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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Fertigungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In der Serienproduktion von Erzeugnissen werden regelmäßig Werkstücke, Baugruppen und Zuführteile in Fertigungslinien schrittweise bearbeitet und montiert, bis das geplante Produkt erstellt ist. Die Bearbeitung erfolgt in Prozessschritten, die an unterschiedlichen Prozessstationen ausgeführt werden. Insbesondere bilden Handhabungs- und Transportabläufe in einer Fertigungslinie das Rückgrat des Teileflusses und entscheiden über die Wirtschaftlichkeit eines Fertigungsprozesses.
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Die Druckschrift
DE 19 50 44 57 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine modulare Fließfertigungsanlage mit Transportmitteln zum Transport von Teilen beziehungsweise Baugruppen aufnehmenden Werkstückträgern und mit in Förderrichtung hintereinander angeordneten Bearbeitungsstationen, bei der die Transportmittel eine Hauptumlaufbahn aus hintereinander angeordneten Hauptumlaufbahnabschnitten und davon abzweigbare Nebenbahnabschnitte aufweisen und die Nebenbahnabschnitte jeweils eine quer zur Hauptumlaufbahn verlaufende Ausschleusestrecke und Einschleusestrecke besitzen. Zwischen Ausschleusestrecke und Einschleusestrecke ist eine in Förderrichtung der Hauptumlaufbahn verlaufende Nebentransportstrecke angeordnet, wobei die Einschleusestrecke und die Ausschleusestrecke gegenläufige Förderrichtungen haben und die Hauptumlaufbahnabschnitte und/oder die Nebenbahnabschnitte mindestens eine Bearbeitungsstation aufnehmen. Die Ausschleusestrecke ist als ein Ausschleusemodul und die Einschleusestrecke ist als ein Einschleusemodul ausgebildet, welche jeweils zwischen zwei hintereinander angeordneten Hauptumlaufbahnabschnitten einkoppelbar sind. Die Nebentransportstrecke ist als mindestens ein zwischen das Ausschleusemodul und das Einschleusemodul einsetzbares Stationsmodul ausgeführt.
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Offenbarung der Erfindung:
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Im Rahmen der Erfindung wird eine Fertigungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß wird eine Fertigungsanlage zur Herstellung und/oder zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere von handtellergroßen Bauteilen wie zum Beispiel elektronischen, mechanischen, elektromechanischen und/oder pneumatischen Bauteilen vorgeschlagen. Vorzugsweise ist die Fertigungsanlage als eine Fertigungslinie ausgebildet und/oder Teil einer Fertigungslinie. Die Fertigungsanlage ist beispielsweise in einer Halle oder Fabrik angeordnet. Die Fertigungsanlage ist vorzugsweise als ein Prozesspool betreibbar, in dem Werkstücke in individueller, frei konfigurierbarer Prozessfolge zu Prozessstationen gebracht werden.
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Die Fertigungsanlage weist mindestens eine Auswerteeinheit und mindestens ein Roboterfahrzeug auf. Vorzugsweise umfasst das mindestens eine Roboterfahrzeug die Auswerteeinheit. Weist die Fertigungsanlage mehr als ein Roboterfahrzeug auf, so umfasst insbesondere jedes dieser Roboterfahrzeuge eine Auswerteeinheit.
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Die Fertigungsanlage weist eine Fahrbahn auf, wobei die Fahrbahn eine Mehrzahl modularer Fahrbahnelemente umfasst. Insbesondere wird unter modular verstanden, dass die Fahrbahn in Fahrbahnelemente aufgeteilt ist, die als Module, Komponenten, Bauelemente oder Bausteine bezeichnet werden, wobei die Module beispielsweise zusammengefügt werden können oder über Schnittstellen interagieren können. Mindestens zwei der Fahrbahnelemente bilden einen Fahrbahnabschnitt der Fahrbahn. Insbesondere umfasst die Fahrbahn eine beliebige Anzahl n an Fahrbahnelementen wie zum Beispiel 2 < n < 100, wobei alle n Fahrbahnelemente zusammen die Fahrbahn bilden. Insbesondere ist die Fahrbahn ausgebildet, Fertigungsstationen, Prozessstationen und/oder logistisch wichtige Punkte der Fertigungsanlage und/oder der Fertigungslinie miteinander zu verbinden. Die Fahrbahnelemente sind vorzugsweise als passive Fahrbahnelemente ausgebildet. Beispielsweise sind die passiven Fahrbahnelemente rein mechanische Elemente ohne elektrische Funktion, wie zum Beispiel ebene Platten aus Metall oder Kunststoff. Insbesondere sind die Fahrbahnelemente ausgebildet, eine Last von mehr als 0,1 Kilogramm, im Speziellen von mehr als 5 Kilogramm, zu tragen, wobei die tragbare Last der Fahrbahnelemente vorzugsweise geringer als 100 Kilogramm und im Speziellen geringer als 30 Kilogramm ist.
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Insbesondere umfassen die Fahrbahnelemente Geraden- und Kurvenstücke, welche gekrümmt und/oder eben ausgebildet sind. Im Speziellen sind die Fahrbahnelemente als Abzweigungen, Kreuzungen, Wendestellen, Kreisverkehre, Abhang/Steigung, Brücke oder Flächenelement ausgebildet. Beispielsweise sind die Fahrbahnelemente als Tunnel ausgebildet, wobei der Tunnel mit Druck beaufschlagt sein kann, um das Eindringen von Verschmutzungen zu vermeiden.
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Vorzugsweise ist die Breite eines Fahrbahnelements so gewählt, dass ein Roboterfahrzeug darauf anordenbar und/oder in Längserstreckung des Fahrbahnelementes bewegbar ist. Insbesondere ist die Breite der Fahrbahn so gewählt, dass mindestens zwei Roboterfahrzeuge nebeneinander anordenbar sind, wobei beide in Längserstreckung des Fahrbahnelementes bewegbar sind ohne sich gegenseitig zu behindern. Mit der Fahrbahn sind insbesondere räumlich weit entfernte logistische Punkte miteinander verbindbar. Beispielsweise sind zwei unterschiedliche Fertigungslinien, größere abgesetzte Fertigungsstationen, wie zum Beispiel ein Durchlaufofen oder ein Vorratslager, welches an die Fertigungslinie angebunden werden soll, verbindbar. Die Fahrbahnoberfläche ist vorzugsweise schmutzabweisend und/oder leicht zu reinigen. Insbesondere bietet die Oberfläche der Fahrbahn eine hohe Haftreibung für die Roboterfahrzeuge, beispielsweise mit einem Haftreibungskoeffizienten größer als 0,4 und insbesondere größer als 0,7. Vorzugsweise sind die Fahrbahnelemente und/oder die Fahrbahn aus perforiertem Material, wie zum Beispiel einem Lochblech oder einem Metallgitter, damit beispielsweise Staub nach unten entweichen kann.
