DE102015206983A1

DE102015206983A1 - Montageplattform

Info

Publication number: DE102015206983A1
Application number: DE102015206983.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Mayr
Original assignee: KUKA Systems GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2016-10-20
Also published as: WO2016166231A1; CN107530856A; US10189521B2; US20180093728A1; EP3283359A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fließfertigungsanlage, insbesondere einer Montage- und/oder Fertigungsstraße. Die Fließfertigungsanlage umfasst dabei eine Fördereinrichtung zum Fördern eines Werkstücks entlang einer Förderrichtung der Fließfertigungsanlage. Ferner betrifft die Erfindung eine Plattform zum Einsatz in einer Fließfertigung, welche eine Führungseinrichtung und eine Bearbeitungseinrichtung umfasst, wobei die Plattform ausgebildet ist, um als im Wesentlichen Ganzes in die Fließfertigung ein- und ausgeschleust zu werden. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Fließfertigungsanlage oder eine Plattform.

Description

1. Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fließfertigungsanlage, insbesondere einer Montage- und/oder Fertigungsstraße. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Plattform zum Einsatz in einer solchen Fließfertigung.
2. Technischer Hintergrund
In einer Serien- oder Fließfertigung werden üblicherweise Werkstücke sukzessive durch einzelne Stationen transportiert, wobei in diesen Stationen das Werkstück verschiedenen Arbeitsprozessen unterworfen wird. So werden insbesondere beim Fahrzeugbau Fahrzeugkarosserien durch eine Vielzahl von Bearbeitungsstationen transportiert, in denen verschiedene Prozesse, wie beispielsweise ein Schweißprozess, durchgeführt werden. Dabei werden die Werkstücke meistens kontinuierlich durch die Fertigung oder Montage gefördert, wobei die Werkstücke häufig im Fließbetrieb, also während des Transports, bearbeitet werden.
Beim Fahrzeugbau werden die Fahrzeugkarosserien häufig in sogenannten C-Gehängen hängend durch die Fertigung oder Montage gefördert, und derweil beispielsweise von Monteuren bearbeitet. In solchen Fertigungs- oder Montagestraßen liegt derzeit ein geringer Automatisierungsgrad vor, und ein Großteil der Arbeiten wird von Werkern oder Monteuren manuell durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass eine solche manuelle Tätigkeit mit einer sehr hohen Verfügbarkeit realisiert werden kann, und der Werker seine Problemlösungslogik anwenden kann, über welche ein Automatisierungssystem typischerweise nicht verfügt. Somit kann ein relativ hoher Durchsatz weitestgehend konstant gehalten werden.
Der Einsatz von Manipulatoren oder Robotern in solchen Anlagen erhöht zwar die Genauigkeit und Präzision der durchzuführenden Arbeiten, allerdings bringt dieser auch Nachteile mit sich: Zum einen ist eine aufwendige Einrichtung und Kalibrierung der Manipulatoren in der jeweiligen Arbeitsstation notwendig. Somit ist insbesondere ein orts- und arbeitsflexibler Einsatz von Manipulatoren in einer Fließfertigung schwierig. Da insbesondere im Fahrzeugbau die genaue Position der einzelnen Karosserien in einer Arbeitsstation unterschiedlich sein kann, muss ferner die genaue Position der Werkstücke im Betrieb bestimmt werden, um eine präzise Arbeit des Manipulators zu ermöglichen. Weiterhin erhöht der Einsatz von Manipulatoren das Verletzungsrisiko für Menschen, insbesondere wenn der Manipulator nicht (oder nur bedingt) für den Einsatz in einer Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) Umgebung geeignet ist. Letztendlich bewirkt eine eventuell auftretende Störung, wie etwa eine Überlastung eines Manipulators, meist ein Auslösen einer Notaus-Funktion, wodurch die Fließfertigung unterbrochen wird, sodass hierdurch letztendlich der Durchsatz und Umsatz leidet.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flexible und einfache Inbetriebnahme von Manipulatoren in Fließfertigungen zu ermöglichen. Es ist dabei insbesondere eine Aufgabe, eine einfache Austauschbarkeit von Manipulatoren und/oder Arbeitsstationen zu ermöglichen. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine sichere Arbeitsstation, insbesondere für eine Fließfertigung, bereitzustellen, mit welcher mögliche Unterbrechungen der Fließfertigung reduziert werden.
Diese und weitere Aufgaben, welche beim Lesen der folgenden Beschreibung ersichtlich werden, werden mit einer Fließfertigungsanlage nach Anspruch 1, einer Plattform nach Anspruch 10 und einem Verfahren zum Betreiben einer Fließfertigungsanlage bzw. einer Plattform nach Anspruch 14 gelöst.
3. Inhalt der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Fließfertigungsanlage, insbesondere einer Montage- und/oder Fertigungsstraße. Eine Montage- oder Fertigungsstraße kann dabei, je nach Ausgestaltung, neben der Fließfertigungsanlage weitere Anlagen umfassen. Folglich betrifft die Erfindung eine Anlage, welche für eine Fließfertigung eingesetzt werden kann, wie zum Beispiel im Rohbau, der Montage oder einer Fertigung. Insbesondere vorzugsweise eignet sich die Fließfertigungsanlage für den Fahrzeugbau. Der Fachmann versteht dabei, dass die Fließfertigungsanlage der vorliegenden Erfindung entsprechend dem jeweiligen Einsatz unterschiedliche Arbeitsstationen umfassen kann. Der Begriff „Fließfertigung“ umfasst hier auch die sogenannte Taktfertigung.
