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Die vorliegende Erfindung betrifft eine industrielle Fertigungseinrichtung zur Herstellung von Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen mit einer Anzahl von Fertigungszellen, wobei in jeder der Fertigungszellen zumindest ein Betriebsmittel zum Bearbeiten der Karosseriebauteile angeordnet ist.
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Industrielle Fertigungseinrichtungen, in denen Karosseriebauteile, insbesondere Karosserieanbauteile, hergestellt werden, sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungsform bekannt. Da die einzelnen Fertigungszellen in der Regel einen individuellen Aufbau haben, weisen derartige industrielle Fertigungseinrichtungen häufig eine hohe Komplexität und eine geringe Flexibilität, insbesondere im Hinblick auf die Herstellung unterschiedlicher Derivate eines Kraftfahrzeugs, auf. Ferner ist die Planung von industriellen Fertigungseinrichtungen sowie von industriellen Fertigungsanlagen, die eine Mehrzahl von Fertigungseinrichtungen aufweisen, mit einem relativ hohen Planungsaufwand verbunden.
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Aus der
DE 10 2011 010 944 B4 ist eine flexible Fertigungszelle bekannt. Die
EP 2 788 144 B1 sowie die
WO 2013/083142 A1 offenbaren Fertigungsanlagen, in denen fahrerlose Transporteinrichtungen eingesetzt werden.
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Die vorliegende Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine gattungsgemäße industrielle Fertigungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die einfacher aufgebaut ist als die aus dem Stand der Technik bekannten industriellen Fertigungseinrichtungen.
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Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine industrielle Fertigungseinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die industrielle Fertigungseinrichtung aus einem Fertigungszellenbaukastensystem hergestellt ist, das aus einer ersten Gruppe standardisierter Fertigungszellen und aus einer zweiten Gruppe standardisierter Fertigungszellen besteht. Ein derartiges Fertigungszellenbaukastensystem, welches lediglich aus zwei Gruppen standardisierter Fertigungszellen besteht, hat den Vorteil, dass die Planung sowie der Aufbau der industriellen Fertigungseinrichtung erheblich vereinfacht werden können. Durch das standardisierte Fertigungszellenbaukastensystem kann somit der gesamte Planungsprozess vereinfacht und der Planungszeitraum erheblich verkürzt werden. Ferner können auch ganze Fertigungsanlagen aus einer Mehrzahl erfindungsgemäßer Fertigungseinrichtungen, die aus den standardisierten Fertigungszellen der ersten und zweiten Gruppe aufgebaut sind, in besonders einfacher Weise geplant werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass in jeder der Fertigungszellen der ersten und/oder der zweiten Gruppe zumindest eine Robotereinrichtung zum Handling der Karosseriebauteile angeordnet ist. Dadurch wird eine automatisierte Handhabung der Karosseriebauteile in den einzelnen Fertigungszellen ermöglicht.
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Um einen hohen Standardisierungsgrad zu erreichen, wird in einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Robotereinrichtungen in jeder der Fertigungszellen der ersten Gruppe am gleichen Ort angeordnet sind und in jeder der Fertigungszellen der zweiten Gruppe am gleichen Ort angeordnet sind.
