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Die Erfindung betrifft die Fertigung von Baugruppen an manuellen oder teilmechanisierten Arbeitsplätzen. Bekannt ist, die Baugruppen mittels Schienen oder Transportbändern zum jeweils nächsten Arbeitsplatz zu bewegen.
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Durch die vorliegende Erfindung soll eine Montagelinie und ein Verfahren zur Montage von Baugruppen geschaffen werden, welche eine Alternative zum Stand der Technik bereitstellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Montagelinie gelöst, welche erste Arbeitsplätze aufweist, welche jeweils zur Durchführung eines ersten Arbeitsschrittes an Baugruppen eingerichtet sind, durch welchen die Baugruppen von einem ersten Montagezustand in einen zweiten Montagezustand überführbar sind. Die Montagelinie ist gekennzeichnet durch ein erstes Umlaufband, welches für einen umlaufenden Transport der Baugruppen in dem ersten Montagezustand eingerichtet ist, und durch ein zweites Umlaufband, welches für einen umlaufenden Transport der Baugruppen in dem zweiten Montagezustand eingerichtet ist. Die ersten Arbeitsplätze sind derart angeordnet, dass sie für einen unmittelbaren Zugriff auf das erste Umlaufband und das zweite Umlaufband eingerichtet sind.
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Bei dem Verfahren zur Montage von Baugruppen puffert ein erstes Umlaufband Baugruppen in einem ersten Montagezustand durch einen umlaufenden Transport und stellt diese ersten Arbeitsplätzen zur Entnahme bereit. Eine der Baugruppen wird an einem der ersten Arbeitsplätze von dem ersten Umlaufband entnommen, woraufhin ein erster Arbeitsschritt an der Baugruppe durchgeführt wird, durch welchen die Baugruppe von dem ersten Montagezustand in einen zweiten Montagezustand überführt wird. Die Baugruppe wird auf einem zweiten Umlaufband abgelegt.
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Die im Folgenden genannten Vorteile müssen nicht notwendigerweise durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche erzielt werden. Vielmehr kann es sich hierbei auch um Vorteile handeln, welche lediglich durch einzelne Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen erzielt werden.
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Sämtliche Baugruppen auf dem ersten Umlaufband befinden sich in dem ersten Montagezustand, das heißt im gleichen Bearbeitungszustand. Sie weisen folglich die gleiche Veredelungsleistung auf. Die Baugruppen auf dem zweiten Umlaufband befinden sich in einem zweiten Montagezustand, welcher einer höheren Veredelungsleistung entspricht, welche durch den ersten Arbeitsschritt herbeigeführt wird.
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Die Montagelinie und das Verfahren erschließen Potentiale individueller Arbeitsleistung, indem eine im Stand der Technik übliche starre Verkettung von Arbeitsplätzen durch getaktete Fließbänder aufgegeben wird. Durch die Umlaufbänder werden die ersten Arbeitsplätze flexibel miteinander verbunden, wodurch der Materialfluss verbessert wird. Anders als bei einem Schienensystem muss der Transport der Baugruppen nicht manuell herbeigeführt werden. Der Vorteil der Umlaufbänder gegenüber einem durchgehenden Transportband liegt darin, dass die Baugruppen an den einzelnen Arbeitsplätzen nicht mehr wegen eines Rückstaus vereinzelt werden müssen. Eine entsprechende Rückstaulogistik kann somit entfallen.
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Die Montagelinie ermöglicht eine geblockte Fließmontage mit selbstregelnder Leistungsabstimmung. Durch das erste und das zweite Umlaufband werden die ersten Arbeitsplätze miteinander verbunden. Das erste Umlaufband dient der Zufuhr von Baugruppen zu den ersten Arbeitsplätzen, während das zweite Umlaufband abfließende Baugruppen aufnimmt. Neben ihrer logistischen Funktion übernehmen die Umlaufbänder auch eine Pufferfunktion.