Die erfindungsgemäße Fließfertigungsanlage weist eine Fördereinrichtung zum Fördern eines Werkstücks, vorzugsweise entlang einer Förderrichtung der Fließfertigungsanlage, auf. Der Fachmann versteht dabei, dass üblicherweise ein Werkstück mittels der Fördereinrichtung durch verschiedene Arbeitsstationen einer Fließfertigung transportiert wird. So kann beispielsweise im Fahrzeugbau die Fördereinrichtung ein C-Gehänge zum Halten einer Fahrzeugkarosserie und eine entsprechende Transporteinrichtung zum Transportieren des C-Gehänges umfassen.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Fließfertigungsanlage eine Plattform auf, welche ausgebildet ist, um als im Wesentlichen Ganzes in die Fließfertigungsanlage ein- und ausgeschleust zu werden. Die Plattform ist somit kein integraler Bestandteil der Fließfertigungsanlage, sondern kann in die Fließfertigung ein- und ausgeschleust werden, je nach Bedarf. Folglich ist die Plattform transportabel, und somit auch ortsflexibel in einer oder verschiedenen Fließfertigungsanlagen einsetzbar. Neben der Plattform kann die Fließfertigungsanlage auch weitere Arbeitsstationen und/oder Plattformen aufweisen. Die „Plattform“ kann dabei in verschiedenen Formen ausgebildet sein, so kann sie beispielsweise eine ebene Bühne mit einem Gerüst oder einem Trägerrahmen aufweisen, um verschiedene Elemente oder Komponenten zu tragen.
Die Plattform weist dabei eine Führungseinrichtung auf, welche eingerichtet ist zum Führen des geförderten Werkstücks entlang der Plattform und zum jederzeitigen Abbrechen der Führung. Das Werkstück wird dabei mittels der Fördereinrichtung der Fließfertigungsanlage entlang der Plattform gefördert, und mittels der Führungseinrichtung entlang dieser Plattform geführt oder auch geleitet. Die Führungseinrichtung ist dabei derart eingerichtet, dass diese Führung des Werkstücks jederzeit abgebrochen werden kann, sodass das Werkstück ohne Führung (in der bzw. durch die Plattform) mittels der Fördereinrichtung weiter gefördert werden kann.
Ferner weist die Plattform der Fließfertigungsanlage eine Bearbeitungseinrichtung auf, welche eingerichtet ist zum Bearbeiten des geförderten Werkstücks, während das geförderte Werkstück mittels der Führungseinrichtung geführt wird. Durch die Bearbeitungsrichtung wird dabei ein entsprechender Arbeitsprozess der Fließfertigung durchgeführt. Beim Führen und Bearbeiten des Werkstücks ist die Plattform vorzugsweise ortsfest.
Die erfindungsgemäße Fließfertigungsanlage umfasst somit eine Plattform, welche vorteilhaft als komplette Zelle in die Fließfertigungsanlage ein- und ausgeschleust werden kann. Da die Plattform eine Führungseinrichtung zum Führen des geförderten Werkstücks aufweist, kann aufgrund der damit verbundenen Führungsgenauigkeit die Position des Werkstücks in der Plattform präzise definiert werden, sodass wiederum ein präzises Bearbeiten des Werkstücks durch die Bearbeitungseinrichtung möglich ist. Ferner kann bei Auftreten einer Störung die Führung jederzeit abgebrochen werden, sodass die Fördereinrichtung der Fließfertigungsanlage das Werkstück ungehindert weiterfördern kann. Ein Abschalten der Fördereinrichtung ist beim Auftreten einer solchen Störung somit nicht zwingend notwendig, wodurch der Ausstoß der Fließfertigungsanlage erhöht wird.
Da die Komponenten auf der Plattform genau vermessen werden können, muss beispielsweise die Bearbeitungseinrichtung nur einmalig relativ zu der Führungseinrichtung eingerichtet werden, sodass eine entsprechende Steuerung der Bearbeitungseinrichtung die genaue Transformation zwischen der Bearbeitungseinrichtung und Führungseinrichtung kennt. Da durch die Führungseinrichtung die Position des zu bearbeitenden Werkstücks festgelegt werden kann, kann folglich ein präzises Bearbeiten des Werkstücks ohne aufwendiges Kalibrieren der Bearbeitungseinrichtung ermöglicht werden. Wenn der Einsatz der Plattform gewechselt wird, die Plattform also beispielsweise an einer anderen Stelle der Fertigungsanlage eingeschleust wird, um einen anderen Prozess durchzuführen, muss vorteilhaft lediglich das Bearbeitungsprogramm der Bearbeitungseinrichtung aktualisiert werden – ein neues Einrichten bzw. Vermessen der Plattform ist nicht erforderlich.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Fließfertigungsanlage weiter eine Steuerungsvorrichtung auf, welche zum Detektieren einer Störung eingerichtet ist. Dabei ist die Steuerungsvorrichtung ferner eingerichtet, in Reaktion auf das Detektieren einer Störung, die Führungseinrichtung der Plattform zu veranlassen, die Führung abzubrechen. Der Fachmann versteht, dass die Steuerungsvorrichtung dabei vorzugsweise mit entsprechenden Sensoren verbunden sein kann, welche vorzugsweise in der Fließfertigungsanlage (wie beispielsweise an der Plattform) bereitgestellt sein können. Wenn eine Störung detektiert wird, kann die Steuerungsvorrichtung entsprechende Steuerungssignale ausgeben, welche die Führungseinrichtung zum Abbrechen der Führung veranlassen. Ferner vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung an der Plattform angeordnet. Beispielsweise kann diese in einem Steuerungskasten oder ähnlichem bereitgestellt sein, und kann beispielsweise auch zusammen mit einer Manipulatorsteuerung bereitgestellt sein.