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Die Fahrbahn weist optische Markierungen auf, wobei die optischen Markierungen Positionsinformationen umfassen, wie zum Beispiel ihre Position und/oder ihre Koordinaten innerhalb der Fertigungsanlage und/oder des Fahrbahnelements. Vorzugsweise ist die Positionsinformation in den optischen Markierungen codiert. Besonders bevorzugt ist, dass die Fahrbahn optische Markierungen nur abschnittsweise umfasst, wie zum Beispiel an logistisch wichtigen Punkten. Alternativ umfasst die gesamte Fahrbahn optische Markierungen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung umfassen die Fahrbahnelemente die optischen Markierungen. Alternativ sind die optischen Markierungen erst im Nachhinein auf die Fahrbahn aufgebracht, nachdem die Fahrbahnelemente zur Fahrbahn zusammengefügt wurden. Alternativ und/oder ergänzend sind optische Markierungen neben und/oder über der Fahrbahn angeordnet.
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Das mindestens eine Roboterfahrzeug ist verfahrbar auf der Fahrbahn. Insbesondere ist das mindestens eine Roboterfahrzeug frei beweglich auf der Fahrbahn. Alternativ und/oder ergänzend ist das Roboterfahrzeug weggebunden auf der Fahrbahn beweglich, wobei die Fahrbahn integrierte Elemente zur mechanischen oder elektronischen Spurführung umfasst, wie beispielsweise Führungsnuten oder Fahrdrähte.
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Insbesondere sind die Roboterfahrzeuge ausgebildet, Transport- und/oder Handhabungsaufgaben an einem Werkstück und/oder einem Gegenstand durchzuführen. Beispielsweise sind die Transport- und Handhabungsaufgaben eine Weitergabe, ein Umsetzen oder ein Umorientieren von Bauteilen und/oder Gegenständen. Insbesondere sind die Transport- und Handhabungsaufgaben ein Fördern von Teilen aus einem Vorrat und/oder das Ablegen bearbeiteter Teile in ein Gebinde. Vorzugsweise weist das Roboterfahrzeug Handhabungsmodule zur Durchführung der Handhabungsaufgaben auf.
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Das mindestens eine Roboterfahrzeug umfasst eine optische Sensoreinheit zum Erfassen mindestens einer optischen Markierung als Positionsdaten. Vorzugsweise ist die optische Sensoreinheit als eine Kamera ausgebildet, wobei die Kamera mindestens ein Bild der mindestens einen optischen Markierung aufnimmt und ausgebildet ist, auf Basis des mindestens einen aufgenommenen Bildes die Positionsdaten zu bestimmen. Insbesondere ist die optische Sensoreinheit im Roboterfahrzeug so angeordnet, dass die Aufnahmerichtung der optischen Sensoreinheit auf die Fahrbahn mit den optischen Markierungen gerichtet ist. Insbesondere ist die optische Sensoreinheit im Boden des Roboterfahrzeuges angeordnet. Die optische Sensoreinheit ist vorzugsweise ausgebildet, die Positionsdaten der mindestens einen Auswerteeinheit bereitzustellen. Insbesondere ist die optische Sensoreinheit datentechnisch mit der Auswerteeinheit verbunden, wobei die datentechnische Verbindung als eine kabelgebundene Verbindung oder als eine Funkverbindung ausgebildet sein kann.
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Die Auswerteeinheit ist ausgebildet, die Position und/oder die Lage des mindestens einen Roboterfahrzeugs auf der Fahrbahn und/oder in der Fertigungsanlage auf Basis der Positionsdaten zu bestimmen. Insbesondere ist die Auswerteeinheit ausgebildet, die Lage und/oder Position des Roboterfahrzeugs in bis zu sechs Freiheitsgraden zu bestimmen. Die Auswerteeinheit ist vorzugsweise ausgebildet, die Position des Roboterfahrzeugs auf mindestens eine Genauigkeit zu bestimmen, wie sie in üblichen Fertigungs- und Produktionsanlagen nötig ist, insbesondere auf eine Genauigkeit von besser als 1 Millimeter zu bestimmen. Insbesondere ist das Roboterfahrzeug ausgebildet, auf Basis der Positionsdaten und der durch die Auswerteeinheit bestimmten Position und/oder Lage eine Navigation zu einem bestimmten Ort durchzuführen.
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Es wird somit insbesondere eine Fertigungsanlage mit einem Fahrbahnsystem vorgeschlagen, welches alle Fertigungsstationen und gegebenenfalls weitere logistische Punkte einer Fertigungslinie miteinander verbindet, sodass Roboterfahrzeuge, welche sich auf der Fahrbahn bewegen, auf flexible Weise die meisten Transport- und Handhabungsdienste in der Linie und in den Stationen ausführen können.
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Es ist eine Überlegung der Erfindung, eine Fertigungsanlage bereitzustellen, welche die Mängel heutiger Produktionslinien behebt, wie beispielsweise die Komplexität von Produktionslinien aufgrund des Einsatzes einer Vielzahl von spezifischen Lösungen bei Handhabungs- und Transportsystemen zu reduzieren, die niedrige Verfügbarkeit einer Fertigungslinie durch eine Vielzahl von ausfallkritischen Handhabungs- und Transportkomponenten zu verbessern, lange Planungsvorläufe für die Einrichtung von Handhabungs- und Transfersystemen zu reduzieren sowie die geringe Stückzahlflexibilität, die geringe Produkt- und Variantenflexibilität zu erhöhen.
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Insbesondere wird so das Problem reduziert, dass Produktänderungen oder neue Varianten von Produkten, die nach Inbetriebnahme einer Linie realisiert werden sollen, nur nach einem sehr aufwendigen Umbau möglich sind.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfassen die modularen Fahrbahnelemente jeweils mindestens eine Fahrbahnschnittstelle und mindestens eine Fahrbahngegenschnittstelle zum reversiblen Koppeln und/oder Verbinden der Fahrbahnelemente zur Fahrbahn. Insbesondere sind die Fahrbahnschnittstelle und die Fahrbahngegenschnittstelle als mechanische, elektrische, elektromechanische und/oder datentechnische Schnittstelle ausgebildet. Beispielsweise sind Fahrbahnschnittstelle und Fahrbahngegenschnittstelle als eine Schnappschnittstelle ausgebildet. In einer einfachen Ausführung der Fahrbahnschnittstelle und Fahrbahngegenschnittstelle umfassen die Fahrbahnelemente Abschlusskanten, welche formschlüssig zur Kopplung mit einem anderen Fahrbahnelement aneinanderstoßen. Alternativ oder ergänzend sind Fahrbahnschnittstelle und Fahrbahngegenschnittstelle als eine Steckverbindung ausgebildet. Insbesondere umfasst ein Fahrbahnelement so viele Fahrbahnschnittstellen und/oder Fahrbahngegenschnittstellen, wie das Fahrbahnelement in der Fahrbahn mit anderen Fahrbahnelementen in Kontakt steht, beispielsweise umfasst eine T-Kreuzung jeweils drei Fahrbahnschnittstellen und drei Gegenfahrbahnschnittstellen. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine rekonfigurierbare Fahrbahn aus modularen Fahrbahnelementen bereitzustellen, welche jederzeit in unterschiedlicher Form gekoppelt und/oder entkoppelt und neu zusammengesetzt werden können.
