DE102018131916A1

DE102018131916A1 - Fertigungsanlage mit flexiblem Robotiksystem

Info

Publication number: DE102018131916A1
Application number: DE102018131916.9A
Authority: DE
Inventors: Hannes Diers; Franz Korber; Tobias Goldbach
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-06-18

Abstract

Es wird eine Fertigungsanlage für Karosseriebauteile angegeben, die ein Schienensystem mit einer oder mehreren Linearschienen und eine Mehrzahl von Robotereinheiten, welche jeweils unabhängig voneinander auf jeweils mindestens einer Linearschiene des Schienensystems bewegbar ausgebildet sind, aufweist. Die Robotereinheiten weisen jeweils ein Medienmagazin zur Mitführung zumindest eines Betriebsstoffes und/oder Prozessstoffes auf, und jede Robotereinheit ist dazu ausgebildet, an einer oder mehreren Positionen entlang der jeweiligen Linearschiene zumindest einen Fügeprozess auszuführen.

Description

Es wird eine Fertigungsanlage, insbesondere eine Fertigungsanlage für Karosseriebauteile, welche ein flexibles Robotiksystem aufweist, angegeben.
In einer klassischen Fertigungsanlage sind stationäre Fertigungseinheiten, wie z.B. Schweißroboter, in einer festgelegten räumlichen Anordnung relativ zueinander und mit festgelegten, den Fertigungseinheiten jeweils zugewiesenen Fertigungsteilaufgaben angeordnet.
Weiterhin sind im Stand der Technik Roboter bekannt, die auf einer sogenannten siebten Achse beweglich verfahrbar sind. Da diese Roboter an ein Schlauchpaket mit Medienversorgung angebunden sind, sind sie nur eingeschränkt mobil. Weiterhin sind dadurch die Anzahl und der Verfahrweg von Robotern auf einer Achse limitiert.
Die mit den Robotern verbundene Verfahrenstechnik ist somit an starre Positionen bzw. eingeschränkt erweitert durch eine siebte Achse, gebunden. Eine Änderung des Produktes (Materialmix, Arbeitsinhalte o.ä.) oder der Auslegungsprämissen erfordert so aktuell eine komplette Überplanung der Anlage. Dies kostet üblicherweise viel Planungsleistung, und Investitionen können somit nicht maximal wertschöpfend eingebracht werden. Darüber hinaus ist eine architekturübergreifende Liniengestaltung im Karosseriebau kaum darstellbar.
Die Druckschrift DE 38 17 833 C2 beschreibt einen Industrieroboter zur Ausführung von Schweißarbeiten, dessen Grundkörper auf einer siebten Achse verfahrbar ist.
In der Druckschrift DE 10 2015 002 928 A1 ist ein sechsachsiger Roboter beschrieben, welcher durch eine Transportvorrichtung, die eine siebte Achse bildet, mit seinen Werkzeugen, wie z.B. einer Schweißzange, zwischen verschiedenen Bearbeitungsstationen zu bestimmten Arbeitspunkten verfahren werden kann.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es eine Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, eine Fertigungsanlage für Karosseriebauteile anzugeben, durch welche eine Aufhebung der örtlichen Fixierung einzelner Verfahrenstechniken entlang des Produktionsprozesses erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung hervor.
Die hier beschriebene Fertigungsanlage für Karosseriebauteile weist gemäß zumindest einer Ausführungsform ein Schienensystem mit einer oder mehreren Linearschienen sowie eine Mehrzahl von Robotereinheiten auf. Die Robotereinheiten sind jeweils unabhängig voneinander auf jeweils mindestens einer Linearschiene des Schienensystems bewegbar bzw. verfahrbar ausgebildet. Die Robotereinheiten können z.B. jeweils einen mehrachsigen, wie z.B. einen sechsachsigen, Roboter aufweisen. Durch die Linearschienen des Schienensystems, auf welchen die Robotereinheiten bewegbar bzw. verfahrbar sind, ist jeweils eine siebte Achse gebildet.
Die Robotereinheiten weisen jeweils ein Medienmagazin zur Mitführung zumindest eines Betriebsstoffes und/oder Prozessstoffes aufweisen. Bei den Betriebs- und/oder Prozessstoffes kann es sich z.B. um einen Schweißhilfsstoff und/oder um einen Löthilfsstoff, wie z.B. Lot oder ein Flussmittel, und/oder um einen Klebstoff handeln. Weiterhin ist jede Robotereinheit dazu ausgebildet, an einer oder mehreren Positionen entlang der jeweiligen Linearschiene zumindest einen Fügeprozess auszuführen. Die Robotereinheiten können insbesondere jeweils zumindest eine Fügeeinrichtung bzw. zumindest ein Fügewerkzeug aufweisen. Beispielsweise können die Robotereinheiten eine Schweißeinrichtung, wie z.B. eine Schweißzange, und/oder eine Löteinrichtung und/oder eine Klebeeinrichtung, wie z.B. eine Klebepistole, aufweisen.
Vorzugsweise sind die Robotereinheiten jeweils ohne Schlauchpaket bewegbar bzw. verfahrbar und benötigen folglich keinen Kabelschlepp.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist jede Robotereinheit auf einer Schlitteneinheit angeordnet, mittels welcher die jeweilige Robotereinheit entlang zumindest einer Linearschiene des Schienensystems verfahrbar ist. Die Robotereinheiten können jeweils über die Schlitteneinheit auf den Linearschienen fixiert und hierdurch frei und ohne Fixpunkt im gesamten Schienensystem zu jeder Position verfahrbar sein. Die Medienmagazine können direkt an den Robotereinheiten oder an den jeweiligen Schlitteneinheiten angeordnet bzw. befestigt sein. Weiterhin können die Schlitteneinheiten jeweils zur Aufnahme bzw. zum Transport von Werkzeugen für die Robotereinheiten ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Schienensystem zumindest einen Überholabschnitt auf, welcher derart ausgebildet ist, dass in dem Überholabschnitt eine Robotereinheit eine andere Robotereinheit überholen kann. Der Überholabschnitt bzw. die Überholabschnitte können insbesondere jeweils zumindest eine Weiche aufweisen. Weiterhin können verschiedene Bereiche des Schienensystems modular voneinander getrennt ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Fertigungsanlage derart ausgebildet, dass eine Stromversorgung der Robotereinheiten über das Schienensystem erfolgt. Die Stromversorgung kann entweder kontaktlos oder kontaktgebunden über das Schienensystem erfolgen. Modular voneinander getrennte Bereiche des Schienensystems können jeweils über eine eigene Stromzuführung verfügen.
Weiterhin können die Robotereinheiten jeweils ein Medienmagazin zur Mitführung zumindest eines Prozessgases aufweisen. Mit anderen Worten kann das Medienmagazin zur Mitführung zumindest eines Betriebsstoffes bzw. Prozessstoffes zur Aufnahme eines Prozessgases ausgebildet sein. Weiterhin ist es möglich, dass die Robotereinheiten jeweils ein Medienmagazin zur Mitführung eines Betriebs- und/oder Prozessstoffes sowie ein weiteres Medienmagazin zur Mitführung eines Prozessgases aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei dem Prozessgases um ein Schutzgas handeln, welches bei einem Schweißprozess zur Anwendung kommen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Robotereinheiten jeweils eine Steuerungseinrichtung bzw. eine Robotersteuerung auf, wobei die Steuerungseinrichtungen jeweils dazu ausgebildet sind, Daten über ein kabellosen Übertragungsverfahrens, wie z.B. über Bluetooth, WLAN, etc., zu erhalten. Somit kann ein Datentransfer direkt und kontaktlos an die Steuerungseinrichtungen der einzelnen Robotereinheiten erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Fertigungsanlage einen Wartungs- und/oder Instandhaltungsbereich zum Durchführen von Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten und/oder zum Befüllen der Medienmagazine mit Betriebsstoffen. Vorzugsweise ist der Wartungs- und/oder Instandhaltungsbereich derart ausgebildet bzw. angeordnet, dass jede Robotereinheit den Wartungs- und/oder Instandhaltungsbereich über das Schienensystem erreichen kann. Im Wartungs- und/oder Instandhaltungsbereich können Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten durchgeführt werden und es kann ein Befüllen und/oder Tauschen der Medienmagazine erfolgen.
Weiterhin ist es möglich, dass das Schienensystem als Portalsystem und die Robotereinheiten jeweils als Portalroboter ausgebildet sind.
Durch die hier beschriebene Fertigungsanlage ist eine Aufhebung der örtlichen Fixierung einzelner Verfahrenstechniken entlang des Produktionsprozesses möglich. Hierdurch wird ein großer Hub in Richtung einer Flexibilisierung des gesamten Produktionskonzeptes erreicht. Dies stellt einen zentralen Befähiger dar, um die fahrzeugherstellerseitigen Anforderungen an zukünftige Karosseriebau-Produktionskonzepte zu gewährleisten.
Weiterhin kann ein Verlust an Produktionskapazitäten reduziert werden durch die Auslagerung von Instandhaltungszeiten, da sie für die Schienenrobotik Kern-Produktionsprozess ausgelagert wird. Die sogenannte mittlere Reparaturzeit (MTTR, „Mean Time To Repair“) wird reduziert. Weiterhin werden vorteilhafterweise kürzere Integrationszeiten für neue Fahrzeugderivate erreicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3817833 C2 [0005]
DE 102015002928 A1 [0006]