Insbesondere kann, wenn eine Störung detektiert ist, die Führung eines momentan entlang der Plattform geförderten Werkstücks (als auch aller folgenden geförderten Werkstücke) ausgesetzt werden, sodass die Werkstücke ungehindert entlang der Plattform mittels der Fördereinrichtung gefördert werden können. Erst nach Beheben der Störung kann wieder ein Führen des geförderten Werkstücks entlang der Plattform mittels der Führungseinrichtung und ein Bearbeiten des Werkstücks durchgeführt werden. Das nicht vollständig bearbeitete Werkstück muss natürlich in einem später folgenden Schritt nachbearbeitet und fertiggestellt werden.
Die Störung kann dabei aufgrund verschiedener Umstände auftreten. Beispielsweise kann sie aus einem fehlerhaften Führen des Werkstücks entlang der Plattform resultieren, oder auch aus einem Fehler der Bearbeitungseinrichtung (wie etwa ein Manipulator-Überlast-Fehler). Ferner kann auch ein Detektieren eines Menschen in einer näheren Umgebung der Plattform eine entsprechende Störung auslösen. Somit ist die Plattform auch für einen sicheren Einsatz in einer MRK-Umgebung geeignet.
Vorzugsweise weist die Plattform der Fließfertigungsanlage ferner Mittel zum Bewegen der Plattform auf, welche Mittel zum Ein- und Ausschleusen der Plattform eingerichtet sind. Dabei erlauben diese Mittel vorzugsweise ein einfaches und schnelles Ein- und Ausschleusen der Plattform, wobei die Mittel zum Bewegen der Plattform insbesondere vorzugsweise Rollen und/oder Luftkissen umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Plattform auch entsprechende Aussparungen und/oder Verstärkungen aufweisen, welche das Aufnehmen der Plattform mittels eines Gabelstaplers oder Hallenkrans erlauben. Da die Plattform vorzugsweise als komplette Zelle einfach und schnell in die Fließfertigungsanlage gebracht werden kann, oder bei einer Störung auch schnell wieder entfernt werden kann, kann flexibel auf Störungen reagiert werden und ein effizienter Austausch einzelner Arbeitsstationen ermöglicht werden.
Vorzugsweise umfasst die Bearbeitungseinrichtung der Plattform einen Manipulator, wie beispielsweise einen mehrachsigen Gelenkarmroboter. Insbesondere bevorzugt kann die Plattform, je nach Bedarf, eine Mehrzahl von Manipulatoren umfassen. Weiter vorzugsweise umfasst die Plattform weiterhin eine Lineareinheit zum Bewegen eines oder mehrerer Manipulatoren. Diese Lineareinheit kann einen Manipulator entsprechend dem durchzuführenden Arbeitsprozesses bewegen. Beispielsweise kann die Lineareinheit dazu eingerichtet sein, den Manipulator entlang einer Führungsrichtung der Führungseinrichtung oder auch entlang der Förderrichtung der Fließfertigungsanlage zu bewegen. Insbesondere vorzugsweise wird der Manipulator dabei in derselben Geschwindigkeit bewegt wie das geförderte Werkstück, sodass vorteilhaft keine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Manipulator und dem geförderten Werkstück vorliegt. Somit kann der Manipulator ohne Anwenden von aufwändige Geschwindigkeitstransformationen das Werkstück bearbeiten. Nach Bearbeiten des Werkstücks bzw. nachdem das Werkstück die Plattform verlassen hat bewegt die Lineareinheit den Manipulator vorzugsweise zum Ausgangspunkt zurück. Je nach Ausgestaltung können mehrere Lineareinheiten bereitgestellt sein, die jeweils einen oder mehrere Manipulatoren bewegen.
Weiter vorzugsweise ist die Bearbeitungseinrichtung der Plattform eingerichtet zum Abbrechen des Bearbeitens des Werkstücks, in Reaktion auf ein Abbrechen der Führung. Wenn also eine Führung abgebrochen wird, beispielsweise wenn eine Störung auftritt, wird auch das Bearbeiten des Werkstücks durch die Bearbeitungseinrichtung abgebrochen. Das Werkstück kann also ungehindert mittels der Fördereinrichtung der Fließfertigungsanlage weiter gefördert werden, ohne dass der Betrieb aufgehalten werden muss. Beispielsweise kann ein Gelenkarmroboter seine Konfiguration ändern, um seinen Endeffektor zurückzuziehen. Insbesondere vorzugsweise kann ein Kippfuß bereitgestellt werden, auf welchem beispielsweise ein Gelenkarmroboter angeordnet ist. Zum Abbrechen des Bearbeitens kann der Kippfuß umkippen, wodurch der Gelenkarmroboter von dem Werkstück entfernt wird. Der Fachmann versteht, dass ein Gelenkarmroboter auch auf andere Art und Weise bewegt, gefahren oder geklappt werden kann, um von dem Werkstück entfernt zu werden. Durch ein solches aktives Entfernen wird das Werkstück vor eventuell auftretenden Schäden geschützt. Ferner vorzugsweise sind an der Plattform Mittel angebracht, welche erkennen, ob diese Rückzugsmöglichkeit für den Manipulator frei ist, oder beispielsweise durch einen Monteur blockiert wird.