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In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Fertigungsanlage mindestens ein Fahrbahnelement, welches als ein aktives Fahrbahnelement mit Aktorik und/oder Sensorik ausgebildet ist. Insbesondere besitzen aktive Fahrbahnelemente elektrische Funktionen, wie zum Beispiel Sensoren, Aktoren, eingebettete Steuerungen und/oder Kommunikationsmittel, sodass Zustandsinformationen an eine übergeordnete Steuerung übertragbar sind und die aktiven Fahrbahnelemente Steuerbefehle von dieser erhalten können. Eine mögliche Ausgestaltung eines aktiven Fahrbahnelements ist ein Fahrzeuglift, welcher ein Roboterfahrzeug von einer höhergelegenen Ebene der Fahrbahn zu einer tiefergelegenen Ebene und/oder umgekehrt fahren kann. Weitere aktive Fahrbahnelemente sind Klappbrücken, Wendeteller, Transporter oder Fähren. Vorzugsweise sind die aktiven Fahrbahnelemente ausgebildet, datentechnisch mit dem Roboterfahrzeug zu kommunizieren, beispielsweise kann ein Roboterfahrzeug ausgebildet sein, seine Anwesenheit auf oder in einem aktiven Fahrbahnelement dem jeweiligen aktiven Fahrbahnelement mitzuteilen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Fertigungsanlage mindestens zwei Prozessstationen, wobei die Fahrbahn die mindestens zwei Prozessstationen verbindet. Insbesondere sind die Prozessstationen als Produktionsanlagen ausgebildet, welche beispielsweise Produktionsprozesse durchführen. Beispielsweise sind die Prozessstationen als Bohrstationen, Frässtationen oder Lötstationen ausgebildet. Alternativ und/oder ergänzend sind Prozessstationen Tischflächen von Handarbeitsplätzen. Insbesondere werden von der Fahrbahn alle Prozessstationen einer Fertigungsanlage miteinander verbunden. Die Verbindung der Prozessstationen ist vorzugsweise prozessschrittunabhängig.
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In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung umfassen die mindestens zwei Prozessstationen jeweils eine Schnittstelle und mindestens zwei Fahrbahnelemente umfassen eine Gegenschnittstelle, wobei die Fahrbahnelemente mit der Gegenschnittstelle an der Schnittstelle der Prozessstationen koppelbar sind. Vorzugsweise sind Schnittstelle und Gegenschnittstelle als eine mechanische Schnittstelle und/oder als eine datentechnische Schnittstelle ausgebildet. Vorzugsweise weist die Prozessstation eine Prozessschnittstelle auf und das Roboterfahrzeug eine Prozessgegenschnittstelle auf, wobei das Roboterfahrzeug mit der Prozessschnittstelle der Prozessstation an die Prozessschnittstelle koppelbar ist. Das Roboterfahrzeug ist vorzugsweise ausgebildet, datentechnisch über die Prozessschnittstelle und Prozessgegenschnittstelle mit der Prozessstation zu kommunizieren. Beispielsweise kann ein Roboterfahrzeug ausgebildet sein, über die Prozessschnittstelle und/oder die Prozessgegenschnittstelle einen Prozess der Prozessstation zu starten und/oder zu stoppen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verbindet die Fahrbahn mindestens zwei Prozessstationen unterschiedlicher Arbeitshöhe. Die Arbeitshöhe, insbesondere definiert als die Transporthöhe eines Werkstückes über dem Boden, ist vorzugsweise größer als 0,8 Meter und/oder maximal 1,5 Meter. Die Verbindung von Prozessstationen unterschiedlicher Höhe ermöglicht es beispielsweise, einen Tischarbeitsplatz, ein Regal und/oder eine Werkstückführung kurz oberhalb dem Boden zu ermöglichen. Es ist eine Überlegung der Erfindung, dass die begrenzte Arbeitshöhe zwischen 0,8 Meter und 1,5 Meter über dem Boden eine sichere Kollaboration von Mensch und Roboterfahrzeug ermöglicht, da potentiell gefährdete Bereiche eines Menschen, wie zum Beispiel Kopf und Kehlkopf, in stehender Arbeitshaltung des Menschen nicht auf Roboterfahrzeughöhe liegen.
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Insbesondere weisen die Roboterfahrzeuge ein Fahrzeuggewicht von weniger als 10 Kilogramm auf und/oder die Geschwindigkeit der Roboterfahrzeuge ist auf eine Geschwindigkeit von weniger als 15 Kilometer pro Stunde begrenzt, sodass auch hierdurch eine sichere Mensch-Roboterfahrzeug-Interaktion möglich ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Fertigungsanlage eine Prozessplanungseinheit zur Steuerung und/oder zur Einsatzplanung der Roboterfahrzeuge und/oder der Prozessstationen auf Basis der Prozessdaten. Die Prozessplanungseinheit kann zentral in der Fertigungsanlage angeordnet sein und beispielsweise als eine Rechnereinheit realisiert sein. Alternativ und/oder ergänzend ist die Prozessplanungseinheit dezentral in der Fertigungsanlage angeordnet und beispielsweise in den Roboterfahrzeugen integriert. Die dezentralen Prozessplanungseinheiten in den Roboterfahrzeugen sind als Rechnereinheit und/oder Mikrochip ausgebildet. Die Prozessplanungseinheit ist ausgebildet, eine schnelle Ausführung aller Dienste eines Roboterfahrzeuges und/oder einer Prozessstation zu ermöglichen. Insbesondere ist die Prozessplanungseinheit ausgebildet, die Auftragsplanung und Steuerung zur Herstellung eines Produktes, insbesondere eines individuellen Produktes, in der Fertigungsanlage durchzuführen. Vorzugsweise erfolgt die Einsatzplanung der Roboterfahrzeuge sowie die zeitliche und räumliche Synchronisation der Zusammenarbeit mehrerer Roboterfahrzeuge durch die Prozessplanungseinheit. Vorzugsweise ist die Prozessplanungseinheit zur Kommunikation mit den Prozessstationen und den Roboterfahrzeugen ausgebildet. Die Prozessplanungseinheit ist insbesondere ausgebildet, auf Basis der Positionsdaten und/oder auf Basis der optischen Markierungen das Roboterfahrzeug zu einem gewünschten Punkt in der Fertigungsanlage und/oder auf der Fahrbahn zu navigieren. In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Prozessplanungseinheit Teil der Auswerteeinheit.