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Für eine weitere Erhöhung des Standardisierungsgrades ist es von Vorteil, dass die Betriebsmittel in jeder der Fertigungszellen der ersten Gruppe am gleichen Ort angeordnet sind und dass die Betriebsmittel in jeder der Fertigungszellen der zweiten Gruppe am gleichen Ort angeordnet sind.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist es möglich, dass die Betriebsmittel der Fertigungszellen austauschbar ausgeführt sind. So können zum Beispiel die in den Fertigungszellen angeordneten Betriebsmittel in einigen oder allen Fertigungszellen durch andere Betriebsmittel ersetzt werden, wenn zum Beispiel Karosseriebauteile eines Derivats des Kraftfahrzeugs hergestellt werden sollen, die gezielt andere Betriebsmittel, beispielsweise für einen andersartigen Fügeprozess, in den ansonsten unveränderten Fertigungszellen erfordern.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Fertigungszellen und die Betriebsmittel so ausgebildet sind, dass die Betriebsmittel mittels einer fahrerlosen Transporteinrichtung, vorzugsweise automatisiert, austauschbar sind. Durch diese Maßnahme kann der Austausch der Betriebsmittel in den Fertigungszellen erheblich vereinfacht werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Betriebsmittel der Fertigungszellen der ersten Gruppe für stationäre Applikationen, insbesondere für stationäre Fügeapplikationen, eingerichtet sind. Bei diesen stationären Fügeapplikationen kann es sich insbesondere um Klebe-, Schweiß-, Halbhohlstanzniet-, Vollstanzniet-, Clinch-, Schraub- oder Laserapplikationen handeln. Durch einen, vorzugsweise automatisierten, Austausch der Betriebsmittel in zumindest einigen der Fertigungszellen kann zum Beispiel zwischen unterschiedlichen Fügeverfahren gewechselt werden, ohne dass sich der grundlegende Funktionszweck (vorliegend das Fügen) der betreffenden Fertigungszellen ändert. Vorzugsweise können die Fertigungszellen der ersten Gruppe auch Einrichtungen zum Bauteilhandling aufweisen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Betriebsmittel der Fertigungszellen der zweiten Gruppe für ein geometrisches Fixieren der Karosseriebauteile oder für ein Ausfügen der Karosseriebauteile eingerichtet sind. Zu diesem Zweck können die Betriebsmittel der Fertigungszellen der zweiten Gruppe zum Beispiel so genannte Geometrievorrichtungen sein, mittels derer eine Bauteilfixierung möglich ist. Die Geometrievorrichtungen werden in den Fertigungszellen der zweiten Gruppe positionsgenau, vorzugsweise mit Hilfe von Andockmitteln, fixiert. Die Betriebsmittel der Fertigungszellen der zweiten Gruppe können zum Beispiel auch Ausschweißvorrichtungen oder Vorrichtungen sein, die Fügeapplikationen, wie zum Beispiel Schweiß-, Halbhohlstanzniet-, Vollstanzniet-, Clinch-, Schraub- oder Laserapplikationen oder ein Gelieren oder Falzen, ermöglichen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform können der Transport und der Wechselvorgang von Betriebsmitteln der Fertigungszellen mit Hilfe fahrerloser Transporteinrichtungen, vorzugsweise automatisiert, erfolgen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Fertigungszellen der beiden Gruppen zur Bildung der industriellen Fertigungseinrichtung abwechselnd aneinandergereiht angeordnet sind. Somit folgt zum Beispiel auf eine Fertigungszelle der ersten Gruppe eine Fertigungszelle der zweiten Gruppe und auf diese wiederum eine Fertigungszelle der ersten Gruppe und so weiter. Auf diese Weise bildet die industrielle Fertigungseinrichtung eine Fertigungsstraße, die beliebig erweiterbar ist (zum Beispiel bei einem Typwechsel mit zusätzlichen Fügefolgen). Ein Typwechsel in der industriellen Fertigungseinrichtung kann in vorteilhafter Weise innerhalb eines Arbeitstaktes erfolgen.
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Mittels der hier beschriebenen industriellen Fertigungseinrichtungen können in vorteilhafter Weise auch Karosseriebauteile, insbesondere Karosserieanbauteile, unterschiedlicher Derivate eines bestimmten Kraftfahrzeugtyps hergestellt werden. Die standardisierten Fertigungszellen und die darin eingesetzten Betriebsmittel können in vorteilhafter Weise zum Beispiel bereits in der Prototypenphase eingesetzt und dabei erprobt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine industrielle Fertigungsanlage mit einer Mehrzahl industrieller Fertigungseinrichtungen, wobei erfindungsgemäß jede der industriellen Fertigungseinrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt ist. Alle Fertigungseinrichtungen der industriellen Fertigungsanlage, die insbesondere zur Herstellung unterschiedlicher Karosseriebauteile eingerichtet sind, sind aus dem Fertigungszellenbaukastensystem hergestellt, das aus der ersten Gruppe standardisierter Fertigungszellen und aus der zweiten Gruppe standardisierter Fertigungszellen besteht. Somit kann die gesamte industrielle Fertigungsanlage in vorteilhafter Weise nach einem Baukastenprinzip mit erheblich geringerem Aufwand und damit zeit- und kostensparender geplant werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende 1, die eine industrielle Fertigungseinrichtung 10 zur Herstellung von Karosseriebauteilen, insbesondere Karosserieanbauteilen, von Kraftfahrzeugen in schematisch sehr stark vereinfachter Form zeigt.
