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Die Erfindung betrifft ein modulares Montagesystem und Verfahren zu dessen Betrieb.
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In einem modularen Montagesystem werden die Werkstücke je nach Bedarf von einer Station zur anderen transportiert. Der Transport erfolgt über ein fahrerloses Transportfahrzeug (FTF). Erfolgt die Bearbeitung der Werkstücke und deren Transport auf einem Werkstückträger und enthält die Arbeitsstation ein Transfersystem zum Einfördern, so muss das fahrerlose Transportfahrzeug ein funktionsgleiches Transfersystem enthalten.
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In einem modularen Montagesystem, in dem Werkstückträger von einem fahrerlosen Transportfahrzeug in eine Montagestation übergeben werden müssen, müssen Fahrzeug und Station sehr exakt zueinander ausgerichtet sein. Ist das nicht der Fall, kann es Probleme bei der Übergabe geben, bei denen dann manuell nachgeholfen werden muss. Der manuelle Eingriff sorgt für eine Verzögerung im Produktionsprozess.
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Aus der
DE 10 2016 124 876 A1 ist eine Anlage zur additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte bekannt, die eine Arbeitsstation umfasst, welche zur Durchführung wenigstens eines Arbeitsvorgangs im Rahmen der additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte eingerichtet ist. Die Arbeitsstation umfasst einen benutzerseitig verschiebbaren Transportwagen, mit einer Rahmenkonstruktion, welche eine Aufnahmeeinrichtung mit einem zur Aufnahme eines Pulvermoduls innerhalb der Rahmenkonstruktion eingerichteten Aufnahmeraum umfasst. Die Rahmenkonstruktion umfasst wenigstens zwei Abschnitte, wobei ein erster Abschnitt in einer vertikal ausgerichteten Bewegungsrichtung relativ zu einem zweiten Abschnitt bewegbar gelagert ist. Der Transportwagen umfasst eine motorische Hubeinrichtung, welche zur Erzeugung einer Hubkraft eingerichtet ist, die den ersten Abschnitt in eine Bewegung relativ zu dem zweiten Abschnitt versetzt.
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Die
DE 10 2018 121 743 A1 offenbart einen fahrerlosen Transporter mit einem Fahrgestell, einem Antrieb und einer Steuerung, zum Transport von Transportgut, insbesondere zur Beschickung einer Übergabestation mit einem oder mehreren Werkstücken. Dabei ist vorgesehen, dass der fahrerlose Transporter eine Handling-Anordnung mit einem Teleskopauszug zum Bewegen des Transportgutes in horizontaler Richtung aufweist.
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Die
EP 3 527 325 A1 betrifft eine Bearbeitungsanordnung zur Bearbeitung von Werkstücken. Die Bearbeitungsanordnung umfasst ein fahrerloses Transportfahrzeug mit einer Werkstückaufnahme und wenigstens eine Bearbeitungsstation. Das fahrerlose Transportfahrzeug ist relativ zur Bearbeitungsstation bewegbar. Mittels des fahrerlosen Transportfahrzeugs ist ein in der Werkstückaufnahme aufgenommenes Werkstück in eine Bearbeitungsposition transportierbar. Es ist eine Abstützvorrichtung vorgesehen, die bei in Bearbeitungsposition befindlichem Werkstück derart am fahrerlosen Transportfahrzeug oder an dem im fahrerlosen Transportfahrzeug aufgenommenen Werkstück angreift, dass von der Bearbeitungsstation auf das Werkstück aufgebrachte Kräfte ohne Lageveränderung des Werkstücks durch die Abstützvorrichtung aufnehmbar sind.
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Aus der
JP 2009 - 298 223 A ist ein unbemanntes Förderfahrzeug mit einer Transfereinheit zum Laden von Gegenständen darauf und zum Liefern derselben zu Transferzielen bekannt, das auf einer Fahrfläche entlang einer Führungslinie betriebsmäßig gesteuert wird. Das Förderfahrzeug hat eine Ladehöheneinstelleinheit zum Einstellen der Objektladehöhe in der Transfereinheit gemäß der Objekttransferhöhe an jedem Transferziel.