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Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Fertigungsanlage mindestens eine Verkehrsflussregeleinheit umfasst. Die Verkehrsflussregeleinheit ist ausgebildet, eine Mehrzahl von Roboterfahrzeugen der Fertigungsanlage so zu steuern, dass sich die Roboterfahrzeuge gegenseitig nicht behindern und/oder unfallfrei sich auf der Fahrbahn bewegen. Die Verkehrsflussregeleinheit kann zentral beispielsweise als eine Rechnereinheit ausgebildet sein oder dezentral ausgebildet sein und beispielsweise in den Roboterfahrzeugen als eine Rechnereinheit und/oder als ein Mikrochip integriert sein. Insbesondere ist die Verkehrsflussregeleinheit ausgebildet, eine zeitoptimale und kollisionsfreie Verkehrssteuerung der Roboterfahrzeuge zu realisieren. Es ist auch möglich, dass die Verkehrsflussregeleinheit weitere zentrale Dienste zur Aufrechterhaltung des effizienten Roboterfahrzeugbetriebes umfasst, wie beispielsweise die Behandlung von Störfällen und Fehlerfällen der Roboterfahrzeuge, die Organisation von Reinigungsdiensten für die Fahrbahn und die Infrastruktur der Fertigungsanlage sowie die Organisation eines Abschleppdienstes für defekte Fahrzeuge und die Bereitstellung von Ersatzfahrzeugen. Ferner ist es möglich, dass die Roboterfahrzeuge als Teil der Verkehrsflussregeleinheit ein Regelwerk integriert haben, welches durch Selbstorganisation der Roboterfahrzeuge einen reibungslosen Verkehrsfluss der mehreren Roboterfahrzeuge ermöglicht. Beispielsweise sind zur Implementierung des Regelwerkes in den Fahrbahnelementen Informationsträger integriert, die beispielsweise als digitale Verkehrsschilder ausgebildet sind und die über Sensoren oder Kommunikationsmittel von den Roboterfahrzeugen auslesbar sind.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Fertigungsanlage mindestens ein Fahrbahnelement, welches als eine Servicefläche ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Servicefläche so in der Fertigungsanlage angeordnet, dass auf der Servicefläche befindliche Roboterfahrzeuge den Verkehrsfluss von Roboterfahrzeugen, die in der Produktion und/oder in einem Prozess in der Fertigungsanlage beteiligt sind, nicht stören. Beispielsweise sind die Serviceflächen dazu seitlich von der Fahrbahn angeordnet, aber dennoch mit der Fahrbahn so verbunden, dass ein Roboterfahrzeug von der Fahrbahn auf die Servicefläche wechseln kann. Eine weitere Ausgestaltung ist es, die Servicefläche in einer anderen Ebene zu realisieren, wie beispielsweise ein Stockwerk höher oder tiefer als die Ebene in der die Prozessstationen angeordnet sind, wobei zwischen den Ebenen mittels eines Liftes gewechselt werden kann.
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In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Servicefläche als eine Aufladefläche zum elektrischen Laden des elektrischen Energiespeichers des mindestens einen Roboterfahrzeuges ausgebildet. Die Aufladefläche umfasst dazu beispielsweise elektrische Kontakte, wobei ein Roboterfahrzeug, welches sich auf der Aufladefläche befindet, an diese elektrischen Kontakte koppelbar ist und der elektrische Energiespeicher eines Roboterfahrzeuges damit aufgeladen werden kann. Alternativ und/oder ergänzend umfasst die Aufladefläche induktive Ladeschnittstellen, welche eine induktive Ladung des elektrischen Energiespeichers der Roboterfahrzeuge ermöglichen. Ebenso ist es möglich, dass die Servicefläche und/oder die Aufladefläche einen Bereich zum Wechsel von Roboterfahrzeugakkus aufweist.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Servicefläche als eine Abschleppfläche ausgebildet und die Fertigungsanlage umfasst mindestens ein Abschlepproboterfahrzeug. Das Abschlepproboterfahrzeug ist ausgebildet, defekte Roboterfahrzeuge der Fertigungsanlage zur Abschleppfläche abzuschleppen. Insbesondere ist die Verkehrsflussregeleinheit ausgebildet, permanent die Zustände der Roboterfahrzeuge in der Fertigungsanlage abzufragen und bei Detektion eines Fehlerzustandes eines Roboterfahrzeuges ein Abschlepproboterfahrzeug zum Abschleppen des defekten Roboterfahrzeuges loszuschicken. Insbesondere ist die Verkehrsflussregeleinheit ausgebildet, die letzte Position des defekten Roboterfahrzeuges zu detektieren und diese dem Abschlepproboterfahrzeug bereitzustellen. Vorzugsweise ist die Verkehrsflussregeleinheit dazu ausgebildet, ein weiteres Roboterfahrzeug loszuschicken, welches ein abgeschlepptes Roboterfahrzeug im Schwarm der Roboterfahrzeuge der Fertigungsanlage ersetzt. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, einen selbstheilenden Schwarm von Roboterfahrzeugen bereitzustellen. Da defekte Roboterfahrzeuge des Schwarms sofort außer Betrieb genommen werden und durch Reserveroboterfahrzeuge ersetzt werden, hat der Schwarm insgesamt eine höhere Verfügbarkeit als die einzelnen Mitglieder des Roboterschwarmes.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Fertigungsanlage ein Erkundungsroboterfahrzeug zur Bestimmung der Planimetrie und/oder der Topologie der Fahrbahn. Insbesondere ist das Erkundungsroboterfahrzeug ausgebildet, die Fahrbahn der Fertigungsanlage abzufahren und dabei die Positionsdaten und/oder die Koordinaten der Positionen der Auswerteeinheit der Fertigungsanlage bereitzustellen. Diese durch das Erkundungsfahrzeug bereitgestellte Karte der Fahrbahntopologie bilden die Basis für die spätere Lagebestimmung der Roboterfahrzeuge.
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Es wird somit eine Fertigungsanlage bereitgestellt, welche den Vorteil aufweist, dass das Fahrbahnsystem kurzzeitig und einfach an geänderte Bedarfe einer Produktion angepasst, erweitert und/oder rückgebaut werden kann. Rückgebaute Fahrbahnelemente können in anderen Anwendungen auf einfache Weise weiterverwendet werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1 eine Fertigungsanlage mit einer Mehrzahl an Prozessstationen;
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2 eine Detailansicht der Fahrbahn und des Roboterfahrzeuges aus 1;
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3 eine schematische Darstellung einer Fertigungsanlage mit zwei Markierungsbereichen;
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4 eine Fertigungsanlage mit einem aktiven Fahrbahnelement;
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5 einen Ausschnitt einer Fertigungsanlage mit einer Aufladefläche;
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6 eine schematische Darstellung einer Fertigungsanlage mit Markierungsbereichen und Zwischenbereichen;
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7 eine Fertigungsanlage mit Prozessstationen, Zuführmodulen und Fahrbahn;
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8a, 8b und 8c mögliche Ausgestaltungen der Prozessstationen.
