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Beschrieben werden eine Produktionsanlage sowie ein Verfahren zur Herstellung von Kraftfahrzeugen.
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Produktionsanlagen sowie Verfahren der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Bekannt sind zum Beispiel Produktionsanlagen, insbesondere für die Montage von Fahrzeugen, bei denen aus einem Lager, oft „Supermarkt“ genannt, Bauteile kommissioniert und in Aufnahmemulden von Lastaufnahmemitteln abgelegt werden. Diese werden dann mittels fahrerlosen Transportfahrzeugen zu Montagestationen, oft „Geometriestationen“ bezeichnet, gefahren, wo die Bauteile automatisiert mittels eines Handhabungsroboters aus einer definierten Abholposition entnommen und anschließend montiert werden.
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Bei den Produktionsanlagen des Standes der Technik werden lediglich Bauteile für ein spezielles Derivat eines Fahrzeugtyps kommissioniert und verbaut. Bei unterschiedlichen Fahrzeugderivaten desgleichen Fahrzeugtyps müssen die Aufnahmemulden und/oder die Lastaufnahmemittel neu konfiguriert werden, was einen relativ großen zeitlichen und apparativen Aufwand erfordert.
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Es ist des Weiteren bekannt, dass auf einer Plattform mit Lastaufnahmemitteln eine Vielzahl von Bauteilen aufgenommen werden können, die einen parallelen Bau mehrerer Fahrzeugderivate ermöglicht. Dazu sind die Lastaufnahmemittel zusätzlich zwischen Gebrauchs- und Nichtgebrauchspositionen verlagerbar, d.h. auf- und abgerüstet werden. Auch wenn die Bestückung mehrerer Produktlinien durchgeführt werden kann, so sind auch hier der Aufwand und der Bauraum eines solchen Lastaufnahmemittels bzw. der Aufnahmeeinrichtung sehr groß.
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Aus der
DE 10 2018 000 790 A1 ist eine Kommissionierstation für Bauteile zur Montage eines Fahrzeugs bekannt, umfassend eine stationäre Lagereinrichtung für eine Vielzahl von Bauteilen für alle baubaren Varianten von bestimmten Fahrzeugtypen, eine mobile Lagereinrichtung zur Bestückung mit Bauteilen aller baubaren Varianten der jeweiligen Fahrzeugtypen, einen Kommissionierroboter zur Entnahme der für eine aktuelle Variante des zu montierenden Fahrzeugtyps relevanten Bauteile von der mobilen Lagereinrichtung sowie ein fahrerloses Transportfahrzeug mit Aufnahmeformen zum Einlegen der für die aktuelle Variante des Fahrzeugtyps relevanten Bauteile durch den Kommissionierroboter.
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Nachteilig hieran ist, dass in das Transportfahrzeug nur Bauteile jeweils eines Fahrzeugtyps einlegbar sind.
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Somit stellt sich die Aufgabe, Produktionsanlagen sowie Verfahren zur Herstellung von Kraftfahrzeugen dahingehend weiterzubilden, dass eine einfachere parallele oder sequenzielle Herstellung verschiedener Modellvarianten des gleichen Fahrzeugtyps mit geringerem Umrüstaufwand möglich ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Produktionsanlage zur Herstellung von Kraftfahrzeugen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem nebengeordneten Anspruch 8. Weiterbildungen und weiterführende Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Beschrieben wird eine Produktionsanlage zur Herstellung von Kraftfahrzeugen, wobei die Produktionsanlage dazu eingerichtet ist, unterschiedliche Modellderivate eines Kraftfahrzeugtyps herzustellen, mit wenigstens einer Lagervorrichtung zur Lagerung von Kraftfahrzeugbauteilen der unterschiedlichen Modellderivate, wenigstens einem transportablen Lastaufnahmemittel mit wenigstens einem Aufnahmebereich zum Transport der Kraftfahrzeugbauteile zu wenigstens einer Montagestation, wenigstens einem Transportfahrzeug, das das Lastaufnahmemittel zur Montagestation befördern kann, wobei in dem Aufnahmebereich gleichartige Kraftfahrzeugbauteile von unterschiedlichen Modellderivaten abgelegt sind, wobei ein Handhabungsroboter mit wenigstens einem beweglichen Greifer vorgesehen ist, der wenigstens einen Sensor zum Erkennen der Lage der Kraftfahrzeugbauteile aufweist, wobei der Handhabungsroboter zur Berechnung von Korrekturwerten für ein korrektes Greifen und Entnehmen des Kraftfahrzeugbauteils aus dem Aufnahmebereich anhand der erkannten Lage eines aufzunehmenden Kraftfahrzeugbauteils, zum Anwenden der Korrekturwerte beim Greifen des aufzunehmenden Kraftfahrzeugbauteils und zum anschließenden Bewegen des aufgenommenen Kraftfahrzeugbauteils zur Montagestation eingerichtet ist.
