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Die Erfindung betrifft ein Transportfahrzeug zum Transportieren einer Vorrichtung, ein Transportsystem und ein Fertigungssystem.
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In einem Produktionssystem, das mehrere Fertigungsanlagen und Handarbeitsplätze aufweist, in denen Werkstücke bearbeitet werden, werden die Werkstücke den Fertigungsanlagen oder den Handarbeitsplätzen auf Werkstückträgern zugeführt. Diese Werkstückträger befinden sich dann in der Regel auf einem Transfersystem, das ein angetriebenes Förderband aufweist, mit dem ein jeweiliges Werkstück von einer Fertigungsanlage zur anderen transportiert wird. Das Transfersystem transportiert dabei den Werkstückträger für ein Werkstück so genau zu einer Fertigungsanlage, dass das Werkstück unmittelbar oder aber durch eine Indexierung, z. B. von unten, bearbeitet werden kann, wobei eine bspw. positions- oder ortsbezogene Genauigkeit von einem Bruchteil eines Zentimeters oder Millimeters erreicht werden kann. Der Werkstückträger wird auf einem Rollensystem transportiert, das den Werkstückträger seitlich führt, so dass außerhalb von Führungsrollen des Rollensystems zu einem Innenbereich des Werkstückträgers mit einer Zustelleinrichtung von unten in den Werkstückträger oder durch den Werkstückträger gegriffen werden kann. Ein solches Transfersystem stellt eine starre Verkettung dar, die in dem Produktionssystem errichtet ist und, vergleichbar mit einem Schienensystem der Eisenbahn, in der Regel lange Zeit unverändert bleibt.
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Einige Transportsysteme sind oft spurgeführt, wobei für ein Transportfahrzeug Markierungen im Boden verwendet werden, wodurch eine Bewegungsmöglichkeit eines Transportfahrzeugs genauso starr wie bei dem Transfersystem ist.
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Ein Unterfahr-Transportfahrzeug kann unter einen Behälter fahren und diesen mit darin befindlichen Teilen transportieren. Ein sogenanntes Gabel-Transportfahrzeug weist wie ein Gabelstapler Gabeln auf, kann jedoch seine Aufgaben führerlos erfüllen. Transportfahrzeuge können auch als Trailer ausgebildet sein und mehrere Anhänger mit sich führen.
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Das Unterfahr-Transportfahrzeug kann prinzipiell auch einen Werkstückträger transportieren und diesen über ein Transfersystem an die Fertigungsanlage übergeben, wobei der Werkstückträger so groß sein muss, dass er über die Grundfläche des Transportfahrzeugs hinausragt und von außen über Indexbohrungen aufgenommen werden kann. Allerdings ist in diesem Fall keine Zustellung von unten möglich, ohne dass das Transportfahrzeug die Fertigungsanlage verlässt. Außerdem kann ein zu großer Werkstückträger auch bezüglich der Ergonomie kritisch sein.
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Ein Fördersystem einer Montageeinrichtung für Kraftfahrzeuge, das sich entlang einer Produktionsstraße erstreckt, ist aus der Druckschrift
DE 10 2005 062 691 A1 bekannt. Dabei ist für jedes Kraftfahrzeug eine fahrende Plattform vorgesehen, die eine Hubeinrichtung für ein Kraftfahrzeug aufweist, wobei die Hubeinrichtung in einer Vertikalprojektion neben dem Kraftfahrzeug angeordnet ist.