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Die industrielle Fertigungseinrichtung 10 weist eine Anzahl von Fertigungszellen 1a, 1b, 1c, 2a, 2b auf, wobei in jeder der Fertigungszellen 1a, 1b, 1c, 2a, 2b zumindest ein Betriebsmittel 3a, 3b, 3c, 4a, 4b zum Bearbeiten der Karosseriebauteile sowie eine Robotereinrichtung 5a, 5b, 5c, 5d, 5e zum Handling der Karosseriebauteile angeordnet sind. Die industrielle Fertigungseinrichtung 10 ist aus einem Fertigungszellenbaukastensystem hergestellt, das aus einer ersten Gruppe standardisierter Fertigungszellen 1a, 1b, 1c und aus einer zweiten Gruppe standardisierter Fertigungszellen 2a, 2b besteht. Diese Standardisierung ermöglicht es, dass der gesamte Planungsprozess für die industrielle Fertigungseinrichtung 10 erheblich vereinfacht werden kann und insbesondere die Planungszeit drastisch verkürzt werden kann. Ferner können auch ganze Fertigungsanlagen aus einer Mehrzahl derartiger Fertigungseinrichtungen 10, die nach einem Baukastenprinzip aus den standardisierten Fertigungszellen 1a, 1b, 1c, 2a, 2b der ersten und zweiten Gruppe aufgebaut sind, in besonders einfacher Weise und somit zeit- und kostengünstig geplant werden.
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In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die standardisierten Fertigungszellen 1a, 1b, 1c, 2a, 2b der beiden Gruppen abwechselnd aneinandergereiht angeordnet. Das bedeutet, dass auf eine Fertigungszelle 1a, 1b, 1c der ersten Gruppe eine Fertigungszelle 2a, 2b der zweiten Gruppe und auf diese wiederum eine Fertigungszelle 1a, 1b, 1c der ersten Gruppe und so weiter folgt. Somit bildet die industrielle Fertigungseinrichtung 10 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine Fertigungsstraße, die beliebig erweiterbar ist. Es soll an dieser Stelle ausdrücklich betont werden, dass dieser Aufbau der industriellen Fertigungseinrichtung 10 nicht zwingend ist und die Fertigungszellen 1a, 1b, 1c der ersten Gruppe und die Fertigungszellen 2a, 2b der zweiten Gruppe auch in einer anderen Reihenfolge und/oder in einer bestimmten Gruppierung angeordnet sein können.
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Wie in 1 zu erkennen, sind die Robotereinrichtungen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e in jeder der Fertigungszellen 1a, 1b, 1c der ersten Gruppe jeweils am gleichen Ort angeordnet und in jeder der Fertigungszellen 2a, 2b der zweiten Gruppe ebenfalls jeweils am gleichen Ort angeordnet. Ferner wird deutlich, dass auch die Betriebsmittel 3a, 3b, 3c in jeder der Fertigungszellen 1a, 1b, 1c der ersten Gruppe jeweils am gleichen Ort angeordnet sind und darüber hinaus auch die Betriebsmittel 4a, 4b in jeder der Fertigungszellen 2a, 2b der zweiten Gruppe am gleichen Ort angeordnet sind. Durch diese Maßnahmen ergibt sich ein besonders hoher Standardisierungsgrad der Fertigungszellen 1a, 1b, 1c, 2a, 2b. Vorzugsweise können die Betriebsmittel 3a, 3b, 3c, 4a, 4b der Fertigungszellen 1a, 1b, 1c, 2a, 2b austauschbar ausgeführt sein, so dass eine einfache Umrüstung auf eine andere Applikation möglich ist.