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1 zeigt eine Fertigungsanlage 1 zur Bearbeitung und Produktion eines Werkstückes. Die Fertigungsanlage 1 ist vorzugsweise in einer Fabrik oder Montagehalle angeordnet. Die Fertigungsanlage 1 umfasst mehrere Prozessstationen PS, in diesem Beispiel fünf Prozessstationen PS1–PS5. Die Prozessstationen PS1–PS5 sind ausgebildet, das Werkstück zu bearbeiten. Beispielsweise sind die Prozessstationen PS1–PS5 als Bohrstationen, Montagestationen, Messstationen oder sonstige Bearbeitungsstationen ausgebildet. Die Prozessstationen PS1–PS5 sind entlang der Fahrbahn 2 angeordnet. Insbesondere weisen die Prozessmodule PS1–PS5 unterschiedliche Funktionen und/oder Fähigkeiten auf. Beispielsweise ist das Prozessmodul PS1 als ein Fließband ausgebildet, das fertig montierte Werkstücke abtransportieren kann.
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Die Fahrbahn 2, welche die Prozessmodule PS1–PS5 miteinander verbindet, ist aus mehreren Fahrbahnelementen 3 aufgebaut. Die Fahrbahnelemente 3 weisen Fahrbahnschnittstellen 4 zur gegenseitigen Kopplung auf, beispielsweise Steckverbindungen, sodass die Fahrbahnelemente 3 zur Fahrbahn 2 verbindbar sind. Insbesondere sind die Fahrbahnelemente 3 reversibel zur Fahrbahn 2 verbindbar, sodass diese jederzeit in einer anderen Form wieder anordenbar sind. Auf der Fahrbahn 2 sind Roboterfahrzeuge 5 frei bewegbar angeordnet. Die Fahrbahn 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel auf Ständern 6 montiert, sodass die Fahrbahn 2 relativ zum Boden der Montagehalle und/oder Fabrik höher liegt. Insbesondere ist die Fahrbahn 2 auf den Ständern 6 in einer Höhe von größer als 0,2 Meter angeordnet, aber nicht höher als 1,8 Meter über dem Boden angeordnet. Alternativ können die Fahrbahnelemente 3 mit Befestigungselementen an den Prozessstationen PS befestigt sein und so freischwebend über dem Boden angeordnet sein.
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Die Roboterfahrzeuge 5 sind ausgebildet, das Werkstück von einer Prozessstation PS zur nächsten Prozessstation PS weitergeben zu können und/oder ein Werkstück von einem Roboterfahrzeug 5 an ein anderes Roboterfahrzeug 5 weiterzugeben. Ferner können die Roboterfahrzeuge 5 andere systemrelevante Fähigkeiten aufweisen, wie beispielsweise einen Reinigungsdienst für die Fahrbahn 2 oder einen Abschleppdienst für andere ausgefallene Roboterfahrzeuge 5. Die Fahrbahn 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine zweigeteilte Fahrbahn 2 ausgebildet, welche einen ersten Fahrstreifen F1 und einen zweiten Fahrstreifen F2 aufweist. Insbesondere ist der Fahrstreifen F1 der Abschnitt der Fahrbahn, in der die Roboterfahrzeuge 5 von Prozessstation PS1 in Richtung Prozessstation PS4 fahren und der Fahrstreifen F2 bildet die Gegenfahrspur, wobei hier die Roboterfahrzeuge 5 von Prozessstation PS5 in Gegenrichtung zu PS1 fahren. Hierzu ist in der Figur der Fahrtweg 7 eines Roboterfahrzeuges 5 eingezeichnet. Insbesondere ist es möglich, dass unterschiedliche Roboterfahrzeuge 5 unterschiedliche Fahrtwege 7 durchlaufen.
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Die Roboterfahrzeuge 5 weisen ein Handhabungsmodul 8 auf, welches zur Handhabung der Werkstücke ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Handhabungsmodul 8 als ein Greifer ausgebildet. Die Prozessstationen PS1–PS5 weisen eine Bearbeitungsebene 9 auf, in welcher die Bearbeitung der Werkstücke stattfindet. Beispielsweise sind in den Bearbeitungsebenen 9 der Prozessstationen PS Prozessnester 10 angeordnet, in welches ein Roboterfahrzeug 5 ein Werkstück zur Bearbeitung in der Prozessstation PS übergeben kann. Nach erfolgter Bearbeitung des Werkstückes durch die Prozessstation PS, kann das Roboterfahrzeug 5 das Werkstück aus demselben und/oder aus einem anderen Prozessnest 10 wieder aufnehmen und gegebenenfalls zu einer weiteren Prozessstation PS bringen. Insbesondere ist die Höhe der Fahrbahn 2 so gewählt, dass das Handhabungsmodul 9 des Roboterfahrzeugs 5 auf der Höhe der Bearbeitungsebene 9 und/oder des Prozessnest 10 liegt. Nach erfolgter Bearbeitung eines Werkstückes in der Fertigungsanlage, legt das Roboterfahrzeug 5 das Werkstück an einem dafür vorgesehenen Prozessort ab, wie beispielsweise hier in der Prozessstation PS1. Nach erfolgtem Ablegen des bearbeiteten Werkstückes ist das Roboterfahrzeug 5 ausgebildet, mit der Aufnahme und Bearbeitung eines neuen Werkstückes zu beginnen. Alternativ und/oder ergänzend kann das Roboterfahrzeug 5 ausgebildet sein, nach Abschluss einer Bearbeitung eines Werkstückes sich an einem Ort zum Aufladen der Akkus oder zu einem Ort zur Inspektion des Roboterfahrzeuges 5 zu begeben.
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2 zeigt einen Detailausschnitt eines Roboterfahrzeuges 5 auf einer Fahrbahn 2. In dem Detailausschnitt der Fahrbahn 2 sind die auf der Fahrbahn 2 angeordneten optischen Markierungen 11 zu sehen. Die optischen Markierungen 11 umfassen in einer möglichen Ausgestaltung ihre Position in Form von Koordinaten innerhalb des Fahrbahnelementes 3 und/oder innerhalb der Fahrbahn 2. Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung, bei der die optischen Markierungen 11 als ein Dot-Code ausgebildet sind. Das Roboterfahrzeug 5 umfasst eine optische Sensoreinheit 12, welche ausgebildet ist, die optischen Markierungen 11 als Positionsdaten zu erfassen. Die optische Sensoreinheit 12 umfasst eine Aufnahmerichtung 13, wobei die Aufnahmerichtung 13 auf den Boden der Fabrikhalle und/oder die Fahrbahn 2 und damit auf die optischen Markierungen 11 gerichtet ist. Insbesondere steht die Aufnahmerichtung 13 senkrecht auf dem jeweiligen Fahrbahnabschnitt.
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Das Roboterfahrzeug 5 umfasst optional einen Inertialsensor 14, der ausgebildet ist, eine Bewegung des Roboterfahrzeugs 5 in bis zu sechs Dimensionen zu detektieren. Der Inertialsensor 14 ist ausgebildet, dem Roboterfahrzeug 5 Ersatzpositionsdaten bereitzustellen, für den Fall, dass die optische Sensoreinheit 13 keine validen Informationen aus den optischen Markierungen 11 gewinnen kann. Das Roboterfahrzeug 5 umfasst eine Auswerteeinheit 15, die ausgebildet ist, auf Basis der Positionsdaten die Position und/oder die Lage des Roboterfahrzeugs in bis zu sechs Dimensionen zu bestimmen. Ferner ist die Auswerteeinheit 15 ausgestaltet, die Ersatzpositionsdaten des Inertialsensors 14 zur Position und/oder Lage zur verwenden, für den Fall von verdeckten optischen Markierungen 11 oder für den Fall, dass in dem jeweiligen Fahrbahnabschnitt keine optischen Markierungen 11 angeordnet sind.