Vorzugsweise weist die Plattform der Fließfertigungsanlage ferner Mittel zum Detektieren einer Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung und/oder Mittel zum Detektieren einer Position eines Werkstücks relativ zu der Plattform auf. Die detektierte Fördergeschwindigkeit kann dabei vorzugsweise von der Bearbeitungseinrichtung berücksichtigt werden, um das Werkstück zu bearbeiten. Da die Plattform selbstständig die Fördergeschwindigkeit detektieren kann, ist sie als universelle Plattform in der Fließfertigungsanlage einsetzbar, da sie nicht (oder nur wenige) externe Informationen benötigt. Das Detektieren der Position eines Werkstücks relativ zu der Plattform kann ferner von der Bearbeitungseinrichtung zum Bearbeiten des Werkstücks berücksichtigt werden, da beispielsweise der Beginn eines Bearbeitungsprozesses hierdurch ausgelöst werden kann.
Vorzugsweise sind die Mittel zum Detektieren der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung und/oder die Mittel zum Detektieren der Position des Werkstücks an der Führungseinrichtung bereitgestellt. Beim Führen des geförderten Werkstücks kann dabei vorzugsweise direkt die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung detektiert werden, und/oder die Position des geführten und geförderten Werkstücks detektiert werden. Somit ist eine genaue und zuverlässige Bearbeitung des Werkstücks in der Plattform realisierbar.
Vorzugsweise umfasst die Führungseinrichtung der Plattform zumindest eine Führungsschiene, und insbesondere vorzugsweise zwei Führungsschienen, die zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung beweglich eingerichtet sind. Dabei sind die Führungsschienen insbesondere vorzugsweise relativ zueinander beweglich. Die Führungsschienen in der ersten Stellung bewirken dabei ein Führen des geförderten Werkstücks entlang der Plattform, und ein Abbrechen der Führung in der zweiten Stellung. Die Verwendung von zwei Schienen erlaubt dabei ein präzises Führen des Werkstücks entlang der Plattform, wodurch die seitliche Position des Werkstücks genau definiert wird. Der Fachmann versteht dabei, dass die Führungseinrichtung auch mehr als zwei Führungsschienen aufweisen kann, wodurch ein Führen von beispielsweise großen und unförmigen Werkstücken genauer gesteuert werden kann.
Vorzugsweise sind die Führungsschienen in der ersten Stellung näher beieinander/zueinander angeordnet als in der zweiten Stellung, sodass das Führen des Werkstücks durch eine Art Einklemmen des Werkstücks durch die zwei Führungsschienen ermöglicht wird, ohne dass das Fördern des Werkstücks blockiert wird. Vorzugsweise sind die zwei Führungsschienen in der zweiten Stellung weiter voneinander entfernt, sodass eine unmittelbare Berührung des Werkstücks durch die Führungsschienen vorzugsweise nicht mehr gegeben ist, sodass keine Führung wirkt. Vorzugsweise unterscheiden sich die erste und zweite Stellung dadurch, dass die Führungsschienen in jeweils einer ersten und zweiten vertikalen Position sind. Zum Abbrechen der Führung fahren die Führungsschienen in die zweite Stellung, wodurch das Werkstück freigegeben wird. Vorzugsweise bewegen sich die Führungsschienen seitlich weg voneinander und/oder nach unten, um die Führung abzubrechen. Weiterhin ist es möglich, dass die Führungsschienen in der zweiten Position zwar näher zueinander angeordnet sind, in ihrem Weg von der ersten Position zur zweiten Position jedoch eine weiter voneinander beabstandete Zwischenposition einnehmen und sich bevorzugt ebenso nach unten/oben von dem zu bearbeitenden Werkstück wegbewegen, somit eine Art kreis- oder ellipsenförmige Bewegung durchführen um von der ersten Position in die zweite Position zu gelangen.
Ebenso kann vorzugsweise bei zumindest einer Führungsschiene, insbesondere bei nur einer Führungsschiene, die Gewichtskraft des Werkstücks und/oder der Führungseinrichtung zur Positionierung herangezogen werden, indem die Führungsschiene vorzugsweise so angeordnet ist, dass das Werkstück und/oder die Führungseinrichtung an der Führungsschiene durch ihr Eigengewicht an dieser entlang laufen kann, die Führungsschiene dabei berührt und so eine genaue Position definiert ist. Bevorzugt lenkt hierbei die Führungsschiene das Werkstück und/oder die Führungseinrichtung aus dem unteren Totpunkt aus, hebt diese somit etwas an.
