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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transport eines vorpositionierten Bausatzes für eine Baugruppe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein entsprechendes System gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.
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Im Karosseriebau, beispielsweise für Fahrzeuge, werden aus Bauteilen zunächst Baugruppen hergestellt, die dann zur fertigen Karosserie verbunden werden.
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Die einzelnen Bauteile werden konventionell auf Transportplattformen bereitgestellt und zu einer Fügestation transportiert. Während des Transports sind die Bauteile konventionell nicht in einem definierten Zustand hinsichtlich ihrer Position und Orientierung gesichert. Dies führt dazu, dass die Bauteile, beispielsweise durch einen Roboter, visuell erfasst werden und einzeln von der Transportplattform in eine Schachtelstation umgeschichtet werden müssen. Die Schachtelstation dient der Vorpositionierung der Bauteile im Sinne eines Bausatzes, so dass diese anschließend in einer Fügestation gefügt werden können.
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Vor dem Hintergrund stetig steigender Variantenvielfalt führt dies zu einem hohen logistischen Aufwand. Dies wirkt sich negativ aus, beispielsweise auf die in einer Fertigungslinie erreichbaren Taktzeiten. Auch die Anzahl auf einer Fertigungslinie herzustellenden Varianten ist hierdurch limitiert.
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Die
DT 24 42 219 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum gegenseitigen Orientieren von Bauteilen. Dabei wird ein Dorn verwendet, der die Lage der Bauteile relativ zueinander vorgibt.
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Die
DE 10 2016 225 893 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils. Das Bauteil wird warmumgeformt und dann zum weiteren Bearbeiten in einer vordefinierten Lage positioniert und in dieser festgespannt. Als Haltevorrichtung kommt dabei ein Permanentmagnet zum Einsatz.
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Die
US 8 511 235 B2 beschreibt eine lineare Transportvorrichtung. Eine Transportplattform ist dabei beweglich auf einer Transportschiene gelagert. Die Transportplattform wird dabei durch einen Linearmotor mit Permanentmagneten angetrieben.
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Die
CN 104118456 A beschreibt eine magnetische Verriegelungsvorrichtung für eine Transportplattform. Diese dient dazu, die Transportplattform gegen eine ungewollte Rückwärtsbewegung zu sichern.
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Die
US 9 150 358 B2 beschreibt eine Magnettransportpositioniervorrichtung. Diese dient der Montage eines Magneten als Handhabungsobjekt an einem Bauteil.
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Die
DE 20 2013 102 380 U1 offenbart eine Bearbeitungseinrichtung für Bauteile. Diese umfasst ein Aufnahmebett, welches mit Aufnahmeköpfen ausgestattet ist, an denen gelenkig Magnethalter gelagert sind. Somit können sich die Magnethalter an Konturen unterschiedlicher Bauteile anpassen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein neues Verfahren zum Transport von Bauteilen für eine Baugruppe bereitzustellen, mit dem eine Zwischenlagerung der Bauteile, beispielsweise in einer Schachtelstation, nicht mehr erforderlich ist.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1 und 13 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transport eines vorpositionierten Bausatzes für eine Baugruppe, umfassend wenigstens die folgenden Schritte:
- - Bewegung wenigstens einer Transportplattform entlang wenigstens eines Bereitstellungspunkts für Bauteile der Baugruppe;
- - Bestücken der Transportplattform mit den Bauteilen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Transportplattform mit Magnetspannern ausgestattet ist, die bauteilspezifische Polschuhe aufweisen und dass die Bauteile über die Polschuhe in einer für den Bausatz vorgesehenen Fügeposition positioniert werden und durch die Magnetspanner in der Fügeposition gesichert werden.
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Dadurch, dass der Bausatz in Montageposition auf der Transportplattform positioniert ist, während die Transportplattform den Bausatz transportiert, kann dieser am Ende des Transports mit nur einer Handhabungsaktion von der Transportplattform entnommen werden. Die Polschuhe, an denen die Bauteile durch die Magnetkraft sicher anliegen, bieten während des gesamten Transports eine sichere Positionierung der Bauteile relativ zueinander. Eine Zwischenlagerung zur Gewährleistung dieser relativen Positionierung wird somit redundant. Die logistische Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gegenüber konventionellen Verfahren daher signifikant erhöht. Werden beispielsweise mehrere Transportplattformen in einer Linie verwendet, so lassen sich die Taktzeiten der Linie signifikant reduzieren.