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Das Roboterfahrzeug 5 umfasst eine Radkinematik, welche das Roboterfahrzeug 5 über die Fahrbahn 2 der Fertigungsanlage 1 bewegen. Statt Rädern können die Roboterfahrzeuge 5 als Radkinematik ebenso Kugeln oder Gleitelemente umfassen. Bei der Verwendung von radgebundenen Radkinematiken können ferner odometrische Sensoren eingebaut sein. In einer Weiterentwicklung der Erfindung können statt Rad- oder Kugelfortbewegungen auch Schreitkinematiken eines Roboterfahrzeuges 5 eingesetzt werden.
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Das Roboterfahrzeug 5 umfasst ein Handhabungsmodul 8, wobei das Handhabungsmodul 8 ausgebildet ist, Werkstücke aufzunehmen, umzusetzen oder umzuorientieren. Alternativ und/oder ergänzend kann das Handhabungsmodul 8 auch ausgebildet sein, ein Werkstück zu bearbeiten wie beispielsweise zu bohren, zu feilen oder zu prüfen. Das Handhabungsmodul 8 ist auf einem Verbindungselement des Roboterfahrzeuges 5 angeordnet. Das Verbindungselement ist insbesondere drehbar um 360 Grad und höhenverstellbar, sodass jede beliebige Position innerhalb der Fertigungsanlage 1 von dem Handhabungsmodul 8 erreichbar ist.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Fertigungsanlage 1 mit zwei Prozessstationen PS1 und PS2. Die Prozessstationen PS1 und PS2 weisen jeweils ein Prozessnest 10 auf, an welches ein Roboterfahrzeug 5 ein Werkstück übergibt und/oder von welchem es ein Werkstück wieder aufnimmt.
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Die Fahrbahn 2 verbindet die zwei Prozessmodule PM1 und PM2 miteinander. Auf Fahrbahnabschnitten, die an die Prozessstationen PS1 und PS2 angrenzen, sind jeweils Markierungsbereiche 16 mit optischen Markierungen 11 angeordnet. Die Markierungsbereiche 16 umfassen optische Markierungen 11, welche von den Roboterfahrzeugen 5 zur Bestimmung ihrer Position und zur Navigation verwendbar sind. Die optischen Markierungen 11 beziehungsweise die Markierungsbereiche 16 sind nur vor den Prozessstationen PS1 und PS2 angeordnet, da hier eine erhöhte Navigations- und Lagebestimmungssensitivität nötig ist. In dem Bereich zwischen den zwei Prozessmodulen PS1 und PS2 sind auf der Fahrbahn 2 keine optische Markierung 11 angebracht. Die Roboterfahrzeuge 5 umfassen hierzu einen Inertialsensor 14 und/oder einen odometrischen Sensor, welche ausgebildet sind, das Roboterfahrzeug 5 auf einem Zwischenweg 17 auf der Fahrbahn 2 von einem Markierungsbereich 16 zu einem weiteren Markierungsbereich 16 auf Basis der Inertialsensordaten und/oder auf Basis der odometrischen Sensordaten zu navigieren. Ferner sind die Markierungsbereiche 16 an Positionen der Fahrbahn angeordnet, an welchen erhöhte Genauigkeiten zur Positionierung und/oder Lagebestimmung benötigt werden.
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Die optischen Markierungen 11 in den optischen Markierungsbereichen 16 sind hier als Dot-Codes ausgebildet, welche die Position innerhalb des Markierungsbereiches 16 codieren. Die Markierungsbereiche 16 sind entweder in den Fahrbahnelementen 3 bereits integriert oder sie sind nachträglich in Form von Etiketten oder Aufklebern auf die Fahrbahn 2 und/oder auf die Fahrbahnelemente 3 aufgebracht.
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4 zeigt einen Detailausschnitt einer Fertigungsanlage 1, wobei der Detailausschnitt drei Fahrbahnelemente 3 einer Fahrbahn 2 zeigt. Zwei der drei Fahrbahnelemente sind als passive Fahrbahnelemente 3a und 3c ausgebildet und ein Fahrbahnelement 3, insbesondere das Fahrbahnelement 3 zwischen den zwei passiven Fahrbahnelementen 3a und 3c, ist als ein aktives Fahrbahnelement 3b ausgebildet. Die passiven Fahrbahnelemente 3a und 3c sowie das aktive Fahrbahnelement 3b umfassen in diesem Fall jeweils drei Fahrspuren F1–F3, wobei die äußeren Fahrspuren F1 und F2 vorzugsweise die einzelnen Prozessstationen PS miteinander verbindet und die mittlere Fahrspur F3 beispielsweise als eine Überholspur ausgebildet ist.
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Das aktive Fahrbahnelement 3b ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein Lift ausgebildet. Das linke Fahrbahnelement 3a ist in diesem Ausführungsbeispiel niedriger als das dritte Fahrbahnelement 3c angeordnet. Der Lift verbindet die niedrigere Ebene der Fahrbahn 2 mit der höheren Ebene der Fahrbahn 2.
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Die Fertigungsanlage 1 umfasst eine zentrale Auswerteeinheit 15, eine Verkehrsflussregeleinheit 18 und eine Prozessplanungseinheit 19. Die Auswerteeinheit 15, die Verkehrsflussregelungseinheit 18 und die Prozessplanungseinheit 19 sind ausgebildet, mit den Roboterfahrzeugen 5 und/oder dem aktiven Fahrbahnelement 3b datentechnisch zu kommunizieren. Die Kommunikation zwischen Auswerteeinheit 15, Verkehrsflussregelungseinheit 18 und Prozessplanungseinheit 19 ist insbesondere als eine Funkverbindung ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Auswerteeinheit 15, die Verkehrsflussregelungseinheit 18 und die Prozessplanungseinheit 19 in einer zentralen Steuereinheit 20 angeordnet. Die zentrale Steuereinheit 20 umfasst eine Funkschnittstelle 21 zur Kommunikation mit dem aktiven Straßenelement 3a und den Roboterfahrzeugen 5. Hierzu umfasst das aktive Fahrbahnelement 3b eine Kommunikationsschnittstelle 22, wobei die Kommunikationsschnittstelle 22 ausgebildet ist, mit den Roboterfahrzeugen 5, der Steuereinheit 20, der Auswerteeinheit 15, der Verkehrsflussregelungseinheit 18 und der Prozessplanungseinheit 19 zu kommunizieren. Ebenso weisen die Roboterfahrzeuge eine Kommunikationsschnittstelle 22 auf, wobei die Kommunikationsschnittstelle 22 der Roboterfahrzeuge 5 ebenso als eine Funkverbindung ausgebildet ist. Die Roboterfahrzeuge 5 können über diese Funkverbindung mit dem aktiven Fahrbahnelement 3b sowie der Auswerteeinheit 15, der Steuereinheit 20, der Verkehrsflussregelungseinheit 18 und der Prozessplanungseinheit 19 kommunizieren.