Insbesondere vorzugsweise erfolgt das Führen des Werkstücks durch Kontakt der Führungsschienen mit einem Teil der Fördereinrichtung und/oder einem Teil des Werkstücks. Durch diesen Kontakt kann das Werkstück effizient entlang der Plattform geführt bzw. geleitet werden, wobei die Vorwärtsbewegung des Werkstücks hauptsächlich durch die Fördereinrichtung bereitgestellt wird.
Die Führungsschienen weisen dabei vorzugsweise Rollen, Bänder (wie beispielsweise ein Gurtband) und/oder Kugeln auf, welche in der ersten Stellung in Kontakt mit einem Teil der Fördereinrichtung und/oder einem Teil des Werkstücks sind. Durch diese Mittel kann die Fördereinrichtung bzw. das Werkstück im Wesentlichen reibungsfrei entlang der Führungsschienen geleitet werden, und durch diese entlang der Plattform präzise geführt werden.
Vorzugsweise umfasst die Führungseinrichtung zumindest einen Mitnehmer, und weiter insbesondere einen Dorn, welcher in einer Förderrichtung der Fließfertigungsanlage zumindest linear verfahrbar ist. Dieser Mitnehmer bzw. dieser Dorn kann mit einem Teil der Fördereinrichtung und/oder einem Teil des Werkstücks interagieren und somit die Führung ermöglichen. Zum jederzeitigen Abbrechen der Führung kann der Mitnehmer vorzugsweise zurückgezogen werden, sodass kein Kontakt mehr mit einem Teil der Fördereinrichtung und/oder einem Teil des Werkstücks besteht bzw. bestehen kann. Bei der Verwendung eines solchen Mitnehmers wird die seitliche Position des Werkstücks vorzugsweise nicht verändert, sondern lediglich detektiert. Somit kann die Bearbeitungsvorrichtung unter Berücksichtigung der detektierten seitlichen Position des Werkstücks dieses präzise bearbeiten. Vorzugsweise wird dabei ferner eine Laufschiene eingesetzt, welche beispielsweise an einem Teil der Fördereinrichtung oder an einem Teil des Werkstücks angeordnet sein kann, und mit dem Mitnehmer interagiert. Alternativ kann die Laufschiene auch an der Plattform angeordnet sein.
Insbesondere vorzugsweise kann eine Laufschiene an der Fördereinrichtung bereitgestellt sein, welche mit der Führungseinrichtung wechselwirken kann, sodass sie Schwingungen aufnehmen kann und beispielsweise in die Plattform ableiten kann. Somit können einmal Schwingungen bedingt durch die Fördereinrichtung reduziert werden, als auch Fügekräfte bedingt durch die Bearbeitungseinrichtungen aufgefangen werden. Vorzugsweise können Dämpfervorrichtungen an der Fördereinrichtung bereitgestellt sein, welche seitliche Schwingungen des geführten Werkstücks verhindern, und das Werkstück somit relativ zu der Bearbeitungsvorrichtung stabilisieren.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Plattform zum Einsatz in einer Fließfertigung, und insbesondere einer Montage und/oder Fertigungsstraße, in welcher Fließfertigung ein Werkstück entlang einer Förderrichtung gefördert wird. Die Plattform weist dabei eine Führungseinrichtung auf, welche eingerichtet ist zum Führen des geförderten Werkstücks entlang der Plattform und zum jederzeitigen Abbrechen der Führung. Weiterhin weist die Plattform eine Bearbeitungseinrichtung auf, welche eingerichtet ist zum Bearbeiten des geförderten Werkstücks, während das geförderte Werkstück mittels der Führungseinrichtung geführt wird. Die Plattform ist dabei ausgebildet, um als im Wesentlichen Ganzes in die Fließfertigung ein- und ausgeschleust zu werden. Die Plattform stellt dabei vorzugsweise alle wichtigen technischen Elemente zur Verfügung, um als universelle Plattform in einer Fließfertigung einsetzbar zu sein. Bei Auftreten eines Fehlers kann ein Werkstück schnell und effizient freigegeben werden, sodass dieses in der Fließfertigung weitergefördert werden kann.
Vorzugsweise weist die Plattform weiter Mittel zum Bewegen der Plattform auf, welche zum Ein- und Ausschleusen der Plattform eingerichtet sind, wobei die Mittel zum Bewegen weiter vorzugsweise Rollen und/oder Luftkissen umfassen. Vorzugsweise umfasst die Bearbeitungseinrichtung zumindest einen Manipulator, und die Plattform umfasst weiter vorzugsweise eine Lineareinheit zum Bewegen des zumindest einen Manipulators. Vorzugsweise ist die Bearbeitungseinrichtung der Plattform ferner eingerichtet zum Abbrechen des Bearbeitens des Werkstücks in Reaktion auf ein Abbrechen der Führung.
Der Fachmann versteht, dass die erfindungsgemäße Plattform vorzugsweise der Plattform der erfindungsgemäßen Fließfertigungsanlage entsprechen kann, und die in dem Kontext beschriebenen Merkmale und Vorteile auch für die erfindungsgemäße Plattform gelten.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer oben beschriebenen Fließfertigungsanlage und insbesondere zum Betreiben einer oben beschriebenen Plattform. Das Verfahren umfasst dabei ein Führen eines geförderten Werkstücks entlang der Plattform mittels der Führungseinrichtung, und ein Bearbeiten des Werkstücks während des Führens mittels der Bearbeitungseinrichtung. Dies stellt sozusagen den Normalbetrieb dar, in welchem das geförderte Werkstück geführt und dabei vorzugsweise ausgerichtet wird, sodass dieses präzise bearbeitet werden kann.