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In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass der vorpositionierte Bausatz einer nachgelagerten Fügestation zugeführt wird. Der vorpositionierte Bausatz kann beispielsweise in die Fügestation umgelagert werden oder aber auch direkt mit der Transportplattform in die Fügestation hineinfahren. Die Fügestation kann beispielsweise eine Schweißstation oder sonstige bekannte Fügestation sein.
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Auf diese Weise lässt sich besonders effizient eine Vielzahl von Baugruppen herstellen.
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In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass der vorpositionierte Bausatz als Ganzes von der Transportplattform entnommen und in die Fügestation eingebracht wird. Die Transportplattform steht somit besonders zeitnah wieder für weitere Transportaufgaben zur Verfügung. Zur Entnahme des Bausatzes als Ganzes können beispielsweise hierfür konstruierte Greifer einer Handhabungsvorrichtung vorgesehen sein.
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In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bestücken der Transportplattform mit Bauteilen sequentiell oder simultan erfolgt. Die Bestückung mit Bauteilen kann beispielsweise an einem Bereitstellungspunkt oder auch verteilt über verschiedene Bereitstellungspunkte erfolgen. Beispielsweise können unterschiedliche Bauteile für die Baugruppe an aufeinanderfolgenden Bereitstellungspunkten auf die Transportplattform aufgebracht werden. Es ist aber auch möglich, unterschiedliche Bauteile an einem Bereitstellungspunkt auf die Transportplattform aufzubringen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit logisch sehr flexibel, was sich positiv auf die Gestaltungsfreiheit bei der Layoutplanung eines Montagesystems auswirkt.
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In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Transportplattformen entlang des wenigstens einen Bereitstellungspunkts bewegt wird und so eine Mehrzahl vorpositionierter Bausätze gebildet wird. Die Bewegung der Transportplattformen kann simultan oder sequentiell, beispielsweise in einer Linie entlang der Bereitstellungspunkte erfolgen. Es ist aber auch möglich, Transportplattformen parallel zueinander zu bewegen.
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Auf diese Weise ist das Verfahren der Erfindung besonders produktiv.
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In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine erste und eine zweite Transportplattform verwendet werden und die erste Transportplattform bauteilspezifische Polschuhe für Bauteile einer ersten Baugruppenvariante aufweist und die zweite Transportplattform bauteilspezifische Polschuhe für Bauteile einer zweiten Baugruppenvariante aufweist und so unterschiedliche Varianten des vorpositionierten Bausatzes für unterschiedliche Varianten der Baugruppe gebildet werden.
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Die bauteilspezifischen Polschuhe können an die jeweilige Kontur der Bauteile für die unterschiedlichen Baugruppenvarianten einfach angepasst werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit besonders flexibel in der Herstellung von Varianten der Baugruppe. Da die Magnetspanner und Polschuhe eine sehr kleine Baugröße aufweisen, lassen sich die Transportplattformen in besonders einfacher Weise variantenspezifisch ausrüsten.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine erste und eine zweite Transportplattform verwendet werden und die erste und zweite Transportplattform jeweils bauteilspezifische Polschuhe für Bauteile wenigstens einer ersten und zweiten Baugruppenvariante aufweisen und so unterschiedliche Varianten des vorpositionierten Bausatzes für unterschiedliche Varianten der Baugruppe auf standardisierten Transportplattformen gebildet werden.
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Somit wird neben der logischen Effizienz eine weitere in ihrer Bedeutung stetig zunehmende Anforderung erfüllt, nämlich die Fertigung unterschiedlicher Produkte mit möglichst den gleichen Betriebsmitteln. Das Verfahren der Erfindung ermöglicht somit besonders vorteilhaft die Herstellung wechselnder Varianten, ohne das dafür die Fertigungslinie umgerüstet werden muss. Auch eine Bildung mehrerer vorpositionierter Bausätze auf nur einer Transportplattform für unterschiedliche Varianten ist vorteilhaft möglich, wobei hier die Größe der Transportplattform die einzig limitierende Größe darstellt.