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Den Roboterfahrzeugen 5 ist es möglich, durch die Kommunikation mit dem aktiven Straßenelement 3b beispielsweise dem Lift mitzuteilen, dass ein Roboterfahrzeug 5 von einer niedrigeren zu einer höheren Ebene und/oder umgekehrt transportiert werden möchte. Insbesondere ist das aktive Fahrbahnelement 3b von den Roboterfahrzeugen 5 steuerbar, start- und/oder stoppbar. Ferner ist das aktive Fahrbahnelement 3b von der Auswerteeinheit 15, der Steuereinheit 20, der Verkehrsflussregelungseinheit 18 und der Prozessplanungseinheit 19 über die Funkverbindung steuerbar. Insbesondere ist es der Prozessplanungseinheit 19 und der Verkehrsflussregelungseinheit 18 möglich, ein Roboterfahrzeug 5 über die Funkverbindung zu steuern und zu den jeweiligen Positionen innerhalb der Fertigungsanlage 1 wie zum Beispiel an eine Prozessstation PS zu navigieren. Die Auswerteeinheit 15 erhält die Positionsdaten, welche das Roboterfahrzeug 5 mit der optischen Sensoreinheit 12 von den optischen Markierungen 11 aufnimmt, über die Funkverbindung bereitgestellt.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Fertigungsanlage 1 mit einer Serviceebene, wobei die Serviceebene in diesem Ausführungsbeispiel als eine Aufladefläche 23 ausgebildet ist.
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Auf der linken Seite der Figur ist die Fahrbahn 2 zu sehen, auf welcher sich die Roboterfahrzeuge 5 zur Durchführung von Handhabungsaufgeben bewegen. An einem Abzweigungspunkt 24 ist es den Roboterfahrzeugen 5 möglich, zwischen zwei Wegen zu wählen, wobei ein Weg auf eine höher gelegene Ebene, insbesondere eine weitere Arbeitsebene zur Durchführung von Handhabungsaufgaben, führt. Der zweite Weg führt auf eine tiefere Ebene, die Serviceebene. Auf der Fahrbahn 2 der Arbeitsebenen bewegen sich die Roboterfahrzeuge innerhalb des Prozesses und transportieren das Werkstück, hier beispielsweise ausgeführt als ein elektronisches Bauteil.
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Ferner ist der Figur zu entnehmen, dass die Roboterfahrzeuge 5 die optische Sensoreinheit 12 auf der Unterseite integriert haben, wobei die optische Sensoreinheit 12 mit Blick beziehungsweise mit Aufnahmerichtung 13 auf die Fahrbahn 2 gerichtet ist und so die optischen Markierungen 11 aufnimmt. Die Auswerteeinheit 15, die Prozessplanungseinheit 19 und die Verkehrsflussregelungseinheit 18 sind ausgebildet, das Roboterfahrzeug 5 auf Basis der von den optischen Sensordaten bereitgestellten Positionsdaten zu navigieren.
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Die Aufladefläche 23 umfasst Ladeschnittstellen 25. Die Ladeschnittstellen 25 sind in diesem Ausführungsbeispiel entweder als induktive Ladeschnittstellen oder als galvanische Ladeschnittstellen ausgebildet. Die Roboterfahrzeuge 5 weisen eine Gegenladeschnittstelle auf, welche mit den Ladeschnittstellen 25 der Aufladefläche 23 zum Laden des Akkus eines Roboterfahrzeuges koppelbar sind.
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Insbesondere ist die Prozessplanungseinheit 19 und/oder die Verkehrsflussregelungseinheit 18 ausgebildet, ein Roboterfahrzeug 5, welches in der Arbeitsebene an einem Prozess beteiligt ist, nach Abschluss eines Prozesses in die Aufladefläche 23 zu schicken/navigieren, sofern der Akku beziehungsweise der Energiespeicher des Roboterfahrzeuges einen Grenzwert unterschreitet. Nach Aufladung des Akkus des Roboterfahrzeugs 5 auf der Aufladefläche 23 ist die Prozessplanungseinheit 19 und/oder die Verkehrsflussregelungseinheit 18 ausgebildet, das aufgeladene Roboterfahrzeug 5 zurück in die Prozesse auf der Arbeitsebene zu schicken.
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6 zeigt eine Fahrbahn 2 mit mehreren Fahrbahnabschnitten, welche einen Markierungsbereich 16 umfassen. Entlang der Fahrbahn 2 sind Prozessstationen PS1, PS2, PS3 und PS4 angeordnet. Zwischen den Markierungsbereichen 16 sind auf der Fahrbahn keine optische Markierung 11 angeordnet, sodass die Roboterfahrzeuge 5 in diesem markierungsfreien Bereich mittels odometrischer Sensorik oder mittels des Inertialsensors 14 zu navigieren sind. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Fertigungsanlage 1 ein Erkundungsroboterfahrzeug, welches nach Aufbau einer Fahrbahn 2 die Fahrbahn 2 abfährt und dabei die Topologie und/oder die Planimetrie der Fahrbahn 2 bestimmt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die vier Markierungsbereiche 16a, 16b, 16c und 16d gezeigt. Das Erkundungsroboterfahrzeug, welches beispielsweise bei 16a startet, vermisst beispielsweise zuerst den Markierungsbereich 16a und bestimmt so das interne Koordinatensystem als eine Karte im Markierungsbereich 16a mit den Achsen X und Y. Nachdem dieser Bereich vermessen ist, fährt das Erkundungsroboterfahrzeug weiter und vermisst den Bereich zwischen 16a und 16b odometrisch beziehungsweise mit dem Inertialsensor. Nachdem das Erkundungsroboterfahrzeug diesen Bereich vermessen hat, trifft das Erkundungsroboterfahrzeug beispielsweise auf den Bereich 16b und vermisst diesen Bereich mit optischen Markierungen 11 und erhält daraus das in 16b vorliegende interne Koordinatensystem X‘ und Y‘ als eine zweite Karte. Nach Vermessung dieses Bereiches fährt das Erkundungsroboterfahrzeug die Bereiche zwischen 16b und 16c ab, bestimmt diese odometrisch und/oder mittels des Inertialsensors 14, vermisst dann wieder den Markierungsbereich 16c mit den Achsen Y‘‘ und X‘‘. Das gleiche Procedere wird von dem Erkundungsroboterfahrzeug für den Bereich zwischen 16c und 16d durchgeführt und zur Vermessung des Markierungsbereiches 16c. Nachdem das Erkundungsroboterfahrzeug diese Bereiche alle ausgemessen hat, stellt das Erkundungsroboterfahrzeug diese Daten der Auswerteeinheit 15 zur Verfügung. Auf Basis dieser Daten kann die Auswerteeinheit 15 die Lage von Roboterfahrzeugen 5 dann bestimmen und/oder ein Roboterfahrzeug 15 innerhalb der Fertigungsanlage 1 navigieren.