Ferner umfasst das Verfahren ein Abbrechen der Führung und/oder ein Abbrechen des Bearbeitens in Reaktion auf ein Detektieren einer Störung. Also wird, wenn eine Störung vorliegt, die Führung abgebrochen und das Werkstück freigegeben, und/oder das Bearbeiten des Werkstücks abgebrochen, sodass das Werkstück ungehindert in der Fließfertigung weitergefördert werden kann. Vorzugsweise umfasst das Bearbeiten des Werkstücks ein Schrauben, Schweißen, Nieten, Kleben und/oder ein Stopfen setzen.
4. Ausführungsbeispiele
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher beschrieben. Dabei sind gleiche Elemente mit gleichen Referenzzeichen versehen. Es zeigen:
1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fließfertigungsanlage;
2 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fließfertigungsanlage, und
3 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der 1 ist eine Fließfertigungsanlage, bzw. ein Teil einer Fließfertigungsanlage dargestellt. Zu erkennen ist eine Plattform 10 und ein C-Gehänge 20 (Teil einer Fördereinrichtung), welches durch die Plattform gefördert wird. Dabei können vor und hinter der Plattform 10 weitere Bearbeitungsanlagen bereitgestellt sein, welche ein Werkstück (nicht gezeigt), welches durch das C-Gehänge gefördert wird, entsprechend bearbeiten. Die Plattform 10 ist dabei transportabel und ortsflexibel ausgebildet: Sie kann als Ganzes bewegt werden, um beispielsweise an eine andere Stelle der Fließfertigungsanlage eingesetzt zu werden.
Die dargestellte Plattform 10 weist zwei Führungsschienen 11a, 11b auf, welche in Kontakt mit dem C-Gehänge 20 sind, und dieses somit durch die Plattform 10 führen. Da die seitliche Auslenkung, bzw. Position des C-Gehänges 20 um beispielsweise etwa 20 mm variieren kann, wird durch diese Führung die Position des C-Gehänges 20 relativ zur Plattform genau festgelegt. Die Führungsschienen 11a, 11b können dabei derart geformt sein, dass sie ein einfaches Einführen des C-Gehänges 20 in die Führung erlauben.
Weiterhin umfasst die Plattform 10 zwei Manipulatoren, welche als mehrachsige Gelenkarmroboter 12 ausgebildet sind. Die Gelenkarmroboter 12 sind dabei jeweils auf einer Linearachse 13 bereitgestellt, welche eine getrennte oder simultane Bewegung der Gelenkarmroboter 12 entlang der Plattform 10 ermöglichen. Durch die Linearachsen 13 können die Gelenkarmroboter 12 mit dem geförderten C-Gehänge 20 mitbewegt werden, um ein entsprechendes Werkstück zu bearbeiten, während dieses durch die Plattform 10 gefördert und geführt wird. Weiter ist an der Plattform eine Steuerungsvorrichtung 17 eingerichtet, die Störungen detektieren kann, um die Führung abzubrechen. An der Führungseinrichtung der Ausführungsform von 1 sind zudem Mittel 18 (z.B. geeignete Sensoren) zum Detektieren der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung vorgesehen. Diese Mittel 18 können außerdem dazu dienen, die Position des Werkstücks relativ zu der Plattform 10 zu detektieren.
In den Führungsschienen 11a, 11b sind weiterhin Geschwindigkeitsmesser angeordnet (nicht gezeigt), welche es erlauben die Geschwindigkeit des C-Gehänges 20 zu bestimmen. Hierzu können beispielsweise mittels einer Rolle über einen sicheren Geber Geschwindigkeitswerte über die gesamte Länge abgegriffen werden.
In 2 sind zusätzlich zwei Sensoren 14 dargestellt, welche eine Umgebung der Plattform 10 überwachen. Wenn sich beispielsweise ein Monteur 30 der Plattform 10 nähert, und eine vordefinierte erste Distanz unterschreitet, kann ein Störsignal ausgelöst werden, welches die Plattform 10 veranlasst, die Führungsschienen 11a, 11b nach außen und unten wegzuklappen. Dies erfolgt mittels der dargestellten Doppelgelenke 15, welche beim Umklappen einen Rückzug der Führungsschienen 11a, 11b ermöglichen, sodass letztendlich das C-Gehänge 20 freigegeben wird und ungehindert durch die Plattform 10 gefördert werden kann. Bei Unterschreiten einer vordefinierten zweiten Distanz kann ein zweites Störsignal ausgelöst werden, welches ein Not-Aus der Fördereinrichtung veranlasst, wodurch das C-Gehänge 20 gestoppt wird. Dadurch kann eine drohende Verletzung eines Werkers 30 verhindert werden.
Die vier Gelenkarmroboter 12 in 2 sind jeweils auf Rückzugsfüßen 16 bereitgestellt, welche ein schnelles und sicheres Rückziehen der Gelenkarmroboter 12 nach unten ermöglichen. Somit können im Störfall die Gelenkarmroboter 12 zurückgezogen werden, sodass eine Beschädigung des Werkstücks vermieden werden kann.