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Für die Magnetspanner kommen grundsätzlich alle Arten von Magneten, wie Elektromagneten oder Permanentmagneten in Betracht. Vorzugsweise handelt es sich um schaltbare Magneten.
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Bevorzugt ist es, wenn als Magnetspanner schaltbare Magnetspanner mit Permanentmagneten verwendet werden.
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Dies bietet den Vorteil, dass keinerlei Energieversorgung während des Transports für den Magnetspanner erforderlich ist.
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Schaltbare Permanentmagneten sind an sich gut bekannt und können beispielsweise rein mechanisch, elektrisch oder durch Medienunterstützung geschaltet werden.
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Bevorzugt ist es, dass ein Umschalten eines Spannzustands der Magnetspanner durch das Bauteil oder ein weiteres Handhabungssystem erfolgt. Beispielsweise kann das Bauteil, wenn dieses auf die Polschuhe aufgebracht wird, einen Mechanismus betätigen, welcher den Spannzustand des Magnetspanners verändert (vorzugsweise inaktiv zu aktiv). Ebenso ist dies bei Entnahme des Bauteils von den Polschuhen denkbar, wobei die Haltekraft des Magnetspanners überwunden wird und der Mechanismus in entgegengesetzter Wirkrichtung betätigt wird, um den Spannzustand des Magnetspanners zu verändern (vorzugsweise aktiv zu inaktiv).
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Mit Vorteil ist es somit also möglich, auch die Schaltung der Magnetspanner ohne zusätzliche Energie- oder Medienversorgung zu realisieren.
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Das für die Handhabung der Bauteile verwendete Handhabungssystem kann ein technisches sein oder auch ein manuelles sowie hybride Formen davon.
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In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Handhabung der Bauteile und/oder des vorpositionierten Bausatzes wenigstens ein Industrieroboter verwendet wird. Grundsätzlich kann die Handhabung der Bauteile immer dann notwendig werden, wenn sich diese nicht im gesicherten Zustand auf der Transportplattform befinden. Vorzugsweise können zu diesem Zweck auch eine Vielzahl von Industrierobotern in einer Linie analog zu den Bereitstellungspunkten vorgesehen werden sein. Diese werden vorzugsweise für das Bestücken der Transportplattform sowie für Entnahmevorgänge verwendet. Soll der vorpositionierte Bausatz von der Transportplattform entnommen werden, lassen sich Industrieroboter besonders einfach und flexibel mit entsprechenden Greifern ausstatten. Darüber hinaus wird die Produktivität des Verfahrens durch Einsatz von Industrierobotern insgesamt signifikant gesteigert.
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In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass als Transportplattform ein Skid verwendet wird. Besonders im Automobilbereich sind Skids gut bekannte Transportmittel.
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Diese lassen sich anhand der hierin offenbarten erfinderischen Lehre auch besonders einfach für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nachrüsten.
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In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass als Bauteile Karosseriebauteile verwendet werden. Die Karosseriebauteile können beispielsweise für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bestimmt sein.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein System zum Transport eines vorpositionierten Bausatzes für eine Baugruppe, umfassend wenigstens:
- - eine Transportplattform; sowie
- - Bauteile der Baugruppe.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Transportplattform mit Magnetspannern ausgestattet ist, die bauteilspezifische Polschuhe aufweisen und dass die Bauteile über die Polschuhe in einer für den Bausatz vorgesehenen Fügeposition positionierbar sind und durch die Magnetspanner in der Fügeposition gesichert werden können.
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Das erfindungsgemäße System ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet, wodurch sich technische Ausgestaltungen aus der obigen Beschreibung entsprechend ergeben.
