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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft ein System zur Überprüfung von Werkzeugen, die an einer Fertigungsstraße verwendet werden. Genauer gesagt, betrifft diese Erfindung ein System zur in situ Überprüfung von Werkzeugen, die an der Fertigungsstraße verwendet werden.
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Bei herkömmlichen Fertigung werden Baugruppen von Komponenten typischerweise an einer Fertigungsstraße hergestellt. In der Fertigungsstraße wird eine unfertige Baugruppe der Reihe nach durch mehrere Arbeitsstationen bewegt. An jeder Arbeitsstation werden der unfertigen Baugruppe zusätzliche Komponenten hinzugefügt oder verschiedene Prozesse an der unfertigen Baugruppe durchgeführt. Am Ende der Fertigungsstraße wird eine fertige Baugruppe produziert. Die fertige Baugruppe kann ein fertiges Produkt sein, oder es können noch zusätzliche Herstellungsschritte erforderlich sein, bevor ein fertiges Produkt hergestellt ist.
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An jeder Arbeitsstation können verschiedene Werkzeuge verwendet werden, um die Komponenten zu positionieren und an der unfertigen Baugruppe zu befestigen oder um Prozesse an der unfertigen Baugruppe durchzuführen. Diese können Prozesse wie das Anziehen von Schrauben und Bolzen, das Befestigen von Nieten, das Schneiden, das Bohren von Löchern oder das Durchführen verschiedener Schweißarbeiten umfassen. Die Art der an der Fertigungsstraße ausgeführten Prozesse hängt von den Details der herzustellenden Endbaugruppe ab. Die Art der Werkzeuge, die zur Durchführung der einzelnen Prozesse verwendet wird, wird ebenfalls variieren. Diese Werkzeuge können manuell oder robotergesteuert bedient werden.
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In einigen Fällen kann es erforderlich sein, dass die Werkzeuge bestimmte Spezifikationen erfüllen müssen. Diese können kunden- oder reglerabhängig sein, wobei die Spezifikationen sich auf bestimmte Toleranzen, Abmessungen oder Festigkeiten der fertigen Baugruppe beziehen. Um diese Spezifikationen zu erfüllen, kann eine herkömmliche Fertigungsstraße Prüfmechanismen umfassen, die wenigstens an einer Probe der unfertigen Baugruppen oder der fertigen Baugruppen angewandt werden. Die Prüfmechanismen können Merkmale, wie die Festigkeit von Verriegelungen, den Widerstand gegenüber einer Bewegung von Gelenken, die Genauigkeit von Sensoren in der fertigen Baugruppe oder weitere Merkmale oder Eigenschaften überprüfen.
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Um sicherzustellen, dass jede durch die Fertigungsstraße hergestellte fertige Baugruppe den gewünschten Spezifikationen entspricht, können die Werkzeuge und Prüfmechanismen getestet und kalibriert werden. Die bestimmten Tests und Kalibrierungen hängen von den verwendeten Werkzeugen ab und umfassen in der Regel das Entfernen der Werkzeuge von der Fertigungsstraße und deren Transport an einen entfernten Ort zur Überprüfung. Somit ist es wünschenswert, ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, um sicherzustellen, dass die Werkzeuge an einer Fertigungsstraße entsprechend den Spezifikationen arbeiten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Testträger zur Verwendung an einer Fertigungsstraße. Der Testträger umfasst eine Palette, die zum Einsetzen in eine Fertigungsstraße geeignet ist. Die Testpalette ist so ausgebildet, dass sie der Reihe nach eine Vielzahl von Arbeitsstationen an der Fertigungsstraße durchläuft. Die Testpalette umfasst eine auf der Palette gehaltene Überprüfungsvorrichtung. Die Überprüfungsvorrichtung ist geeignet, von wenigstens einem einer Vielzahl von Werkzeugen an der Fertigungsstraße betätigt zu werden, um ein Überprüfungsergebnis zu erzeugen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung von Werkzeugen an einer Fertigungsstraße. Das System umfasst das Einsetzen eines Testträgers in eine Fertigungsstraße. Die Fertigungsstraße umfasst eine Vielzahl von Arbeitsstationen. Der Testträger durchläuft der Reihe nach die Arbeitsstationen. Das System umfasst das Betätigen eines einer Vielzahl von Werkzeugen einer Überprüfungsvorrichtung auf dem Testträger. Das System umfasst auch das Erzeugen eines Überprüfungsergebnisses, das eine Ausgabe der Prüfungsvorrichtung darstellt.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung von Werkzeugen an einer Fertigungsstraße. Das Verfahren umfasst das Einsetzen einer Reihe von Träger in eine Fertigungsstraße. Die Fertigungsstraße umfasst eine Vielzahl von Arbeitsstationen, und es werden der Reihe nach Montagevorgänge an den Trägern durchgeführt, um eine fertige Baugruppe herzustellen. Die Fertigungsstraße umfasst eine Vielzahl von Montagewerkzeugen. Das Verfahren umfasst das Einsetzen eines Testträgers in die Reihe von Trägern bzw. Fördervorrichtungen. Der Testträger bewegt sich der Reihe nach durch die Vielzahl von Arbeitsstationen. Das Verfahren umfasst auch das Betätigen wenigstens eines Werkzeugs der Vielzahl von Montagewerkzeugen eine Überprüfungsvorrichtung auf dem Testträger, um ein Überprüfungsergebnis zu erzeugen.