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Die
DE 20 2011 003 546 U1 offenbart ein modular aufgebautes integriertes Handling- und Transportsystem zur Ver- und Entsorgung von Montage-, Produktions- und Lagerstätten mit Behältern und Kartonagen. An einem vertikal verfahrbaren Hubmast ist eine Handhabungseinrichtung dreh- und kippbar gelagert, um unterschiedliche Neigungswinkel für die Übergabe bzw. Übernahme von Objekten einstellen zu können. Der Hubmast kann mobil auf Flurförderzeugen eingesetzt werden.
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Die US 2019 / 0 196 505 A1 beschreibt Vorrichtungen und Verfahren, die für das Be- und Entladen von Waren unter Verwendung mehrerer autonomer Bodenfahrzeuge (AGVs) nützlich sind. Das System umfasst eine Vielzahl von AGVs, die eine Transportkette bilden. Ein AGV bewegt sich zu den Koordinaten des Übergabeorts, richtet seine Förderanordnung aus, empfängt einen Warenartikel auf seiner Förderanordnung von einem vorgeschalteten AGV und übergibt den Warenartikel an ein nachgeordnetes AGV.
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Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, Vorrichtungen und Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen eine Übergabe von Werkstücken in einem modularen Montagesystem optimiert und der für die Übergabe erforderliche Zeitaufwand minimiert werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Vorrichtungen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Abbildungen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) für ein modulares Montagesystem. Das FTF umfasst ein verfahrbares Fahrzeug-Grundmodul mit einem darauf angeordneten ersten Transfersystem, welches dafür eingerichtet ist, in einer Übergabeposition des Fahrzeug-Grundmoduls relativ zu einer stationären Andockstation ein darauf befindliches Werkstück oder einen darauf befindlichen Werkstückträger an ein artgleiches zweites Transfersystem der Andockstation zu übergeben oder von dem artgleichen zweiten Transfersystem zu übernehmen. Erfindungsgemäß ist das erste Transfersystem höhenverstellbar auf dem Fahrzeug-Grundmodul angeordnet und das fahrerlose Transportfahrzeug umfasst ein Kontrollsystem, welches dafür eingerichtet ist, die Höhe des ersten Transfersystems vor der Übergabe eines jeweiligen Werkstücks an die jeweilige Höhe des zweiten Transfersystems der Andockstation anzupassen. Dazu sind in dem Kontrollsystem Daten über die jeweilige Höhe des zweiten Transfersystems vorhanden und Analysemittel, die dafür eingerichtet sind, während einer Übergabe eines Werkstücks oder Werkstückträgers die Korrektheit einer jeweiligen Höhenangabe zu ermitteln und die Daten über die jeweilige Höhe gegebenenfalls anzupassen. Das erste und das zweite Transfersystem können beispielsweise ein Förderband umfassen.
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In einer Ausführungsform ist das fahrerlose Transportfahrzeug dafür vorgesehen, Werkstücke auf einem jeweiligen Werkstückträger zu transportieren.
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Erfindungsgemäß sind die Analysemittel des fahrerlosen Transportfahrzeugs dafür eingerichtet, die Zeitdauer der Übergabe eines Werkstückes oder Werkstückträgers zu bestimmen und diese als Basis für die Ermittlung der Korrektheit einer Höhenangabe zu verwenden. Bei einer optimalen Höheneinstellung des ersten Transfersystems wird die Zeitdauer der Übergabe minimal. Stimmen die Höhen des ersten und zweiten Transfersystems nicht überein, verlängert sich die Zeitdauer der Übergabe.
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In einer Ausführungsform des fahrerlosen Transportfahrzeugs umfassen die Analysemittel mindestens einen Sensor, der dafür eingerichtet ist, ein Werkstück oder einen Werkstückträger zu detektieren, der sich über dem Sensor auf dem ersten Transfersystem befindet. Der mindestens eine Sensor ist in der Ebene des ersten Transfersystems angeordnet und kann detektieren, ob sich direkt über ihm ein Werkstück bzw. Werkstückträger befindet oder nicht. In einer Ausführungsform ist mindestens ein Sensor in einer Ecke des ersten Transfersystems angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist jeweils mindestens ein Sensor an einander diametral entgegengesetzten Ecken des ersten Transfersystems angeordnet, d.h. in der Nähe der Enden einer Diagonale der Ebene des ersten Transfersystems.
