als das weiter bearbeitete Grundteil 51–53 im Takt der Grundzykluszeit G an die nächstfolgende Bearbeitungsstation 4a–4c weiterzugeben. Dies bedeutet, dass die in den Bearbeitungsstationen 4a–4c weiter bearbeiteten Grundteile 51–53 zeitgleich mit der Zuführung eines jedem weiteten Grundteils 5 zur jeweils nächsten Bearbeitungsstation 4b–4d weitergegeben werden.
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Festzuhalten ist, dass jede der Bearbeitungsstationen 4a–4g die an die Grundzykluszeit G angepasste Zykluszeit B aufweist. Besonders bevorzugt ist, dass alle Bearbeitungsstationen 4a–4g nicht nur untereinander, sondern auch mit der Fertigungseinrichtung 10 und der ersten Produktionseinheit 3 gleich getaktet und/oder mit diesen synchronisiert sind.
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Die in der Fertigungslinie 7 vierte angeordnete Bearbeitungsstation 4d ist als eine Klebestation ausgebildet. Die Bearbeitungsstation 4d trägt innerhalb der Zykluszeit B einen Kleber auf das bereits weiterbearbeitete erste Grundteil 53 auf und gibt es an die nächste fünfte Bearbeitungsstation 4e der Fertigungslinie 7 weiter.
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Diese fünfte Bearbeitungsstation 4e und die zwei in der Fertigungslinie 7 letzten angeordneten Bearbeitungsstationen 4f–4g sind als Bördelstationen zum Vorbördeln, Weiterbördeln und Fertigbörden ausgebildet.
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Die fünfte Bearbeitungsstation 4e nimmt das weiter bearbeitete erste Grundteil 54 von der vierten Bearbeitungsstation 4d auf. Gleichzeitig mit dem werter bearbeiteten Grundteil 54 erhält die fünfte Bearbeitungsstation 4e das zweite Grundteil 13 von der zweiten Produktionseinheit 12.
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Die zweite Produktionseinheit 11 stellt das zweite Grundteil 13 innerhalb der an die Grundzykluszeit G angepassten Zykluszeit P her und übergibt es an die fünfte Bearbeitungsstation 4e. Dabei ist die zweite Produktionseinheit 12 mit den Bearbeitungsstationen 4a–4g, der Fertigungseinrichtung 10 und der ersten Produktionseinheit 3 gleich getaktet und/oder synchronisiert. Insbesondere wird zwischen der zweiten Produktionseinheit 12 und der Fertigungszelle 6 kein Zwischenlager benötigt.
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In den drei letzten Bearbeitungsstationen 4e–4g der Fertigungskette 7 werden das zweite Grundteil 13 mit den in vorgeschalteten Bearbeitungsstationen 4a–4d bereits weiterbearbeiteten ersten Grundteil 54 form- und/oder kraftschlüssig zu dem weiterbearbeiteten ersten Grundteil 57 verbunden. Das weiter bearbeitete erste Grundteil 57 wird im Takt der Grundzykluszeit G als Fertigteil 2 zur Qualitätskontrolle ausgegeben, anschließend verpackt, verladen und versandt.
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In 3 ist ein alternatives Fertigungssystem 1 als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
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Das Fertigungssystem 1 umfasst die erste Produktionseinheit 3, die Fertigungszelle 6 mit den in der Fertigungslinie 7 angeordneten Bearbeitungsstationen 4a–4g und die Fertigungseinrichtung 10.
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Der Fertigungsablauf des Fertigteils 2 erfolgt weitestgehend so wie in 1 beschrieben. Den Unterschied zur 1 bildet der Wegfall der zweiten Produktionseinheit 12. Das zweite Grundteil 13 wird also nicht von der zweiten Produktionseinheit 12 hergestellt. Vielmehr produziert die erste Produktionseinheit 3 innerhalb der Grundzykluszeit G das erste und zweite Grundteil 5; 13 gleichzeitig bzw. im gleichen Hub.
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Die erste Bearbeitungsstation 4a wird von der ersten Produktionseinheit 3 mit dem ersten Grundteil 5 bestückt, wo es wie bereits in 1 beschrieben, innerhalb der an die Grundzykluszeit G angepassten Zykluszeit B der Bearbeitungsstationen 4a–4g weiter bearbeitet wird.
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Da das zweite Grundteil 13 erst nach fünf Grundzykluszeiten G bzw. nach von der Grundzykluszeit G vorgegebenen Taktungen von der fünften Bearbeitungsstation 4e benötigt wird, übergibt die erste Produktionseinheit 3 dieses zunächst an ein Zwischenlager oder Förderband 11. Zeitgleich mit der Übergabe des weiter bearbeiteten ersten Grundteils 54 an die fünfte Bearbeitungsstation 4e wird diese durch einen Roboter mit dem zweiten Grundteil 13 bestückt. Die durch die Grundzykluszeit G vorgegebene Taktung der Bearbeitungsstationen 4a–4g wird nicht unterbrochen oder verzögert.