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Verschiedene Aspekte dieser Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, wenn diese unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Fertigungsstraße.
- 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Reihe von Trägern zur Verwendung in der Fertigungsstraße der 1.
- 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Testträgers.
- 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Testträgers.
- 5 zeigt eine schematische Ansicht der Fertigungsstraße und der Reihe von Trägern.
- 6 zeigt eine schematische Ansicht eines Protokolls mit Überprüfungsergebnissen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist in 1 eine schematische Ansicht einer Fertigungsstraße dargestellt, die allgemein mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist. Die Fertigungsstraße 10 verwendet einen sequenziellen Montageprozess, wobei ein Träger bzw. eine Fördervorrichtung 12 in die Fertigungsstraße 10 eingesetzt wird und eine fertige Baugruppe 14 zusammengebaut wird. Der Träger 12 ist eine Halterung, auf der der sequenzielle Montageprozess stattfindet. Der Träger 12 kann Teilkomponenten der fertigen Baugruppe 14 umfassen. Die fertige Baugruppe 14 kann ein fertiges Produkt sein, oder die fertige Baugruppe 14 kann eine zusätzliche Anordnung benötigen, um ein fertiges Produkt herzustellen.
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Die Fertigungsstraße 10 umfasst eine Vielzahl von Arbeitsstationen, die im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 16 gekennzeichnet sind. Die dargestellte Fertigungsstraße 10 umfasst vier Arbeitsstationen 16a-16d, die lediglich der Veranschaulichung dienen, wobei die Fertigungsstraße 10 eine beliebige Anzahl von Arbeitsstationen 16 umfassen kann. An jeder Arbeitsstation 16 sind Einsätze vorgesehen, die im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 18 gekennzeichnet sind. Die Einsätze 18 umfassen gewünschte Teile, die dem Träger 12 hinzugefügt werden, um die fertige Baugruppe 14 herzustellen. Die dargestellte Fertigungsstraße 10 umfasst vier Einsätze 18a-18d, d. h. eine an jeder Arbeitsstation 16a-16d. Jedoch kann die Fertigungsstraße jede beliebige Anzahl von Einsätzen 18 umfassen. Die Fertigungsstraße 10 umfasst eine Vielzahl von Montagewerkzeugen 20. Die Montagewerkzeuge 20 werden an den Arbeitsstationen 16 verwendet, um den Zusammenbau der fertigen Baugruppe 14 durchzuführen. Die dargestellte Fertigungsstraße 10 umfasst vier Montagewerkzeuge 20a-20d, d. h. eine an jeder Arbeitsstation 16a-16d. jedoch kann die Fertigungsstraße 10 eine beliebige Anzahl von Montagewerkzeugen 20 umfassen. Die Montagewerkzeuge 20 können manuell oder robotergesteuert bedient werden.