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Die Betriebsmittel 3a, 3b, 3c der Fertigungszellen 1a, 1b, 1c der ersten Gruppe können zum Beispiel für stationäre Applikationen, insbesondere für stationäre Fügeapplikationen, eingerichtet sein. Bei diesen stationären Fügeapplikationen kann es sich insbesondere um Klebe-, Schweiß-, Halbhohlstanzniet-, Vollstanzniet-, Clinch-, Schraub- oder Laserapplikationen handeln. Durch einen, vorzugsweise automatisierten, Austausch der Betriebsmittel 3a, 3b, 3c in zumindest einigen der Fertigungszellen 1a, 1b, 1c der ersten Gruppe kann zum Beispiel auf einfache Weise zwischen unterschiedlichen Fügeverfahren gewechselt werden, ohne dass sich der grundlegende Funktionszweck (vorliegend das Fügen) der betreffenden Fertigungszellen 1a, 1b, 1c ändert. Vorzugsweise können die Fertigungszellen 1a, 1b, 1c der ersten Gruppe auch Einrichtungen zum Bauteilhandling aufweisen.
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Die Betriebsmittel 4a, 4b der Fertigungszellen 2a, 2b der zweiten Gruppe können zum Beispiel für ein geometrisches Fixieren der Karosseriebauteile oder für ein Ausfügen der Karosseriebauteile eingerichtet sein. Zu diesem Zweck können die Betriebsmittel 4a, 4b der Fertigungszellen 2a, 2b der zweiten Gruppe zum Beispiel so genannte Geometrievorrichtungen sein, mittels derer eine Bauteilfixierung möglich ist. Diese Geometrievorrichtungen werden in den Fertigungszellen 2a, 2b der zweiten Gruppe positionsgenau, vorzugsweise mit Hilfe von Andockmitteln, fixiert. Die Betriebsmittel 4a, 4b der Fertigungszellen 2a, 2b der zweiten Gruppe können zum Beispiel auch Ausschweißvorrichtungen oder Vorrichtungen sein, die Fügeapplikationen, wie zum Beispiel Schweiß-, Halbhohlstanzniet-, Vollstanzniet-, Clinch-, Schraub- oder Laserapplikationen oder ein Gelieren oder Falzen, ermöglichen.
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Vorzugsweise erfolgen der Transport und der Wechselvorgang von Betriebsmitteln 3a, 3b, 3c der Fertigungszellen 1a, 1b, 1c der ersten Gruppe, die zum Beispiel für unterschiedliche Fügeapplikationen vorgesehen sind, mittels fahrerloser Transporteinrichtungen. Ferner ist es von Vorteil, dass der Transport und der Wechselvorgang von Betriebsmitteln 4a, 4b der Fertigungszellen 2a, 2b der zweiten Gruppe ebenfalls mit Hilfe fahrerloser Transporteinrichtungen erfolgt. Die Betriebsmittel 3a, 3b, 3c, 4a, 4b zum Typwechsel befinden sich vorzugsweise in einem separatem Betriebsmittellager der industriellen Fertigungsanlage. Der Transport der Karosseriebauteile erfolgt vorzugsweise ebenfalls mit Hilfe fahrerloser Transporteinrichtungen.
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Die gesamte Steuerungstechnik, Betriebsmittelschränke, Kraftverteiler etc. der industriellen Fertigungseinrichtung 10 befinden sich vorzugsweise auf einem modularen Stahlbau oberhalb der Fertigungszellen 1a, 1b, 1c, 2a, 2b der industriellen Fertigungseinrichtung 10. Dieses ist insbesondere für die Bereitstellung von Fahrstraßen für die fahrerlosen Transporteinrichtungen vorteilhaft beziehungsweise unter Umständen sogar notwendig.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011010944 B4 [0003]
- EP 2788144 B1 [0003]
- WO 2013/083142 A1 [0003]