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4 zeigt eine Abwandlung des Fertigungssystems 1 aus 1 als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fertigungssystem 1 umfasst die erste Produktionseinheit 3, die zweite Produktionseinheit 12, eine erste und eine zweite Fertigungseinrichtung 10a; 10b und die Fertigungszelle 6.
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Die erste Produktionseinheit 3 ist dazu ausgebildet, in einem Hub und innerhalb der Grundzykluszeit G zeitgleich zwei erste Grundteile 5a; 5b zu fertigen und an die Fertigungszelle 6 zu übergeben. Die beiden ersten Grundteile 5a; 5b sind z. B. als ein linkes und rechtes Skelettteil einer linken und rechten Fahrzeugtür als Fertigteile 2a; 2b ausgebildet, wobei die linken und rechten ersten Grundteile 5a; 5b zueinander spiegelbildlich ausgebildet sein können.
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Die Fertigungszelle 6 umfasst eine erste und eine zweite Fertigungslinie 7a; 7b, die zueinander parallel angeordnet sind und zusammen eine Tandem-Fertigungslinie 7a; 7b bilden. Alle Bearbeitungsstationen 4a–4g der Tandem-Fertigungslinie 7a; 7b arbeiten im selben Takt bzw. mit der an die Grundzykluszeit G angepassten Zykluszeit B. Die Weiterbearbeitung der ersten Grundteile 5a; 5b erfolgt in jeder Fertigungslinie 7a; 7b genauso, wie es zuvor in 1 zur einzelnen Fertigungslinie 7 beschrieben wurde.
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Aufgrund der Tandem-Fertigungslinie 7a; 7b fertigen beide Fertigungseinrichtungen 10a; 10b takt- und zeitgleich Zusatzteile 9a; 9b, wobei die Zusatzteile 9a der ersten Fertigungseinrichtung 10a als linke Zusatzteile und die Zusatzteile 9b der zweiten Fertigungseinrichtung 10b als rechte Zusatzteile ausgebildet sind. Insbesondere können die linken und rechten Zusatzteile 7a; 7b zueinander spiegelbildlich ausgebildet sein.
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Die erste Fertigungseinrichtung 10a übergibt jeweils mindestens ein linkes Zusatzteil 9a an die ersten drei Bearbeitungsstationen 4a–4c der ersten Fertigungslinie 7a, wogegen die zweite Fertigungseinrichtung 10b jede der ersten drei Bearbeitungsstationen 4a–4c der zweiten Fertigungslinie 7b mit mindestens einem rechten Zusatzteil 9b bestückt.
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Die zweite Produktionseinheit 12 produziert gleichzeitig und in der an die Grundzykluszeit G angeglichenen Zykluszeit P zwei zweite Grundteile 13a; 13b, die passend zu den ersten Grundteilen 5a; 5b in einer linken und rechten Variante ausgebildet sind. Die linke Variante des zweiten Grundteils 13a wird von der zweiten Produktionseinheit 12 taktgleich an die fünfte Bearbeitungsstation 4e der erste Fertigungslinie 7a übergeben. Die rechte Variante des zweiten Grundteils 13b wird der in der zweiten Fertigungslinie 7b angeordneten fünften Bearbeitungsstation 4e zugeführt. Die Zuführung beider zweiten Grundteile 13a; 13b erfolgt zwischenlagerfrei innerhalb der Zykluszeit P und gleich getaktet mit der Taktung der Bearbeitungsstationen 4a–4g, wodurch Wartezeiten in der Fertigungszelle 6 vermieden werden.
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Durch die Tandem-Fertigungslinie 7a; 7b können zeitgleich zwei Fertigteile 2a; 2b, insbesondere ein linkes und ein rechtes Fertigteil 2a; 2b zur Qualitätsprüfung übergeben werden und danach an ihren Zielort versendet werden.
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5 zeigt das Fertigungssystem 1 aus 4 in abgewandelter Form. Die Produktion der Fertigteile 2a; 2b erfolgt, wie in 4 beschrieben, in Doppelfertigung mit linken und rechten Fertigteilen 2a; 2b. Der einzige Unterschied zur 4 ist, dass die linken und rechten Zusatzteile 9a; 9b nicht inhouse, das heißt innerhalb des Fertigungssystems 1 gefertigt werden, sondern von extern zugekauft werden.