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So kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Transportplattform bauteilspezifische Polschuhe für Bauteile wenigstens einer ersten und zweiten Baugruppenvariante aufweist und somit ausgebildet ist, unterschiedliche Varianten des vorpositionierten Bausatzes zu bilden.
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Weiterhin kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass als Magnetspanner schaltbare Magnetspanner mit Permanentmagneten vorgesehen sind.
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Nochmals mit anderen Worten zusammengefasst, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, mit dem Bauteile für eine herzustellende Baugruppe bereits während ihres Transports zu einer Fügestation in der späteren Fügeposition vorpositioniert sind. Durch die Verwendung schaltbarer Magnetspanner mit konturangepassten Polschuhen ist eine sichere Positionierung der Bauteile während des Transports gewährleistet. Eine weitere Positionieroperation vor dem Fügen der Baugruppe wird daher redundant.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Weiterhin wird offenbart, dass es gemäß der Erfindung auch möglich ist, die Magnetspanner durch andere Spannvorrichtungen zu ersetzen oder auch zu ergänzen. Die Spannvorrichtungen können beispielsweise auch auf Basis von Unterdruck, Haftkräften oder anderen Haltekräften funktionieren, welche die Bauteile in Fügeposition sichern.
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Anstelle der bauteilspezifischen Polschuhe weisen derartige Vorrichtungen dann vorzugsweise entsprechend gestaltete bauteilspezifische Wirkflächen auf, an denen die Bauteile zur Positionierung in Fügeposition anlegbar sind und durch die Haltekraft sicherbar sind.
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Exemplarisch können Sauger vorgesehen sein, die bauteilspezifische Anlageflächen aufweisen und die unter Berücksichtigung der erforderlichen Positioniergenauigkeit der Bauteile gegen die Bauteile abdichtbar sind.
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Es existieren hier beispielsweise auch Sauger, bei denen ein Betriebsunterdruck im Sauger als geschlossenes System gespeichert wird und innerhalb des Saugers zu dessen Aktivierung oder Deaktivierung umleitbar ist. Somit ist auch hier keine zusätzliche Medienversorgung notwendig.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Anzahl von Bauteilen für eine Baugruppe und die Bauteile als vorpositionierter Bausatz;
- 2 ein erfindungsgemäßes System zum Transport eines vorpositionierten Bausatzes für eine Baugruppe; und
- 3 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Transport eines vorpositionierten Bausatzes für eine Baugruppe anhand einer Fertigungslinie.
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1 zeigt eine Anzahl von Bauteilen 10 für eine Baugruppe 12 und die Bauteile 10 als vorpositionierter Bausatz 14, aus dem die Baugruppe 12 gefügt werden soll.
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Der obere Teil der 1 zeigt die noch vereinzelt vorliegenden Bauteile 10. Es handelt sich dabei um Karosseriebauteile 16. Der untere Teil der 1 zeigt die Bauteile 10 als vorpositionierten Bausatz 14, die später in dem gezeigten Zustand zu einer Baugruppe 12 gefügt werden sollen. Die Bauteile 10 werden im Zustand des Bausatzes 14, also wenn sie in Fügeposition vorliegen, daher illustrativ auch als Baugruppe 12 bezeichnet.
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Dieser vorpositionierte Bausatz 14 soll in dem gezeigten Zustand als Ganzes einer Fügestation 18 (vergleiche 3) zugeführt werden.
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes System 20 zum Transport eines vorpositionierten Bausatzes 14 für eine Baugruppe 12.
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Das System 20 umfasst hierzu eine Transportplattform 22. Ferner umfasst das System 20 die Bauteile 10 für die Baugruppe 12.
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Die Transportplattform 22 ist mit Magnetspannern 24 ausgestattet.
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Die Magnetspanner 24 sind exemplarisch im mittleren Bereich der 2 detaillierter dargestellt. Dort ist erkennbar, dass die Magnetspanner 24 Polschuhe 26 aufweisen. Die Polschuhe 26 sind bauteilspezifisch auf die Kontur des dargestellten Bauteils 10 abgestimmt. Das Bauteil 10 kommt auf den Polschuhen 26 zur Anlage und ist dabei in seiner für die im oberen Teil der 2 gezeigten Fügeposition positioniert.