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Indem das erste Umlaufband größer dimensioniert wird als die summierte Arbeitsleistung der ersten Arbeitsplätze, kann es als Pufferglied für leicht abweichende Bearbeitungszeiten an den einzelnen Arbeitsplätzen genutzt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das erste Umlaufband höhenversetzt und/oder horizontal versetzt zu dem zweiten Umlaufband angeordnet.
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In einer Weiterbildung besitzt die Montagelinie zwei oder mehr erste Arbeitsplätze, welche jeweils zur Durchführung des ersten Arbeitsschrittes eingerichtet sind.
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Um eine geforderte Taktzeit für die Montagelinie zu erreichen, können folglich mehrere manuelle oder teilmechanisierte erste Arbeitsplätze vorgesehen werden, welche für die Durchführung des ersten Arbeitsschrittes eingerichtet sind. Durch die Pufferfunktion des ersten und des zweiten Umlaufbandes wird die Taktzeit von einem Zeitbedarf des ersten Arbeitsschrittes entkoppelt. Weiterhin kann eine Störung an einem einzelnen Arbeitsplatz nicht mehr die gesamte Montagelinie zum Erliegen bringen.
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Gemäß einer Ausführungsform besitzt die Montagelinie zweite Arbeitsplätze, welche jeweils zur Durchführung eines zweiten Arbeitsschritts an den Baugruppen eingerichtet sind, durch welchen die Baugruppen von dem zweiten Montagezustand in einen dritten Montagezustand überführbar sind. Die Montagelinie beinhaltet ferner ein drittes Umlaufband, welches für einen umlaufenden Transport der Baugruppen in dem dritten Montagezustand eingerichtet ist. Die zweiten Arbeitsplätze sind derart angeordnet, dass sie für einen unmittelbaren Zugriff auf das zweite Umlaufband und das dritte Umlaufband eingerichtet sind. Das dritte Umlaufband ist insbesondere höhenversetzt und/oder horizontal versetzt zu dem zweiten Umlaufband angeordnet.
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In einer Weiterbildung sind die Umlaufbänder für eine unmittelbare Aufnahme der Baugruppen eingerichtet. Alternativ oder ergänzend sind die Umlaufbänder für eine Aufnahme von Werkstückträgern eingerichtet, auf welchen die Baugruppen angeordnet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform enthält die Montagelinie einen Sensor, welcher zur Ermittlung eines Befüllungsgrades des ersten Umlaufbands eingerichtet ist und eine Steuereinheit, welche zur Erzeugung eines Signals eingerichtet ist, sobald der Befüllungsgrad einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
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Der Füllgrad der Umlaufbänder signalisiert einen Arbeitsplatzwechsel zur autonomen Leistungsabstimmung der Montagelinie. Hierdurch werden die einzelnen Arbeitsaufgaben der Arbeiter abwechslungsreicher. Der Puffer erschließt ein individuelles Leistungsvermögen der Mitarbeiter und ermöglicht eine Job-Rotation. Somit wird eine einfache und kostengünstige Lösung der Steigerung der Effizienz der Montagelinie geschaffen.
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In einer Weiterbildung sind autonome, mobile Fertigungseinheiten eingerichtet zum Empfangen des Signals von der Steuereinheit, zur Navigation zu einem der ersten Arbeitsplätze, welcher nicht besetzt ist, zur Entnahme einer Baugruppe von dem ersten Umlaufband, zur Durchführung des ersten Arbeitsschrittes an der Baugruppe und zur Ablage der Baugruppe auf dem zweiten Umlaufband.
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Gemäß einer Ausführungsform sind zumindest einige der autonomen Fertigungseinheiten mobile Roboter.
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In einer Weiterbildung sind zumindest einige der autonomen, mobilen Fertigungseinheiten Arbeiter.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens wird dieses parallel an zwei oder mehr ersten Arbeitsplätzen ausgeführt.