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Für die Ausgestaltung der Erfindung, bei der der gesamte Fahrbahnbereich mit optischen Markierungen 11 versehen ist, fährt das Erkundungsroboterfahrzeug den gesamten Bereich der Fahrbahn ab und bestimmt auf Basis der optischen Markierungen 1 ein Koordinatensystem auf der Fahrbahn. Diese Informationen stellt das Erkundungsroboterfahrzeug dann der Auswerteeinrichtung 15 zur Verfügung, wobei die Auswerteeinrichtung 15 dann ausgebildet ist, die Lage eines Roboterfahrzeugs 5 innerhalb dieses Koordinatensystems zu bestimmen.
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7 zeigt eine schematische Darstellung einer Fertigungsanlage 1. Die Fertigungsanlage 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel achtzehn Prozessstationen PS1–PS18. Ferner umfasst die Fertigungsanlage 1 fünf Zuführmodule ZM1–ZM5. Sowohl die Zuführmodule ZM1–ZM5 als auch die Prozessstationen sind entlang der Fahrbahn 2 angeordnet. Die Fahrbahn 2 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Hauptfahrbahn, welche die Zuführmodule ZM1–ZM5 verbindet, sowie drei Nebenäste mit einem ersten Nebenast, der die Prozessstationen PS1–PS6 umfasst, einem zweiten Nebenast, welcher die Prozessstationen PS7–PS12 umfasst sowie dem dritten Nebenast, welcher die Prozessstationen PS13–PS18 umfasst. Die Zuführmodule ZM1–ZM5 werden von einem Versorgungspool mit Zuführteilen versorgt. Die Roboterfahrzeuge 5, welche auf der Fahrbahn 2 frei beweglich sind, nehmen sich je nach Prozess aus den Zuführmodulen ZM1–ZM5 ein Bauteil und bringen dieses Bauteil zu den jeweiligen Prozessstationen PS1–PS18 eines Prozesses. Das Roboterfahrzeug 5 übergibt das Werkstück dann der Prozessstation PS1–PS18 und nimmt es nach Bearbeitung in der Prozessstation PS1–PS18 wieder auf und gibt es gegebenenfalls an weitere Prozessstationen PS1–PS18 weiter. Nach Vollendung des Fertigungsprozesses nimmt das Roboterfahrzeug 5 das fertige Werkstück und legt es in eine Fertigteilablage FA ab, welche beispielsweise als ein Fertigteilpalettierer ausgebildet ist.
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Auf den Fahrbahnen 2 sind jeweils noch beispielhaft Fahrtwege 7 der Roboterfahrzeuge 5 eingezeichnet, insbesondere sind die Fahrwege 7 auf der Fahrbahn 2 mehrspurig ausgebildet und umfassen Kreisverkehre, Kreuzungen und/oder Überholspuren. Insbesondere ist in der Nähe der Prozessmodule jeweils eine Ausfädelspur angeordnet, welche zu dem jeweiligen Prozessmodul PS1–PS16 führt. Insbesondere sind die Fahrtwege 7 nicht durch eine Hardware festgelegt, sondern werden von dem Prozessplanungsmodul 19 für das jeweilige Roboterfahrzeug 5 und den jeweiligen Herstellungsprozess neu vorgegeben.
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Die 8a, 8b und 8c zeigen Beispiele für die Interaktion eines Roboterfahrzeuges 5 mit einer Prozessstation PS.
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Die 8a zeigt eine Prozessstation PS, welche einen mobilen Handhabungs- und Transportdienst von extern, insbesondere von den Roboterfahrzeugen 5, verwendet. Das mobile Roboterfahrzeug 5 transportiert ein Werkstück auf einem Werkstückweg W zu dem jeweiligen Prozessstationspunkt PP, welche beispielsweise ein Prozessnest 10 ist, hin und ein weiteres Roboterfahrzeug 5 bringt ein Zuführteil auf einem Zulieferweg Z ebenfalls zu dem jeweiligen Prozessstationspunkt PP. Die Prozessstation PS führt den jeweiligen Prozess durch und ein Roboterfahrzeug 5 nimmt das bearbeitete Werkstück aus dem Prozessstationspunkt PP wieder auf und transportiert es auf einem Fertigwerkstückweg W´ aus der Prozessstation PS hinaus.
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Die 8b zeigt eine Prozessstation PS mit Prozessstationspunkt PP und drei Prozessnestern 10a, 10b und 10c sowie einem internen mobilen Handhabungs- und Transportdienst. Ein Roboterfahrzeug 5 bringt ein Werkstück von der Fahrbahn 2 zu dem Prozessnest 10a und ein weiteres Roboterfahrzeug 5 bringt ein Zulieferteil zu einem weiteren Prozessnest 10b. Zwei interne Transportdienste, beispielsweise auch als Roboterfahrzeuge 5 ausgebildet, bringen das Werkstück und das Zulieferteil von dem jeweiligen Prozessnest 10a und 10b zu dem Prozessstationspunkt PP, an welchem die Prozessstation den eigentlichen Prozess durchführt. Nach Abschluss des Prozesses in dem Prozessstationspunkt PP nimmt der interne Transportdienst, zum Beispiel ein Roboterfahrzeug 5, das bearbeitete Werkstück heraus und bringt es zu dem Übergabenest 10c. Ein Roboterfahrzeug 5 von der Fahrbahn 2 nimmt das Werkstück aus diesem Prozessnest 10c heraus und transportiert es zu einer weiteren Prozessstation PS oder Fertigteilanlage 1. Insbesondere kann ein Mischbetrieb zwischen den Roboterfahrzeugen 5 der Fahrbahn und den Roboterfahrzeugen 5, welche den internen Handhabungs- und Transportdienst übernehmen, stattfinden. Insbesondere kann es sich bei dem Roboterfahrzeug 5, welches den internen Transportdienst übernimmt, um das gleiche Roboterfahrzeug 5 handeln, welches das Werkstück oder das Zulieferteil von der Fahrbahn 2 zu einem Prozessnest 10 10a oder 10b brachte.
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Die 8c zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Prozessstation PS, wobei diese Prozessstation PS als ein Drehtisch ausgebildet ist. Diese Prozessstation PS nutzt einen mobilen Handhabungs- und Transportdienst, wie beispielsweise ein Roboterfahrzeug 5. Ein Roboterfahrzeug 5 bringt ein Werkstück zu einer Prozessstation PS und legt es in einem dafür vorgesehenen Prozessnest W ab. Der Drehtisch befördert das Werkstück durch schrittweise Drehung an die Prozessstationspunkte P1, P2, P3, P4 und W‘. Von dem letzten Prozessstationspunkt W‘ bringt der mobile interne Transportdienst das bearbeitete Werkstück zu einer weiteren Prozessstation PS.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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