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Die linken und rechten Zusatzteile 9a; 9b sind in den den Fertigungslinien 7a; 7b zugeordneten Registerlagern 8a–8c zwischengelagert. Die entsprechenden Bearbeitungsstationen 4a–4c werden durch Roboter im Takt der Grundzykluszeit G mit je mindestens einen Zusatzteil 9a; 9b bestückt.
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In 6 ist ein mit dem Fertigungssystem 1 hergestelltes Fertigteil 2 gezeigt. Das Fertigteil 2 ist als eine Motorhaube für einen PKW ausgebildet.
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Das Fertigteil 2 umfasst das erste Grundteil 2, welches als ein Motorhaubenskelett- oder grundgerüst ausgebildet ist. Das Grundteil 2 ist mit zwei Zusatzteilen 9 verschweißt, wobei eines der Zusatzteile 9 als ein Verstärkungsteil zur Erhöhung einer Belastbarkeit des ersten Grundteils 2 ausgebildet ist und das andere als ein Scharnier mit Scharnierfunktion. Im mit den Zusatzteilen 9 verschweißten Zustand und mit dem Kleber versehen, bildet das erste Grundteil 5 das weiterbearbeitete Grundteil 54 (1–5).
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Das Fertigteil 2 umfasst auch das zweite Grundteil 13, das als eine Außenhaut des Fertigteils 2, insbesondere als eine Motorhaubenaußenhaut, ausgebildet ist. Das zweite Grundteil 13 ist mit dem mit den Zusatzteilen 9 verschweißten und dem Kleber versehenen weiterbearbeiteten ersten Grundteil 54 form- und/oder kraftschlüssig durch Vor-, Weiter- und Fertigbördeln verbunden.
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In alternativen Ausführungsbeispielen kann das Fertigteil 2 auch als eine Heckklappe oder als eine linke oder rechte Fahrzeugtür ausgebildet sein.
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7 zeigt ein zeitliches Ablaufschema der Fertigung des Fertigteils 2 im in 1 gezeigten Fertigungssystem 1. Das Ablaufschema zeigt, dass das Grundteil 5 im Gleichtakt der Grundzykluszeit G von einer Bearbeitungsstation 4a–4g zur nächsten weitergegeben wird. Jede Bearbeitungsstation 4a–4g führt die Aufnahme, Weiterbearbeitung und Übergabe des Grundteils 5 zur nächsten Bearbeitungsstation 4a–4g in der Zykluszeit B durch, die der Grundzykluszeit G entspricht.
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Die Zuführung der Zusatzteile 9 und des zweiten Grundteils 13 erfolgt ebenfalls im Gleichtakt der Grundzykluszeit G. Hierbei sind die Zykluszeit F der Fertigungseinrichtung 10 und die Zykluszeit P der zweiten Produktionseinheit 12 mit der Grundzykluszeit G synchronisiert.
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Das Fertigteil 2 ist gemäß gezeigtem Schema nach acht Grundzykluszeiten G produziert und für den Versand bereit. Verallgemeinert auf alternative Fertigungssysteme 1 mit einer Fertigungszelle 6, die beliebig viele Bearbeitungsstationen n aufweist, bedeutet dies, dass das Fertigteil 2 stets nach n + 1 Grundzykluszeiten produziert und für den Versand bereit ist.
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Während vorstehend mindestens ein Ausführungsbeispiel detailliert offenbart wurde, ist es anzuerkennen, dass eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Variationen existieren. Es ist ebenfalls anzuerkennen, dass das mindestens eine Ausführungsbeispiel nur beispielhaften Charakter hat und keine Begrenzung des Schutzumfangs, der Anwendungsgebiete oder der Konfiguration darstellt. Vielmehr soll die vorliegende Offenbarung einen angenehmen Fahrplan zur Umsetzung mindestens eines Ausführungsbeispiels sein. Somit sollte es anzuerkennen sein, dass verschiedene Variationen der Funktion oder der Anordnung der Elemente des mindestens einen Ausführungsbeispiels umgesetzt werden können, ohne den Umfang zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtmäßigen Äquivalente vorgegeben ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fertigungssystem
- 2
- Fertigteil
- 3
- erste Produktionseinheit
- 4a–4g
- Bearbeitungsstationen
- 5
- erstes Grundteil
- 6
- Fertigungszelle
- 7
- Fertigungslinie
- 8a–8c
- Registerlager
- 9
- Zusatzteil
- 10
- Fertigungseinrichtung
- 11
- Zwischenlager/Förderband
- 12
- zweite Produktionseinheit
- 13
- zweites Grundteil
- B
- Zykluszeit der Bearbeitungsstationen
- G
- Grundzykluszeit
- P
- Zykluszeit der zweiten Produktionseinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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