In 3 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 100 zum Betreiben einer Plattform gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In der folgenden Beschreibung wird das Verfahren unter Bezugnahme auf die in den 1 und 2 dargestellten Komponenten beschrieben. Jedoch soll das Verfahren nicht hierauf beschränkt sein.
Das Verfahren beginnt in Schritt 101, in welchem ein C-Träger 20 samt Werkstück in die Führungsschienen 11a, 11b eingeführt wird, sodass es anschließend geführt durch die Plattform 10 gefördert wird. In der folgenden Entscheidung 102 wird während des Führens des C-Trägers 20 überprüft, ob eine Störung vorliegt. Diese Störung kann dabei aus einem fehlerhaften Einführen des C-Trägers 20 in die Führungsschienen 11a, 11b resultieren, oder aus einem Annähern eines Monteurs 30 an die Plattform 10 o.ä.
Falls die Entscheidung 102 negativ ist, also kein Fehler vorliegt, wird im folgenden Schritt 103 der Bearbeitungsprozess durch die Manipulatoren 12 gestartet. In der folgenden Entscheidung 104 wird während des Bearbeitens überprüft, ob eine Störung vorliegt. Zusätzlich zu den oben genannten Situationen kann diese Störung dabei auch aus einem Fehlverhalten oder beispielsweise eines Überlast-Fehlers eines Manipulators 12 resultieren.
Falls die Entscheidung 104 negativ ist, also kein Fehler vorliegt, wird im folgenden Schritt 105, nach Beendigung des Bearbeitens, der C-Träger 20 aus den Führungsschienen 11a, 11b ausgeführt, und die Manipulatoren 12 fahren gegebenenfalls in ihre ursprüngliche Position zurück. Anschließend kann das Verfahren wiederholt werden, indem ein neuer C-Träger 20 gemäß Schritt 101 eingeführt wird.
Wenn in den Entscheidungen 102 und 104 eine Störung festgestellt wurde, wird jeweils in einer folgenden Entscheidung 110, 140 überprüft, ob die Störung eine gravierende ist, also einen vordefinierten Grenzwert übersteigt. Solch eine gravierende Störung kann beispielsweise ein direktes Eintreten eines Werkers 30 in die Plattform 10 sein, wodurch akute Lebensgefahr für den Werker 30 besteht. Wenn eine solche gravierende Störung in den Entscheidungen 110, 140 festgestellt wird, wird in Schritt 120 eine Gehänge-Notaus-Funktion aktiviert, wodurch die Fließfertigung (und auch die Prozesse der Plattform 10) zum Stillstand kommen.
Falls in der Entscheidung 110 festgestellt wurde, dass es sich bei der in der Entscheidung 102 festgestellten Störung nicht um eine gravierende handelt, wird im folgenden Schritt 111 die Führung abgebrochen. Hierfür werden die Führungsschienen 11a, 11b nach außen und unten geklappt, sodass kein Kontakt mehr zwischen den Führungsschienen 11a, 11b und dem C-Gehänge 20 gegeben ist. Das C-Gehänge 20 kann also im folgenden Schritt 130 unbehindert weiter durch die Plattform 10 transportiert bzw. gefördert werden. Die Führungsschienen 11a, 11b bleiben im weggeklappten Zustand, und es wird eine Fehlermeldung ausgegeben, welche über den Ausfall der Plattform 10 informiert. Alle folgenden C-Gehänge 20 werden ungehindert durch die Plattform 10 gefördert.
Falls in der Entscheidung 140 festgestellt wurde, dass es sich bei der in der Entscheidung 104 festgestellten Störung nicht um eine gravierende handelt, wird im folgenden Schritt 141 die Führung und die Bearbeitung durch die Manipulatoren 12 abgebrochen. Hierzu werden, wie oben bei Schritt 111 beschrieben, die Führungsschienen 11a, 11b weggeklappt, und weiterhin bewegen sich die Manipulatoren 12 in eine bestimmte Position bzw. Konfiguration, sodass das C-Gehänge 20 samt Werkstück ungehindert im folgenden Schritt 130 durch die Plattform transportiert werden kann. Dazu werden die Manipulatoren 12 auch mittels der Rückzugsfüße 16 von dem Werkstück zurückgezogen. Wie beschrieben werden nun alle folgenden C-Gehänge 20 ungehindert durch die Plattform 10 gefördert.
Bezugszeichenliste

10: Plattform
11a, 11b: Führungsschienen
12: Gelenkarmroboter
13: Linearachsen
14: Sensoren
15: Doppelgelenke
16: Rückzugsfüße
17: Steuerungsvorrichtung
18: Mittel zum Detektieren der Fördergeschwindigkeit bzw. der Position des Werkstücks
20: C-Gehänge (Teil der Fördereinrichtung)
30: Werker

Claims

Fließfertigungsanlage, insbesondere einer Montage- und/oder Fertigungsstraße, aufweisend: Eine Fördereinrichtung (20) zum Fördern eines Werkstücks entlang einer Förderrichtung der Fließfertigungsanlage, und eine Plattform (10), ausgebildet um als im Wesentlichen Ganzes in die Fließfertigungsanlage ein- und ausgeschleust zu werden, die Plattform (10) aufweisend: Eine Führungseinrichtung (11a, 11b) eingerichtet zum Führen des geförderten Werkstücks entlang der Plattform (10) und zum jederzeitigen Abbrechen der Führung, und eine Bearbeitungseinrichtung (12) eingerichtet zum Bearbeiten des geförderten Werkstücks, während das geförderte Werkstück mittels der Führungseinrichtung (11a, 11b) geführt wird.