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Die Fertigungsstraße 10 umfasst auch eine Teststation 22. Die Teststation 22 umfasst Testwerkzeuge 24, die verwendet werden, um die gewünschten Eigenschaften einer Vorprüfanordnung 26 zu überprüfen. Die Testwerkzeuge 24 können beliebige Werkzeuge, Sensoren oder Ausrüstungen sein, um alle gewünschten Eigenschaften der fertigen Baugruppe 14 zu überprüfen. Die dargestellte Teststation 22 ist nach jedem der Arbeitsstationen 16 am Ende der Fertigungsstraße 10 angeordnet. Jedoch kann die Teststation 22 auch an einer beliebigen Position an der Fertigungsstraße 10 angeordnet sein.
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In 2 ist eine schematische Ansicht einer Reihe von Trägern, die im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 28 gekennzeichnet sind, dargestellt. Die dargestellte Reihe von Trägern 28 umfasst sechs Träger 12a, 12b, usw., von denen jeder austauschbar und geeignet ist, anstelle des Trägers 28 in die Fertigungsstraße 10 eingesetzt zu werden. Unter der Reihe von Trägern 28 gibt es auch einen Testträger 30. Der Testträger 30 ist ebenfalls ausgebildet, um in die Fertigungsstraße 10 anstelle des Trägers 12 eingesetzt zu werden. In der dargestellten Ausführungsform wird der Testträger 30 in die Reihe der Träger 28 zwischen dem Träger 12b und dem Träger 12c eingesetzt. Jedoch kann der Testträger 30 an einer beliebigen Position in die Reihe der Träger 28 eingesetzt werden.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des Testträgers 30. Der Testträger 30 umfasst eine Palette 32, die als eine Basis für die anderen Komponenten des Testträgers 30 dient. Die dargestellte Palette 32 ist aus Stahl gebildet und weist eine rechteckige Form auf. Die Palette 32 kann jedoch aus einem beliebigen Material und in jeder gewünschten Form hergestellt werden. Die Palette 32 ist so bemessen, dass sie zwischen den Arbeitsstationen 16 der Fertigungsstraße 10, ähnlich wie der Träger 12, bewegt werden kann und ist so ausgebildet, dass sie in die Fertigungsstraße eingesetzt und der Reihe nach die Arbeitsstationen 16 durchlaufen kann. Der Testträger 30 umfasst einen Rahmen 34, der an der Palette 32 befestigt ist. Der dargestellte Rahmen 34 ist aus Aluminium gebildet, kann jedoch aus jedem beliebigen Material gebildet werden. Der Testträger 30 umfasst eine Überprüfungsvorrichtung 36, die auf dem Rahmen 34 gehalten wird. Die Überprüfungsvorrichtung 36 kann an einer oder mehreren der Arbeitsstationen 16 verwendet werden, um eines oder mehrere der Montagewerkzeuge 20 zu überprüfen, um zu bestimmen, ob das Montagewerkzeug 20 eine gewünschte Spezifikation erfüllt.
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In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Überprüfungsvorrichtung 36 einen Drehmomentaufnehmer. Die Überprüfungsvorrichtung 36 kann jedoch eine beliebige Art von Überprüfung, Kalibrierung, Messung oder eine beliebige weitere Vorrichtung umfassen. Die bestimmte Überprüfungsvorrichtung 36, die zur Verwendung in der Fertigungsstraße 10 ausgebildet ist, richtet sich nach den bestimmten Montagewerkzeugen 20 und den Testwerkzeugen 24, die in der Fertigungsstraße 10 enthalten sind.
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Der Testträger 30 umfasst auch einen Computer 38 und eine Ein- und Ausgabevorrichtung 40. Der Computer 38 dient zur Aufzeichnung von Daten über den Betrieb der Überprüfungsvorrichtung 36 und deren Verwendung an den Montagewerkzeugen 20. Die Ein- und Ausgabevorrichtung 40 ermöglicht es einem Bediener, mit dem Computer 38 zu interagieren.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Testträgers 30b. Der zweite Testträger 30b umfasst viele ähnliche Merkmale wie der Testträger 30. Diese Merkmale sind durch die gleichen Bezugszeichen mit dem Suffix „b“ gekennzeichnet und werden nicht näher beschrieben. Der zweite Testträger 30b umfasst eine zweite Überprüfungsvorrichtung 36b, die verwendet wird, um die ordnungsgemäße Funktion der Testwerkzeuge 24 zu überprüfen. In der dargestellten Ausführungsform ist die zweite Prüfungsvorrichtung 36b eine Waage, mit der ein Gewicht geprüft wird, das auf die Vorprüfanordnung 26 an der Teststation 22 aufgebracht wird. Die zweite Überprüfungsvorrichtung 36b kann jedoch jede Art von Prüfung, Kalibrierung, Messung oder jede andere gewünschte Vorrichtung umfassen.