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In einer Ausführungsform ist der mindestens eine Sensor ein induktiver Sensor. In einer anderen Ausführungsform ist der mindestens eine Sensor ein optischer Sensor, beispielsweise ein Fotodetektor.
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In einer weiteren Ausführungsform des fahrerlosen Transportfahrzeugs befinden sich in der Ebene des ersten Transfersystems, beispielsweise unter einem Förderband des Transfersystems, vier Sensoren, die detektieren, ob sich ein Werkstückträger auf dem Förderband oder gerade im Bereich der Übergabe befindet: Zwei der Sensoren befinden sich an einander diametral entgegengesetzten Ecken des ersten Transfersystems (äußere Sensoren), die beiden anderen Sensoren in einem mittleren Bereich der Ebene des ersten Transfersystems in gleicher Entfernung vom Mittelpunkt der Ebene (innere Sensoren). Die inneren Sensoren sind überdeckt, wenn sich der Werkstückträger ordnungsgemäß auf dem Fahrzeug befindet. Die äußeren Sensoren dürfen dann nicht bedeckt sein.
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Während der Werkstückträgerübergabe an die Montagestation ist einer der äußeren Sensoren abgedeckt. Nun kann die Zeitdauer der Abdeckung dieses Sensors gemessen werden und als Qualitätsmaß für die Übergabe betrachtet werden. Es gibt typische Übergabezeitdauern von z.B. 10 Sekunden, die als akzeptabel betrachtet werden, und deutlich darüber hinaus gehende Zeiten, die als nicht akzeptabel zu bewerten sind.
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Das erfindungsgemäße FTF ist in der Lage, eine auf nicht übereinstimmende Höhen des ersten und zweiten Transportsystems zurückzuführende nicht einwandfreie Übergabe automatisch zu detektieren und bei der nächsten Anfahrt entsprechend gegenzusteuern. Dies ermöglicht die automatische Beseitigung von Übergabefehlern und die Vermeidung von aufgrund von Übergabefehlern erforderlichen Produktionsstopps.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein modulares Montagesystem, das mindestens zwei stationäre Andockstationen und mindestens ein erfindungsgemäßes Transportfahrzeug umfasst, welches dafür eingerichtet ist, Werkstücke oder Werkstückträger zwischen den mindestens zwei stationären Andockstationen zu verfahren. Die mindestens zwei stationären Andockstationen weisen jeweils ein dem ersten Transfersystem des erfindungsgemäßen Transportfahrzeugs artgleiches zweites Transfersystem auf.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Optimierung der Übergabezeitdauer eines Werkstücks oder Werkstückträgers zwischen einem erfindungsgemäßen FTF und einer stationären Andockstation in einem modularen Montagesystem, insbesondere einem erfindungsgemäßen modularen Montagesystem.
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In dem Verfahren wird in einem ersten Schritt bei einer ersten Übergabe des Werkstücks oder Werkstückträgers eine Übergabezeitdauer gemessen und mit einer vorgegebenen Obergrenze für die Übergabezeitdauer verglichen. Falls die gemessene Übergabezeitdauer größer ist als die vorgegebene Obergrenze für die Übergabezeitdauer, wird die Höhe des ersten Transfersystems des FTF verändert, andernfalls das Verfahren beendet.