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Eine Fertigungsanlage zur Serienfertigung von Kraftfahrzeugen mit mehreren separaten und unverkoppelten Arbeitsstationen, an denen jeweils wenigstens ein vorbestimmter Arbeitsprozess taktfrei ausführbar ist, ist in der Druckschrift
DE 10 2013 000 569 A1 beschrieben und umfasst eine Vielzahl ungebundener erster Förderfahrzeuge, mit denen jeweils ein herzustellendes Kraftfahrzeug von einer Arbeitsstation zur nächsten transportiert werden kann, und eine übergeordnete Steuervorrichtung, mit der jedes erste Förderfahrzeug nach einer festgelegten individuellen Arbeitsfolge für das darauf transportierte herzustellende Kraftfahrzeug vorab zur nächsten hierfür vorgesehenen Arbeitsstation geleitet werden kann.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 113 729 A1 zeigt ein Transportfahrzeug zum Transportieren von Werkstücken bei einer Fertigung, mit dem ein effizienter Transport und somit eine effiziente Fertigung der Werkstücke ermöglicht wird. Das Transportfahrzeug umfasst einen Fahrwagen, mit dem das Transportfahrzeug und ein daran angeordnetes Werkstück als Ganzes bewegbar sind, und eine Werkstückaufnahmevorrichtung zur Aufnahme des Werkstücks.
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Die Druckschrift
DE 10 2008 029 421 A1 beschreibt einen Hubwagen zum Anheben und Verfahren von schweren Lasten. Dabei weist der Hubwagen ein Fahrgestell auf, an dem Räder angeordnet sind.
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Ein fahrerloses Transportfahrzeug für einen sicheren Transport schwerer Lasten ist aus der Druckschrift
DE 10 2013 020 833 A1 bekannt.
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Ein fahrerloses Transportsystem oder ein automatisch geführtes Fahrzeug sind aus der Druckschrift
DE 10 2013 002 860 A1 bekannt.
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Ein Motor-Transportwagen zur Aufnahme und zum Transport eines Motors eines Kraftfahrzeugs ist in der Druckschrift
DE 10 2008 022 556 A1 beschrieben.
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Die Druckschrift
US 2011/133419 A1 beschreibt einen Wagen zur Handhabe eines Containers. Der Wagen umfasst eine Rahmen, der zwei Seitenträger und zwei Querträger umfasst. Dabei weisen die Seitenträger und die Querträger dieselbe Höhe auf. Außerdem ist in der Mitte eines jeweiligen Seitenträgers ein Fortsatz angeordnet, auf dem wiederum eine transversale Containerführung angeordnet ist. Außerdem sind an jedem Seitenträger auch zwei laterale Containerführungen angeordnet. Beide Seitenträger sind durch C-förmige Trageoberflächen miteinander verbunden.
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Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, ein Transportfahrzeug derart auszugestalten, dass es flexibler eingesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit einem Transportfahrzeug, einem Transportsystem und einem Fertigungssystem mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen des Transportfahrzeugs, des Transportsystems und des Fertigungssystems gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
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Das erfindungsgemäße Transportfahrzeug ist zum Transportieren mindestens einer Vorrichtung ausgebildet und umfasst einen viereckigen Rahmen bzw. eine Zarge mit vier Rahmensegmenten als Seiten, wobei zwei mechanisch aktive Rahmensegmente, die zueinander parallel angeordnet sind, und zwei mechanisch passive Rahmensegmente, die zueinander parallel angeordnet sind, vorgesehen sind. Dabei weist jeweils ein mechanisch aktives Rahmensegment oben einen Kopfbereich und unten einen Fußbereich auf, die voneinander beabstandet und/oder getrennt sind. Jedes mechanisch aktive Rahmensegment ist an Außenseiten des Kopfbereichs mit jeweils einem mechanisch passiven Rahmensegment, das eine geringere Höhe als das mechanisch aktive Rahmensegment aufweist, verbunden. An einer Unterkante des Fußbereichs jedes mechanisch aktiven Rahmensegments sind Räder zum Fortbewegen des Transportfahrzeugs angeordnet, wobei die Rahmensegmente eine Ausnehmung bzw. ein Loch zur Aufnahme der mindestens einen Vorrichtung umschließen.
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In der Regel ist jedes mechanisch aktive Rahmensegment lediglich an den Außenseiten des Kopfbereichs mit jeweils einem mechanisch passiven Rahmensegment verbunden. Die beiden mechanisch passiven Rahmensegmente sind lediglich über die beiden aktiven Rahmensegmente miteinander verbunden.