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Gemäß einer Ausführungsform puffert das zweite Umlaufband Baugruppen in dem zweiten Montagezustand durch einen umlaufenden Transport und stellt diese zweiten Arbeitsplätzen zur Entnahme bereit. Eine der Baugruppen wird an einem der zweiten Arbeitsplätze von dem zweiten Umlaufband entnommen, woraufhin ein zweiter Arbeitsschritt an der Baugruppe durchgeführt wird, durch welchen die Baugruppe von dem zweiten Montagezustand in einen dritten Montagezustand überführt wird. Die Baugruppe wird auf einem dritten Umlaufband abgelegt.
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In einer Weiterbildung wird das Verfahren parallel an zwei oder mehr zweiten Arbeitsplätzen ausgeführt.
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Gemäß einer Ausführungsform werden die Baugruppen unmittelbar auf den Umlaufbändern abgelegt. Alternativ oder ergänzend befinden sich die Baugruppen auf Werkstückträgern, welche auf den Umlaufbändern abgelegt werden.
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In einer Weiterbildung wird ein Befüllungsgrad des ersten Umlaufsbands ermittelt. Zusätzliche erste Arbeitsplätze werden in Betrieb genommen, sobald der Befüllungsgrad des ersten Umlaufbands einen Schwellwert überschreitet.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, sofern nichts anderes angegeben ist. Es zeigen:
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1 eine schematische Aufsicht auf eine Montagelinie 5 mit einer Mehrzahl von Umlaufbändern,
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2 eine schematische Darstellung einer Montagelinie 5 mit sechs Umlaufbändern und zugehörigen Arbeitsplätzen,
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3 eine Aufsicht auf eine Montagelinie 5,
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4 eine geschnittene Seitenansicht einer Montagelinie,
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5 eine perspektivische Darstellung einer Montagelinie 5.
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1 zeigt eine schematische Aufsicht einer Montagelinie 5, bei der eine Reihe von Umlaufbändern über Arbeitsplätze miteinander verkettet ist. Ein erstes Umlaufband 11 ist unterhalb und seitlich versetzt zu einem zweiten Umlaufband 12 angeordnet. Ebenfalls unterhalb und seitlich versetzt zu dem zweiten Umlaufband 12 befindet sich ein drittes Umlaufband 13, über dem seitlich versetzt ein viertes Umlaufband 14 angeordnet ist. Seitlich unterhalb dem vierten Umlaufband 14 befindet sich ferner ein fünftes Umlaufband 15, über dem seitlich versetzt ein sechstes Umlaufband 16 angeordnet ist.
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2 zeigt analog zu 1 eine schematische Darstellung der Montagelinie 5, bei der zusätzlich zu den Umlaufbändern 11, 12, 13, 14, 15, 16 Arbeitsplätze eingezeichnet sind. Arbeiter entnehmen an ersten Arbeitsplätzen 31 Baugruppen von dem ersten Umlaufband 11 und legen diese nach Durchführung eines ersten Arbeitsschrittes, welcher die Baugruppen von einem ersten Montagezustand in einen zweiten Montagezustand mit höherer Veredelungsleistung überführt, auf dem zweiten Umlaufband 12 ab. Von dort entnehmen Arbeiter an zweiten Arbeitsplätzen 32 die Baugruppen und überführen diese mit einem zweiten Arbeitsschritt in einen dritten Montagezustand, woraufhin die Baugruppen auf dem dritten Umlaufband 13 abgelegt werden. Von dort werden die Baugruppen an dritten Arbeitsplätzen 33 entnommen, an denen ein dritter Arbeitsschritt durchgeführt wird, wodurch die Baugruppen in einen vierten Montagezustand überführt werden, woraufhin die Baugruppen auf dem vierten Umlaufband 14 abgelegt werden. In gleicher Weise führen Arbeiter an vierten Arbeitsplätzen 34 einen vierten Arbeitsschritt und an fünften Arbeitsplätzen 35 einen fünften Arbeitsschritt an den Baugruppen durch, wodurch die Baugruppen schrittweise weiter veredelt werden. Wie zuvor dienen die Umlaufbänder hierbei jeweils als Transportmittel und Puffer.