Claims

Fertigungsanlage für Karosseriebauteile, aufweisend - ein Schienensystem mit einer oder mehreren Linearschienen, und - eine Mehrzahl von Robotereinheiten, welche jeweils unabhängig voneinander auf jeweils mindestens einer Linearschiene des Schienensystems bewegbar ausgebildet sind, wobei die Robotereinheiten jeweils ein Medienmagazin zur Mitführung zumindest eines Betriebsstoffes und/oder Prozessstoffes aufweisen, und wobei jede Robotereinheit dazu ausgebildet ist, an einer oder mehreren Positionen entlang der jeweiligen Linearschiene zumindest einen Fügeprozess auszuführen.
Fertigungsanlage nach Anspruch 1, wobei jede Robotereinheit auf einer Schlitteneinheit angeordnet ist, mittels welcher die jeweilige Robotereinheit entlang zumindest einer Linearschiene des Schienensystems verfahrbar ist.
Fertigungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schienensystem zumindest einen Überholabschnitt aufweist, welcher derart ausgebildet ist, dass in dem Überholabschnitt eine Robotereinheit eine andere Robotereinheit überholen kann.
Fertigungsanlage nach Anspruch 3, wobei der Überholabschnitt zumindest eine Weiche aufweist.
Fertigungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fertigungsanlage derart ausgebildet ist, dass eine Stromversorgung der Robotereinheiten über das Schienensystem erfolgt.
Fertigungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Robotereinheiten jeweils ein Medienmagazin zur Mitführung zumindest eines Prozessgases aufweisen.
Fertigungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Robotereinheiten jeweils eine Steuerungseinrichtung aufweisen, wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, Daten mittels eines kabellosen Übertragungsverfahrens zu erhalten.
Fertigungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Wartungs- und/oder Instandhaltungsbereich zum Durchführen von Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten und/oder zum Befüllen der Medienmagazine mit Betriebsstoffen.
Fertigungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schienensystem als Portalsystem und die Robotereinheiten als Portalroboter ausgebildet sind.