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Somit ergibt sich u. a. genug Platz zur Aufnahme der mindestens einen Vorrichtung in der von den Rahmensegmenten begrenzten Aufnahme, die von unterschiedlichen Positionen leicht zugänglich ist.
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In Ausgestaltung weist ein Kopfbereich jeweils eines mechanisch aktiven Rahmensegments dieselbe Höhe wie jeweils ein mechanisch passives Rahmensegment auf, wobei diese Höhe geringer als die beschriebene gesamte Höhe des jeweiligen mechanisch aktiven Rahmensegments ist. Zwischen dem Kopfbereich und dem Fußbereich des mechanisch aktiven Rahmensegments kann sich ein Zwischenbereich befinden. In Ausgestaltung ist es möglich, dass der Fußbereich lediglich die Unterkante umfasst.
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Der Rahmen des Transportfahrzeugs kann quadratisch oder rechteckig, ausgebildet sein.
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Weiterhin ist es möglich, dass jedes mechanisch aktive und jedes mechanisch passive Rahmensegment durch eine Außenwand begrenzt ist, wobei Außenkanten einer jeweiligen Außenwand eine Höhe sowie eine Breite und eine Länge eines jeweiligen Rahmensegments definieren.
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Es ist zumindest vorgesehen, dass mindestens ein mechanisch aktives Rahmensegment als mindestens eine Komponente mindestens ein Steuergerät zum automatischen Steuern einer Bewegung des Transportfahrzeugs, mindestens einen Sensor zum automatischen Erfassen einer Umgebung des Transportfahrzeugs, mindestens ein Kommunikationsmodul zum automatischen Kommunizieren mit mindestens einer weiteren Einrichtung, bspw. einem anderen Transportfahrzeug, über elektromagnetische Wellen, mindestens ein Navigationsmodul zum Erfassen eines Orts bzw. einer Position des Transportfahrzeugs, mindestens eine Energiequelle, mindestens ein Antriebsaggregat zum Antreiben mindestens eines Rads und/oder mindestens ein Antriebsübertragungsmodul, das das mindestens eine Antriebsaggregat und das mindestens eine Rad verbindet, aufweist.
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Es ist optional auch möglich, dass mindestens ein mechanisch passives Rahmensegment als mindestens eine Komponente mindestens ein Steuergerät zum automatischen Steuern einer Bewegung des Transportfahrzeugs, mindestens einen Sensor zum automatischen Erfassen einer Umgebung des Transportfahrzeugs, mindestens ein Kommunikationsmodul zum automatischen Kommunizieren mit mindestens einer weiteren Einrichtung, bspw. einem anderen Transportfahrzeug, über elektromagnetische Wellen, mindestens ein Navigationsmodul zum Erfassen eines Orts bzw. einer Position des Transportfahrzeugs und/oder mindestens eine Energiequelle aufweist.
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Die Außenwandung mindestens eines Rahmensegments umschließt einen Innenraum in dem die mindestens eine jeweils genannte und/oder vorgesehene Komponente angeordnet ist.
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Mit dem Transportfahrzeug ist eine als Werkstückträger ausgebildete Vorrichtung zur Aufnahme mindestens eines Werkstücks transportierbar.
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Das erfindungsgemäße Transportsystem umfasst mindestens ein voranstehend vorgestelltes Transportfahrzeug das dazu ausgebildet ist, mindestens eine Vorrichtung automatisch von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort zu transportieren.
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Das erfindungsgemäße Fertigungssystem umfasst mindestens ein voranstehend vorgestelltes Transportfahrzeug und mindestens eine Fertigungsanlage, in der Regel mehrere Fertigungsanlagen, wobei das mindestens eine Transportfahrzeug dazu ausgebildet ist, mindestens eine Vorrichtung zu der mindestens einen Fertigungsanlage zu transportieren. Dabei kann das mindestens eine Transportfahrzeug die mindestens eine Vorrichtung auch zwischen zwei Fertigungsanlagen transportieren. Dieses Fertigungssystem ist zum Herstellen mindestens eines Kraftfahrzeugs aus mehreren Werkstücken ausgebildet, wobei die Werkstücke mit dem mindestens einen Transportfahrzeug transportierbar sind.