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Obwohl die veranschaulichte Ausführungsform die Überprüfungsvorrichtung 36 und die zweite Überprüfungsvorrichtung 36b auf den getrennten Testträgern 30 und 30b zeigt, können sowohl die Überprüfungsvorrichtung 36 als auch die zweite Überprüfungsvorrichtung 36b, falls gewünscht, auf einem einzigen Testträger 30 vorgesehen sein.
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5 zeigt eine schematische Ansicht der Fertigungsstraße 10 und der Reihe der Träger 28. Jeder der Träger 12a, 12b, usw., und der Testträger 30 sind an den entsprechenden Arbeitsstationen 16 angeordnet. 5 zeigt einen Schritt in dem sequenziellen Montageprozess in der Fertigungsstraße 10. Wie dargestellt, ist der Träger 12 in der Teststation 22 angeordnet, in der durch die Bedienung der Testwerkzeuge 24 überprüft wird. Der Träger 12b ist in der Werkstation 16d angeordnet, in der die Montagewerkzeuge 20d verwendet werden, um die Einsätze 18d zu befestigen.
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Im dargestellten Schritt befindet sich der Testträger 30 in der Arbeitsstation 16c. Der Testträger 30 durchläuft die Arbeitsstationen 16 in ähnlicher Weise wie der Träger 12a, wobei jedoch die Einsätze 18 nicht am Testträger 30 befestigt sind. Wenn sich somit der Testträger 30 in der Arbeitsstation 16c befindet, werden die Einsätze 18c während dieses Schritts der Montagereihenfolge nicht verwendet. Wenn sich der Testträger 30 in der Arbeitsstation 16c befindet, werden die Montagewerkzeuge 20c auf der Überprüfungsvorrichtung 36 am Testträger 30 betätigt. Die Eingabe- und Ausgabevorrichtung 40 kann von dem Bediener verwendet werden, um zu idbestimmen, welches der Montagewerkzeuge 20 auf der Überprüfungsvorrichtung 36 betätigt wird. In der dargestellten Ausführungsform umfassen die Montagewerkzeuge 20c einen Drehmomentschlüssel. Der Drehmomentschlüssel wird am Drehmomentaufnehmer betätigt, und der Computer 38 wird verwendet, um den Betrieb der Überprüfungsvorrichtung 36 zu überwachen und ein Überprüfungsergebnis 42 zu erzeugen. Die Montagewerkzeuge 20c können auf der Überprüfungsvorrichtung 36 mehrere Male betätigt werden, um je nach Bedarf mehrere Überprüfungsergebnisse 42 zu erzeugen. Obwohl die dargestellte Ausführungsform einen Drehmomentschlüssel und einen Drehmomentaufnehmer umfasst, können die Werkzeuge 20c und die Überprüfungsvorrichtung 36 eine beliebige Vorrichtung sein.
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Das Überprüfungsergebnis 42 kann je nach Bedarf auf verschiedene Weise verwendet werden. Das vom Drehmomentschlüssel erzeugte Drehmoment kann mit einem Sollwert verglichen werden, um festzustellen, ob der Drehmomentschlüssel innerhalb der Spezifikation arbeitet. Das Überprüfungsergebnis 42 kann „Bestanden“ oder „Nichtbestanden“ umfassen. Das Überprüfungsergebnis 42 kann in einem Protokoll 44 aufgezeichnet werden, das in 6 gezeigt ist. Das Protokoll 44 umfasst zusätzliche Überprüfungsergebnisse 42a, 42b, usw., die zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommen werden. Dadurch ist es möglich, die Leistung des Montagewerkzeugs 20c über die Zeit zu überwachen, sodass das Montagewerkzeug 20c kalibriert, gewartet oder ausgetauscht werden kann, bevor es außerhalb der Spezifikationen arbeitet.