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Eine solche Produktionsanlage erlaubt die flexible Bestückung von Lastaufnahmemitteln mit verschiedenen Kraftfahrzeugbauteilen für unterschiedliche Modellderivate eines bestimmten Kraftfahrzeugtyps ohne Umrüstung des Lastaufnahmemittels oder des Handhabungsroboters. Die Produktionsanlage ist damit flexibler als bekannte Produktionsanlagen im Hinblick auf die parallele oder sequenzielle Herstellung unterschiedlicher Modellderivate. Dadurch, dass der Handhabungsroboter die konkrete Lage des jeweils zu greifenden Kraftfahrzeugbauteils bestimmt, gegenüber einer Referenzlage eine Abweichung feststellt, daraus Korrekturwerte zum Ansteuern des Handhabungsroboters ermittelt und anwendet, kann das Lastaufnahmemittel vielfältiger nutzbar als bislang ausgestaltet werden. Abweichungen von der Referenzlage im Bereich von mehreren cm können durch die Korrektur ausgeglichen werden.
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Die Lagervorrichtung kann gemäß einer Weiterbildung ein Regal oder einen Ladungsträger aufweisen.
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Der wenigstens eine Aufnahmebereich kann gemäß einer anderen Weiterbildung als Aufnahmemulde ausgebildet sein.
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Die Korrekturwerte können gemäß einer anderen Weiterbildung von einer Rechenvorrichtung des Handhabungsroboters, einer zentralen Rechenvorrichtung oder von dem wenigstens einen Sensor selbst berechnet werden.
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In einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Handhabungsroboter wenigstens zwei Greifer aufweist. Während es generell Ziel ist, einen möglichst flexiblen und vielfältig einsetzbaren Greifer verwenden zu können, kann der Anwendungsbereich durch das Vorsehen wenigstens eines weiteren Greifers weiter erhöht werden. Somit kann zum Beispiel jeweils ein Greifer für ein bestimmtes Kraftfahrzeugbauteil eines bestimmten Modellderivats verwendet werden und zumindest zwei verschiedene Modellderivate können ohne Notwendigkeit einer Umrüstung des Handhabungsroboters hergestellt werden.
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Gemäß einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann der Sensor dazu eingerichtet sein, eine Parkposition Lastaufnahmemittels zu vermessen. Dadurch müssen in bestimmten Fällen nicht alle einzelnen Kraftfahrzeugbauteile zur Lageerkennung vermessen werden.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Sensor eine Kamera ist. Hierdurch wird ermöglicht, dass ein Bereich, in den das transportable Lastaufnahmemittel einfahren muss, keine Infrastruktur zur Zentrierung des Lastaufnahmemittels benötigt, da mögliche Parkungenauigkeiten durch die Vermessung mittels der Kamera korrigiert werden können.
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In einer darüber hinausgehenden weiterführenden Ausgestaltung können wenigstens zwei Kameras vorgesehen sein, wobei die Produktionsanlage dazu eingerichtet ist, aus Bildern der wenigstens zwei Kameras eine relative Lage des Kraftfahrzeugbauteils zu ermitteln. Dies kann beispielsweise durch Erstellung eines 3D bzw. Stereobildes geschehen.