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Die Umlaufbänder können (wie in 1 gezeigt) höhenversetzt zueinander angeordnet sein. In diesem Fall ist 2 lediglich als rein schematische Darstellung zu verstehen. Grundsätzlich können die Umlaufbänder auch seitlich versetzt zueinander angeordnet sein. In diesem Fall wäre 2 als beispielhafte Aufsicht auf eine derartige Anordnung zu interpretieren.
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Vorteilhafterweise sind für jeden Arbeitsschritt mehrere, also mindestens zwei, Arbeitsplätze vorgesehen. Falls es sich um einen sehr einfachen und schnellen Arbeitsschritt handelt, wäre auch denkbar, dass für einen der Arbeitsschritte ein einzelner Arbeitsplatz ausreicht.
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Die Umlaufgeschwindigkeit der Umlaufbänder beträgt beispielsweise 2m/Minute. Die Umlaufbänder können beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein und flexible mechanische Eigenschaften aufweisen, wodurch die Umlaufbänder um Kurven gelenkt werden können.
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Ein Arbeiter nimmt an einem der ersten Arbeitsplätze 31 von dem ersten Umlaufband 11, welches ihm Baugruppen in dem ersten Montagezustand zuführt, eine der Baugruppen ab und montiert beispielsweise ein Bauteil an der Baugruppe. Nach der Montage legt der Arbeiter die Baugruppe auf dem zweiten Umlaufband 12 ab, welches die Baugruppen abführt.
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Der Arbeiter kann die Baugruppe direkt auf dem zweiten Umlaufband 12 ablegen. Sperrige, instabile oder empfindliche Baugruppen können hingegen auch in einem Werkstückträger transportiert werden. In diesem Fall wird der Werkstückträger beispielsweise komplett von dem ersten Umlaufband 11 entnommen und später auf dem zweiten Umlaufband 12 abgelegt. Alternativ verbleiben die Werkstückträger auf den Umlaufbändern, während nur die Baugruppen aus den Werkstückträgern entnommen werden.
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Das erste Umlaufband 11 puffert angelieferte Baugruppen in dem ersten Montagezustand durch einen umlaufenden Transport und stellt diese den ersten Arbeitsplätzen 31 zur Entnahme bereit. Auch die weiteren Umlaufbänder dienen jeweils als Pufferglied für die Baugruppen in dem jeweiligen Montagezustand.
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Sobald ein Befüllungsgrad des ersten Umlaufbands 11 einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, werden ein oder mehrere Arbeitsplätze der zweiten Arbeitsplätze 32, der dritten Arbeitsplätze 33, der vierten Arbeitsplätze 34 und/oder der fünften Arbeitsplätze 35 stillgelegt, damit die jeweiligen Arbeiter zusätzliche erste Arbeitsplätze 31 in Betrieb nehmen können, wodurch der Befüllungsgrad des ersten Umlaufbands 11 verringert wird. In gleicher Weise kann die Anzahl der operativen Arbeitsplätze an den anderen Umlaufbändern jederzeit flexibel an den jeweiligen Befüllungsgrad der Umlaufbänder angepasst werden. Der Materialfluss und die Effizienz der Montagelinie werden hierdurch deutlich verbessert. Zugleich gestalten sich die Arbeitsaufgaben für die einzelnen Arbeiter abwechslungsreicher.
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In einer Variante mit stärkerer Automatisierung ermittelt ein Sensor den Befüllungsgrad des ersten Umlaufbands 11. Eine Steuereinheit 11 erzeugt ein Signal, beispielsweise ein akustisches Signal, ein visuelles Signal oder ein Funksignal, sobald der Befüllungsgrad einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
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In einer besonderen Variante können autonome mobile Fertigungseinheiten vorgesehen sein, welche das Signal von der Steuereinheit empfangen, zu einem der ersten Arbeitsplätze navigieren, welcher nicht besetzt ist, eine Baugruppe von dem ersten Umlaufband 11 entnehmen und den ersten Arbeitsschritt an der Baugruppe durchführen, woraufhin sie die Baugruppe auf dem zweiten Umlaufband 12 ablegen.