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Das automatische bzw. selbstständige und somit fahrerlose Transportfahrzeug weist in Ausgestaltung eine Aufnahme für einen Werkstückträger auf. Dabei bleibt die innere Ausnehmung, die von dem Rahmen umschlossen und/oder begrenzt ist, und somit ein innerer Bereich des Transportfahrzeugs frei. Eine Steuerung, eine Navigation, ein Antrieb und eine Energieversorgung, bspw. Batterien, des Transportfahrzeugs sind in die Rahmensegmente und somit in Außenbereiche des Transportfahrzeugs verlagert. Dabei umfasst das Transportfahrzeug den üblicherweise rechteckigen Rahmen mit den Rahmensegmenten, der mindestens eine jeweilige Größe des zu transportierenden Werkstückträgers aufweist. Der Rahmen ist von den mechanisch aktiven Rahmensegmenten, die seitliche Unterbauten bilden, gestützt, wobei jeweils an dem Fußbereich bzw. einem Unterbau des Transportfahrzeugs Räder angeordnet sind.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ausgestaltung und somit Form des Transportfahrzeugs ergibt sich gegenüber dem Stand der Technik bspw., dass es in eine Fertigungsanlage einfahren und jederzeit unter dem Werkstückträger verbleiben kann.
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Der Werkstückträger kann durch Pins in der Fertigungsanlage indexiert werden, so dass der Werkstückträger eine erhöhte Genauigkeitsanforderung erfüllt. Dies betrifft als Maßnahmen zur Fertigung z. B. einen Einpressvorgang, eine Zustellung eines Gegendrucks von unten oder eine Abstützung eines Drehmoments, die mit dem Transportfahrzeug problemlos realisierbar sind. Somit ist keine Übergabe an ein Transfersystem einer Fertigungsanlage erforderlich. Außerdem können der Werkstückträger und das Transportfahrzeug von einem Beginn bis zu einem Ende eines Fertigungsvorgangs miteinander verbunden sein und müssen nicht mehr voneinander getrennt werden. Damit kann auch die Beschreibung des Werkstückträgers mit elektronischen Daten entfallen, da diese Aufgabe von der Steuereinheit des Transportfahrzeugs übernommen wird.
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Das Transportsystem ist bspw. als autonomes Unterflurfahrzeug ausgebildet und/oder zu bezeichnen, bei dem die mittlere Ausnehmung frei ist, so dass auch eine Zugänglichkeit von unten gegeben ist. Dabei kann bspw. auf weitere Verbindungselemente, bspw. Querbalken, zwischen den Rahmensegmenten verzichtet werden, wobei über eine gesamte axiale Länge des Transportfahrzeugs eine Zugänglichkeit möglich ist, wodurch eine Flexibilität des Transportfahrzeugs erhöht wird.
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Bei dem vorgestellten fahrerlosen Transportsystem werden durch das Fertigungssystem fahrerlose Transportfahrzeuge gefahren, die über eine zentrale Steuerung und/oder durch Steuergeräte geführt werden. Transportfahrzeuge des fahrerlosen Transportsystems sind mit einer freien Navigation ausgestattet, wobei sich ein Transportfahrzeug anhand von Orientierungspunkten in einer Produktionshalle, durch Nutzung eines Positionierungssystems (GPS) oder einer funkgestützten Internetverbindung (WLAN) im Raum orten kann. Außerdem ist es möglich, Hindernisse sensorisch zu erkennen. Das Transportfahrzeug kann situativ von einem Ort A zu einem Ort B fahren. Derartige Transportfahrzeuge sind zur Durchführung von Logistikaufgaben, bspw. für einen Transport von Teilen zwischen zwei Orten, ausgebildet.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
- 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für ein Transfersystem aus dem Stand der Technik.
- 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für ein Transportfahrzeug aus dem Stand der Technik.
- 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transportfahrzeugs.