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Bei den Magnetspannern 24 handelt es sich um schaltbare Magnetspanner mit Permanentmagneten. Durch Erzeugung des Magnetfeldes, welches über die Polschuhe 26 geleitet wird, kommt das Bauteil 10 in seiner Fügeposition in einem gesicherten Zustand zur Anlage. Die Aktivierung der Magnetspanner 24 erfolgt durch Beaufschlagung der Polschuhe 26 mit dem Bauteil 10 über einen nicht im Detail dargestellten Mechanismus. Ferner lassen sich die Magnetspanner 24 auch als Stiftspanner verwenden.
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Im unteren Teil der 2 ist gezeigt, dass sich die Polschuhe 26 der Magnetspanner 24 an unterschiedlichste Geometrien von Bauteilen 10 flexibel anpassen lassen.
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Das in 2 anhand des Bausatzes 14 für die Baugruppe 12 aus 1 exemplarisch gezeigte Prinzip der Positionierung und Sicherung auf der Transportplattform 22 lässt sich auch auf bereits gefügte Baugruppen übertragen. Diese können wiederum als Elemente für übergeordnete Baugruppen weiterverwendet werden.
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3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Transport eines vorpositionierten Bausatzes 14 für eine Baugruppe 12 anhand einer Fertigungslinie 28.
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Gezeigt sind hier drei Transportplattformen 22, die entlang von Bereitstellungspunkten 30 in Richtung 32 durch die Fertigungslinie 28 bewegt werden. An den Bereitstellungspunkten 30 sind Handhabungssysteme 34 positioniert, vorliegend in Form von Industrierobotern 36.
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Während die Transportplattformen 22 in Richtung 32 bewegt werden, werden diese mit Bauteilen 10 für die herzustellende Baugruppe 12 durch die Industrieroboter 36 bestückt. Das Bestücken mit Bauteilen 10 erfolgt hier sequentiell, wobei an jedem der Bereitstellungspunkte 30 durch einen Industrieroboter 36 ein weiteres Bauteil 10 hinzugefügt wird.
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Wie in 2 gezeigt, werden die hinzugefügten Bauteile 10 in ihrer vorgesehenen Fügeposition durch die Magnetspanner 24 gesichert, so dass entlang der Fertigungslinie 28 in Richtung 32 nach und nach der vorpositionierte Bausatz 14 entsteht.
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An dem der Fügestation 18 vorgelagerten Bereitstellungspunkt 30 erfolgt eine Entnahme des vorpositionierten Bausatzes 14 von der Transportplattform 22 durch den dort befindlichen Industrieroboter 36. Dieser entnimmt den vorpositionierten Bausatz 14 als Ganzes und führt ihn der Fügestation 18 zu, in welcher der vorpositionierte Bausatz 14 für nachgelagerte Fügeoperationen bereitsteht.
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Entlang der Fertigungslinie 28 kann eine Vielzahl von vorpositionierten Bausätzen 14 erzeugt werden. Da sich die Polschuhe 26, wie in 2 gezeigt, an unterschiedlichste Bauteilgeometrien anpassen lassen, lassen sich unterschiedliche Varianten 38, 40, 42 von vorpositionierten Bausätzen 14 erzeugen. Dies ist exemplarisch im Bereich der Fügestation 18 gezeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bauteil
- 12
- Baugruppe
- 14
- Bausatz
- 16
- Karosseriebauteile
- 18
- Fügestation
- 20
- System
- 22
- Transportplattform
- 24
- Magnetspanner
- 26
- Polschuhe
- 28
- Fertigungslinie
- 30
- Bereitstellungspunkt
- 32
- Richtung
- 34
- Handhabungssystem
- 36
- Industrieroboter
- 38
- Variante
- 40
- Variante
- 42
- Variante
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DT 2442219 A1 [0005]
- DE 102016225893 A1 [0006]
- US 8511235 B2 [0007]
- CN 104118456 A [0008]
- US 9150358 B2 [0009]
- DE 202013102380 U1 [0010]