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Nach dem in 5 gezeigten Schritt bewegt sich der Testträger 30 auf der Fertigungsstraße 10 zur Arbeitsstation 16d, an der Montagewerkzeuge 20c auf der Überprüfungsvorrichtung 36 bedient werden können. Der Testträger 30 kann zusätzliche Überprüfungsvorrichtungen (nicht dargestellt) umfassen, die es ermöglichen, unterschiedliche Arten von Montagewerkzeugen 20 und Testwerkzeugen 24 zu betätigen, um zusätzliche Überprüfungsergebnisse zu erzeugen. Darüber hinaus können sowohl der Testträger 30 als auch der zweite Testträger 30b in der Reihe der Träger 28 enthalten sein, wodurch es möglich ist, unterschiedliche Montagewerkzeuge 20 und Testwerkzeuge 24 auf der Überprüfungsvorrichtung 36 und der zweiten Überprüfungsvorrichtung 36b zu betätigen.
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Unter erneutem Bezug auf 1 hängt die Quantität der fertigen Baugruppen 14, die die Fertigungsstraße 10 in einer bestimmten Zeit erzeugen kann, von den Details der Fertigungsstraße 10 ab. Beispielsweise hängt die Quantität der fertigen Baugruppen 14, die in einem Tag hergestellt werden können von der Zeit ab, die für einen sequenziellen Montageschritt benötigt wird, und davon, wie lange die Fertigungsstraße 10 jeden Tag betrieben wird. Die Reihe der Träger 28, die in 2 gezeigt ist, wird über einen gewissen Zeitraum in die Fertigungsstraße 10 eingesetzt. Der Testträger 30 kann mit einer beliebigen Häufigkeit in die Fertigungsstraße 10 eingesetzt werden. Beispielsweise kann der Testträger 30 einmal pro Tag in die Fertigungsstraße 10 eingesetzt werden, oder einmal pro Monat, oder in jedem anderen beliebigen Zeitabstand. Dadurch ist es möglich, die Montagewerkzeuge 20 und die Testwerkzeuge 24 mit einer beliebigen Häufigkeit zu überprüfen.
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Darüber hinaus kann der Testträger 30 zu einem Zeitpunkt eingesetzt werden, der nicht die Häufigkeit betrifft, sondern z.B. in Erwiderung auf ein bestimmtes Ereignis in die Fertigungsstraße 10. Beispielsweise kann der Testträger 30 nach dem Austausch eines der Montagewerkzeuge 20 in die Fertigungsstraße 10 eingesetzt werden.
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Zudem können der Testträger 30 und der zweite Testträger 30b mit der gleichen Häufigkeit oder mit unterschiedlichen Häufigkeiten in die Fertigungsstraße 10 eingesetzt werden. Dadurch ist es möglich, unterschiedliche Montagewerkzeuge 20 und Testwerkzeuge 24 je nach Bedarf unterschiedlich zu überprüfen. Der Testträger 30 kann je nach Bedarf an einer zweiten Fertigungsstraße (nicht dargestellt) oder einer beliebigen zusätzlichen Anzahl von Fertigungsstraßen verwendet werden. Dadurch kann der Testträger 30 verwendet werden, um die Montagewerkzeuge 20 an mehreren Fertigungsstraßen zu überprüfen.
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Die Verwendung des Testträgers 30 zur Überprüfung der Montagewerkzeuge 20 und der Testwerkzeuge 24 ist dahingehend vorteilhaft, dass der ordnungsgemäße Betrieb der Montagewerkzeuge 20 und der Testwerkzeuge 24 überprüft werden kann, ohne sie außer Betrieb zu nehmen. Dadurch können die Montagewerkzeuge 20 und die Testwerkzeuge 24 mit einer erhöhten Frequenz überprüft werden. Somit ist es möglich, ein beinahe außerhalb der Spezifikation arbeitendes Montagewerkzeuge 20 zu erfassen, bevor es außerhalb der Spezifikation arbeitet. Wird ein außerhalb der Spezifikation arbeitendes Montagewerkzeuge 20 identifiziert, gibt es weniger fertige Baugruppen 14, die repariert oder ersetzt werden müssen.
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Das Prinzip und die Funktionsweise dieser Erfindung wurden erläutert und in bevorzugten Ausführungsformen dargestellt. Jedoch versteht es sich, dass diese Erfindung anders als speziell erklärt und veranschaulicht praktiziert werden kann, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