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Wie bereits erläutert können Arbeiter die Aufgabe dieser autonomen mobilen Fertigungseinheiten übernehmen. Denkbar wäre jedoch auch der Einsatz von mobilen Robotern, welche über ein autonomes Fahrsystem einen der ersten Arbeitsplätze aufsuchen und über einen Roboterarm zur Entnahme und Ablage der Baugruppen und zur Durchführung des Fertigungsschrittes eingerichtet sind. Ein hierfür geeigneter mobiler Roboter ist beispielsweise bekannt aus dem Dokument „KUKA Mobile Robotik iiwa“, erhältlich im Internet am 31.07.2015 unter http://www.kuka-robotics.com/res/sps/a737ee03-5832-4c95-9d91-84e0de80c664_KUKA_KMRiiwa_DE.pdf. Dieser mobile Roboter weist ein autonomes Fahrsystem auf, auf dem ein Roboterarm montiert ist.
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In einem weniger stark automatisierten Szenario organisieren die Arbeiter durch visuelle Kontrolle des Befüllungsgrades der Umlaufbänder die Belegung der einzelnen Arbeitsplätze selbst.
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3 zeigt eine Aufsicht auf eine Montagelinie 5 mit einem ersten Umlaufband 11, einem zweiten Umlaufband 12 und einem dritten Umlaufband 13. Ferner sind in 3 erste Arbeitsplätze 31 eingezeichnet, welche Arbeitern 1 sowohl einen manuellen Zugriff auf das erstes Umlaufband 11 zur Entnahme von Baugruppen als auch einen manuellen Zugriff auf das zweite Umlaufband 12 zur Ablage der Baugruppen ermöglichen. Weiterhin sind in 3 zweite Arbeitsplätze 32 eingezeichnet, welche Arbeitern 1 sowohl einen manuellen Zugriff auf das zweite Umlaufband 12 zur Entnahme von Baugruppen als auch einen manuellen Zugriff auf das dritte Umlaufband 13 zur Ablage der Baugruppen ermöglichen. Vorteilhafterweise schließen sich an das dritte Umlaufband 13 weitere Umlaufbänder an, welche in 3 jedoch zur besseren Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet sind. In Bezug auf den Montageablauf und die Belegung der Arbeitsplätze gelten die Ausführungen zu 1 und 2 entsprechend.
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4 zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer Montagelinie in Anlehnung an die in 3 gezeigte Variante. Das zweite Umlaufband 12 ist sowohl in der Höhe als auch seitlich versetzt zu dem ersten Umlaufband 11 angeordnet. Beide Umlaufbänder sind auf einer Tischplatte 6 montiert, welche ihrerseits auf einem Gestell 4 angeordnet ist. Die Höhenversetzung vereinfacht den Zugriff auf das zweite Umlaufband 12.
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5 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Montagelinie 5 in Anlehnung an die in 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiele. Hierbei sind erneut das erste Umlaufband 11, das zweite Umlaufband 12 sowie das dritte Umlaufband 13 mit Bezugszeichen versehen. Weiterhin sind die ersten Arbeitsplätze 31 gekennzeichnet, welche sowohl einen manuellen Zugriff auf das erste Umlaufband 11 als auch auf das zweite Umlaufband 12 erlauben. Die zweiten Arbeitsplätze 32 erlauben einen manuellen Zugriff sowohl auf das zweite Umlaufband 12 als auch auf das dritte Umlaufband 13.
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Obwohl die Erfindung durch die Ausführungsbeispiele im Detail illustriert und beschrieben wurde, ist sie nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele, Varianten, Ausführungsformen und Weiterbildungen können auch frei miteinander kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://www.kuka-robotics.com/res/sps/a737ee03-5832-4c95-9d91-84e0de80c664_KUKA_KMRiiwa_DE.pdf [0042]