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Die Kamera kann gemäß einer alternativen weiterführenden Ausgestaltung eine 3D-Kamera sein oder es kann vorgesehen sein, dass aus den Aufnahmen der beiden Kameras der zuvor beschriebenen Ausgestaltung ein dreidimensionales Bild entwickelt wird.
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Alternativ oder zusätzlich können gemäß einer anderen Ausgestaltung Referenzpunkte am Lastaufnahmemittel vorgesehen sein, anhand derer die wenigstens eine Kamera die Lage des zu greifenden Kraftfahrzeugbauteils bestimmen kann.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Lastaufnahmemittel ein tablettartiger Träger mit wenigstens einem Aufnahmebereich ist. Ein tablettartiger Träger lässt sich leicht ab- und aufrüsten, wodurch die Flexibilität der Produktionsanlage steigt.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Montagestation eine Geometriestation ist. Geometriestationen dienen zum Montieren komplexer Kraftfahrzeugbauteile im dreidimensionalen Raum, was eine sehr präzise Positionierung der entsprechenden Kraftfahrzeugbauteile relativ zueinander erfordert.
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Ein erster unabhängiger Gegenstand betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugs, das ein Modellderivat eines bestimmten Kraftfahrzeugtyps ist, in einer Produktionsanlage, wobei aus einer Lagervorrichtung wenigstens ein zu montierendes Kraftfahrzeugbauteil entnommen und in einem Aufnahmebereich eines Lastaufnahmemittels abgelegt wird, wobei das Lastaufnahmemittel mittels eines, insbesondere autonom fahrenden, Transportfahrzeugs zu einer Montagestation transportiert wird, wobei in der Lagervorrichtung oder einer anderen Lagervorrichtung ein weiteres Kraftfahrzeugbauteil für ein anderes Kraftfahrzeug, das ein anderes Modellderivat darstellt, in dem Aufnahmebereich abgelegt wird, wobei ein Handhabungsroboter mittels wenigstens eines Sensors die Lage des zu montierenden Kraftfahrzeugbauteils ermittelt, wobei bei Abweichung der Lage des Kraftfahrzeugbauteils von einer Referenzlage Korrekturwerte berechnet und zum Greifen des Kraftfahrzeugbauteils aus der dem Aufnahmebereich mittels wenigstens eines am Handhabungsroboters angeordneten Greifers angewendet werden, wobei das gegriffene Kraftfahrzeugbauteil zur Montagestation bewegt und dort montiert wird.
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Eine erste weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass der Handhabungsroboter wenigstens einen zweiten Greifer aufweist, wobei der zweite Greifer das andere in dem Aufnahmebereich angeordnete Kraftfahrzeugbauteil greift und zu der gleichen oder einer anderen Montagestation bewegt.
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Eine andere weiterführende Ausgestaltung sieht vor, dass der Greifer ein für ein bestimmtes Kraftfahrzeugbauteil spezifisches Greifwerkzeug aus einem Magazin nimmt. Somit kann eine automatische Umrüstung des Handhabungsroboters in Abhängigkeit vom jeweils zu greifenden Kraftfahrzeugbauteils erfolgen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen schematisch:
- 1 eine Produktionsanlage zur Herstellung von verschiedenen Modellderivaten eines Kraftfahrzeugtyps;
- 2 eine vergrößerte Darstellung einer Greifvorrichtung eines Handhabungsroboters der Produktionsanlage aus 1;
- 3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines transportablen Lastaufnahmemittels der Produktionsanlage aus 1, sowie
- 4 eine Draufsicht auf ein Lastaufnahmemittel.
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1 zeigt eine Produktionsanlage 2 zur Herstellung von verschiedenen Modellderivaten eines Kraftfahrzeugtyps.
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Die Produktionsanlage 2 weist ein Regal 4 auf, das zur Lagerung von Kraftfahrzeugbauteilen 6, 8, 10, 12 dient. Die Kraftfahrzeugbauteile 6, 10 sind für die Herstellung eines ersten Modellderivat notwendig, die Kraftfahrzeugbauteile 8, 12 für die Herstellung eines zweiten Modellderivat. Das Regal 4 kann in einem sogenannten Supermarkt stehen.