Fließfertigungsanlage nach Anspruch 1, weiter aufweisend: Eine Steuerungsvorrichtung (17) eingerichtet zum Detektieren einer Störung, wobei die Steuerungsvorrichtung (17) ferner eingerichtet ist, in Reaktion auf das Detektieren einer Störung, die Führungseinrichtung (11a, 11b) der Plattform (10) zu veranlassen die Führung abzubrechen.
Fließfertigungsanlage nach Anspruch 2, wobei die Steuerungsvorrichtung (17) an der Plattform (10) angeordnet ist.
Fließfertigungsanlage nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Plattform (10) ferner aufweist: Mittel zum Bewegen der Plattform, welche eingerichtet sind zum Ein- und Ausschleusen der Plattform (10), wobei die Mittel zum Bewegen vorzugsweise Rollen und/oder Luftkissen umfassen.
Fließfertigungsanlage nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Bearbeitungseinrichtung einen Manipulator (12) umfasst, und wobei die Plattform (10) weiter vorzugsweise eine Lineareinheit (13) zum Bewegen des Manipulators (12) umfasst.
Fließfertigungsanlage nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die Bearbeitungseinrichtung (12) ferner eingerichtet ist zum Abbrechen des Bearbeitens des Werkstücks, in Reaktion auf ein Abbrechen der Führung.
Fließfertigungsanlage nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Plattform (10) ferner aufweist: Mittel (18) zum Detektieren einer Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung und/oder Mittel (18) zum Detektieren einer Position des Werkstücks relativ zu der Plattform (10), wobei die Mittel (18) zum Detektieren der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung und/oder die Mittel (18) zum Detektieren der Position des Werkstücks vorzugsweise an der Führungseinrichtung (11a, 11b) bereitgestellt sind.
Fließfertigungsanlage nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Führungseinrichtung (11a, 11b) zumindest zwei Führungsschienen (11a, 11b) umfasst, die zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung beweglich eingerichtet sind, wobei die Führungsschienen (11a, 11b) in der ersten Stellung ein Führen des geförderten Werkstücks entlang der Plattform (10) bewirken, und in der zweiten Stellung das Abbrechen der Führung bewirken, und wobei das Führen des Werkstücks vorzugsweise durch Kontakt der Führungsschienen (11a, 11b) mit einem Teil der Fördereinrichtung (20) und/oder einem Teil des Werkstücks erfolgt.
Fließfertigungsanlage nach Anspruch 8, wobei die Führungsschienen (11a, 11b) Rollen, Bänder und/oder Kugeln aufweisen, die in der ersten Stellung in Kontakt mit einem Teil der Fördereinrichtung (20) und/oder einem Teil des Werkstücks sind.
Fließfertigungsanlage nach einem der Ansprüche 1–9, wobei die Führungseinrichtung zumindest einen Mitnehmer, insbesondere einen Dorn, umfasst, welcher in einer Förderrichtung der Fließfertigungsanlage zumindest linear verfahrbar ist.
Plattform (10) zum Einsatz in einer Fließfertigung einer Montage- und/oder Fertigungsstraße, in welcher Fließfertigung ein Werkstück entlang einer Förderrichtung gefördert wird, die Plattform (10) aufweisend: Eine Führungseinrichtung (11a, 11b) eingerichtet zum Führen des geförderten Werkstücks entlang der Plattform (10) und zum jederzeitigen Abbrechen der Führung, und eine Bearbeitungseinrichtung (12) eingerichtet zum Bearbeiten des geförderten Werkstücks, während das geförderte Werkstück mittels der Führungseinrichtung (11a, 11b) geführt wird, wobei die Plattform (10) ausgebildet ist, um als im Wesentlichen Ganzes in die Fließfertigung ein- und ausgeschleust zu werden.
Plattform (10) nach Anspruch 11, weiter aufweisend: Mittel zum Bewegen der Plattform (10), welche eingerichtet sind zum Ein- und Ausschleusen der Plattform (10), wobei die Mittel zum Bewegen vorzugsweise Rollen und/oder Luftkissen umfassen.
Plattform (10) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Bearbeitungseinrichtung einen Manipulator (12) umfasst, und wobei die Plattform (10) weiter vorzugsweise eine Lineareinheit (13) zum Bewegen des Manipulators umfasst.
Plattform (10) nach einem der Ansprüche 11–13, wobei die Bearbeitungseinrichtung ferner eingerichtet ist zum Abbrechen des Bearbeitens des Werkstücks, in Reaktion auf ein Abbrechen der Führung.
Verfahren zum Betreiben einer Fließfertigungsanlage nach einem der Ansprüche 1–10 oder einer Plattform (10) nach einem der Ansprüche 11–14, aufweisend: Führen eines geförderten Werkstücks entlang der Plattform (10) mittels der Führungseinrichtung (11a, 11b), Bearbeiten des Werkstücks während des Führens mittels der Bearbeitungseinrichtung (12), Abbrechen der Führung und/oder Abbrechen des Bearbeitens in Reaktion auf ein Detektieren einer Störung.