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Das in 1 schematisch dargestellte und aus dem Stand der Technik bekannte Transfersystem 2 umfasst ein Rollensystem 4 mit mehreren zueinander parallel angeordneten Führungsrollen und Beinen 5, das hier neben einer Fertigungsanlage 6 angeordnet ist. Auf dem Rollensystem 4 können mehrere Werkstückträger 8 zu der Fertigungsanlage 6 transportiert werden, was in 1 durch einen Pfeil 10 angedeutet ist. Dabei ist auf jeweils einem Werkstückträger 8 ein Werkstück 12 transportierbar. An einer Unterseite des Rollensystems 4 sind im Bereich der Fertigungsanlage 6 zwei Indexzuführungen 14 angeordnet.
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Das aus dem Stand der Technik bekannte Transportfahrzeug 16, das hier als Unterfahr-Transportfahrzeug ausgebildet ist, ist in 2a von der Seite und in 2b von oben schematisch dargestellt. Dabei umfasst das Transportfahrzeug 16 einen quaderförmigen Kasten 18, in dem Geräte zum Antreiben oder Steuern des Transportfahrzeugs 16 angeordnet sind. Weiterhin bietet der Kasten 18 eine Möglichkeit zur Aufnahme eines Werkstücks. An einer Unterseite des Kastens 18 sind hier Räder 20 angeordnet.
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Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transportfahrzeugs 22 ist in 3a von der Seite, in 3b von oben und in 3c von vorne bzw. von hinten schematisch dargestellt. Dabei umfasst das Transportfahrzeug 22 einen rechteckigen Rahmen 24, der eine Ausnehmung 26 zur Aufnahme einer Vorrichtung, bspw. eines Werkstückträgers, umschließt. Der Rahmen 24 umfasst hier vier Rahmensegmente 28a, 28b, 30a, 30b, wobei hier definitionsgemäß zwei mechanisch aktive Rahmensegmente 28a, 28b zueinander parallel angeordnet sind. Zwei definitionsgemäß mechanisch passive Rahmensegmente 30a, 30b sind hier ebenfalls zueinander parallel angeordnet. Dabei ist vorgesehen, dass jeweils ein passives Rahmensegment 30a, die beiden aktiven Rahmensegmente 28a, 28b verbindet. Entsprechend verbindet jeweils ein aktives Rahmensegment 28a, 28b die beiden passiven Rahmensegmente 30a, 30b. Außerdem sind an einer Unterseite jeweils eines aktiven Rahmensegments 28a, 28b zwei Räder 32a, 32b, 32c angeordnet, so dass das Transportfahrzeug 24 insgesamt vier derartige Räder 32a, 32b, 32c aufweist, von denen in den 3a bis 3c jedoch lediglich drei dargestellt sind.
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Hierbei sind lediglich in den aktiven Rahmensegmenten 28a, 28b Komponenten angeordnet, die für eine bspw. sensorische Orientierung des Transportfahrzeugs 2 in einer Umgebung, zur Steuerung einer Bewegung des Transportfahrzeugs 2 sowie zum Antreiben der Räder 32a, 32b, 32c ausgebildet sind.
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Jedes mechanisch aktive Rahmensegment 28a, 28b weist oben einen Kopfbereich und unten einen davon getrennten Fußbereich auf, an dessen Unterkante die Räder 32a, 32b, 32c angeordnet sind, die lediglich durch Komponenten eines mechanisch aktiven Rahmensegments 28a, 28b angetrieben werden können. Eine Höhe jedes mechanisch aktiven Rahmensegments 28a, 28b erstreckt sind von einer Oberkante, die den Kopfbereich begrenzt, bis zu der Unterkante.
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Im Vergleich hierzu weist jeweils ein mechanisch passives Rahmensegment 30a, 30b, wie in 3c erkennbar, eine geringere Höhe auf, die maximal eine Höhe eines Kopfbereichs eines mechanisch aktiven Rahmensegments 28a, 28b entspricht, wobei jeweils ein mechanisch aktives Rahmensegment 28a, 28b hier lediglich an einer Außenseite seines Kopfbereichs mit mechanisch passiven Rahmensegmenten 30a, 30b verbunden ist.