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Sämtliche Kraftfahrzeugbauteile 8, 12 für die Herstellung des ersten Modellderivats sind in den Figuren als Rahmendarstellung dargestellt, sämtliche Kraftfahrzeugbauteile 10, 14 für die Herstellung des zweiten Modellderivats sind schwarz ausgefüllt dargestellt.
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Zum Transport der Kraftfahrzeugbauteile 6, 8, 10, 12 ist ein Wagen 14 vorgesehen. Der Wagen 14 ist selbstfahrend. Auf dem Wagen 14 ist ein Tablett 16 angeordnet, das im Zusammenhang mit 3 eingehender erläutert werden wird.
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Der Wagen 14 mit dem mit den Kraftfahrzeugbauteilen 6, 8, 10, 12 beladenen Tablett 16 wird vom Regal 4 zu einem Handhabungsroboter 18 gefahren.
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Der Handhabungsroboter 18 weist eine an einem Arm 20 angeordnete Greifvorrichtung 22 auf. An der Greifvorrichtung 22 sind ein erster Greifer 24 und ein zweiter Greifer 26 angeordnet. Der erste Greifer 24 dient zum Greifen des Kraftfahrzeugbauteils 6, der zweite Greifer 26 zum Greifen des Kraftfahrzeugbauteils 8.
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An der Greiferrichtung 22 sind des Weiteren Kameras 28, 30 angeordnet, mithilfe derer der Handhabungsroboter 18 die Lage der Kraftfahrzeugbauteile 8, 10 ermittelt werden kann, um diese trotz großer Lagetoleranzen von 5 cm oder mehr gegenüber einer Referenzlage korrekt zu greifen.
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Der Handhabungsroboter 18 kann die gegriffenen Kraftfahrzeugbauteile 6, 10 zu einer Geometriestation 32 bewegen und dort in eine präzise Position bringen, sodass die Kraftfahrzeugbauteile 6, 10 dort montiert werden können.
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2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Greifvorrichtung 22 des Handhabungsroboters 18.
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Die beiden Kameras 28, 30 erlauben eine dreidimensionale Erfassung der Lage der Kraftfahrzeugbauteile 6, 8, 10, 12 auf dem Tablett 16. Im Gegensatz zu herkömmlichen Handhabungsrobotern kann hierdurch erreicht werden, dass die üblicherweise sehr engen Lagetoleranzen für die Kraftfahrzeugbauteile 6, 8, 10, 12 aufgeweicht werden können, da der Handhabungsroboter 18 durch Berechnen und Anwenden von Korrekturfaktoren in der Lage ist, Abweichungen im Zentimeterbereich von einer Referenzlage auszugleichen und die entsprechenden Kraftfahrzeugbauteile 6, 8, 10, 12 korrekt zu greifen und an die Geometriestation 32 zu übergeben.
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Die Greifvorrichtung 22 ist mit einem Ausleger 34 ausgestattet, an der die beiden Kameras 28, 30 sowie die beiden Greifer 24, 26 angeordnet sind.
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Die Greifvorrichtung 22 weist sämtliche benötigten Freiheitsgrade für das zu montierende Kraftfahrzeugbauteil 6, 8, 10, 12 auf. Je nach Notwendigkeit können vier oder mehr Achsen vorgesehen sein.
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3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Tabletts 16 auf dem Wagen 14.
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Der Wagen 14 ist zum autonomen Fahren von dem Regal 4 zum Handhabungsroboter 18 vorgesehen. Das Tablett 16 kann von dem Wagen 14 abgenommen und durch ein anderes Tablett ersetzt werden, sofern diese notwendig ist.
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Das Tablett 16 weist mehrere Aufnahmemulden 36 - 50 auf, in denen jeweils ein oder mehrere Kraftfahrzeugbauteile in einer vorgegebenen Lage mit gewissen Toleranzen abgelegt sind.
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4 zeigt eine Draufsicht auf eine alternative Ausgestaltung eines Tabletts 16'.
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Das Tablett 16' weist Aufnahmemulden 36' - 58' auf, in denen jeweils mehrere Kraftfahrzeugbauteile 6, 8, 10, 12 abgelegt und transportiert werden können.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018000790 A1 [0005]