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Bei einer weiteren Übergabe des Werkstücks oder Werkstückträgers wird eine weitere Übergabezeitdauer gemessen und mit der bei der vorangegangenen Übergabe gemessenen Übergabezeitdauer und der vorgegebenen Obergrenze für die Übergabezeitdauer verglichen. Falls die gemessene weitere Übergabezeitdauer größer ist als die vorgegebene Obergrenze für die Übergabezeitdauer, wird die Höhe des ersten Transfersystems des FTF verändert, andernfalls wird das Verfahren beendet. Falls die gemessene weitere Übergangszeitdauer kleiner ist als die bei der vorangegangenen Übergabe gemessene Übergabezeitdauer, erfolgt die Höhenveränderung in derselben Richtung wie bei der vorangegangenen Höhenveränderung. Falls die gemessene weitere Übergangszeitdauer größer ist als die bei der vorangegangenen Übergabe gemessene Übergabezeitdauer, erfolgt die Höhenveränderung in der entgegengesetzten Richtung wie bei der vorangegangenen Höhenveränderung. Diese Schritte werden solange wiederholt, bis die gemessene weitere Übergangszeitdauer kleiner oder gleich der vorgegebenen Obergrenze für die Übergabezeitdauer ist, dann wird das Verfahren beendet.
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Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Lösung zählt, dass die Transfersysteme auf dem FTF und in den stationären Andockstationen für die Übergabe so ausgerichtet werden, dass eine Übergabe mit hoher Präzision möglich ist, ohne dass aufwendige Bodenarbeiten erforderlich sind. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen fahrerlosen Transportfahrzeugs und des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich die Übergabezeitdauern von Werkstücken bzw. Werkstückträgern in dem Montagesystem optimieren, wodurch der für den gesamten Montageprozess erforderliche Zeitaufwand verkürzt und so die Produktionskapazität des modularen Montagesystems erhöht werden kann. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen FTF in Übergabeposition an einer stationären Andockstation des modularen Montagesystems;
- 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Transfersystems eines erfindungsgemäßen FTF;
- 3 ein exemplarisches Diagramm der Übergabezeitdauer in Abhängigkeit der Höhe in einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen modularen Montagesystems.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen fahrerlosen Transportfahrzeugs 20 in Übergabeposition an einer Andockstation 30 einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen modularen Montagesystems 10. Gezeigt ist eine Draufsicht von fahrerlosem Transportfahrzeug 20 und stationärer Andockstation 30.
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Das FTF 20 weist ein verfahrbares Fahrzeuggrundmodul 21 auf, auf dem sich ein Transfersystem 22 befindet. Das Transfersystem 22 kann beispielsweise ein Förderband umfassen. Auf dem Transfersystem 22 ist mindestens ein Sensor 23 angeordnet, der detektiert, ob sich auf dem Transfersystem 22 ein Werkstück oder ein Werkstückträger 40 befindet. An mindestens einer Ecke des Transfersystems 22 ist ein weiterer Sensor 24 angeordnet, der detektiert, ob sich ein Werkstück oder Werkstückträger 40 über ihm befindet.
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Die Andockstation 30 verfügt über ein zu dem Transfersystem 22 des FTF 20 artgleiches Transfersystem 32.
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Werkstückträger 40 werden von dem FTF 20 angeliefert oder abgeholt und dabei von dem Transfersystem 22 des FTF 20 an das Transfersystem 32 der Andockstation 30 übergeben oder von diesem übernommen. Das Transfersystem 32 der Andockstation 30 transportiert die Werkstückträger 40 von der Andockstation 30 zu einer Montageeinheit (nicht dargestellt) zur Weiterverarbeitung der darauf befindlichen Werkstücke bzw. von der Montageeinheit zur Andockstation 30 für den Weitertransport.
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In der Zeichnung ist das FTF 20 in Übergabeposition an einer stationären Andockstation 30 gezeigt. Auf dem Transfersystem 32 der Andockstation 30 befinden sich zwei Werkstückträger 40. Wird ein Werkstückträger 40 von dem Transportsystem 32 der Andockstation 30 an das Transportsystem 22 des FTF 20 übergeben, bewegt sich der Werkstückträger 40 über den Sensor 24. Der Sensor 24 detektiert die Anwesenheit des Werkstückträgers 40 und erzeugt ein Signal, das eine Zeitmessung in der Kontrolleinheit des FTF 20 startet. Der Werkstückträger 40 wird weitertransportiert und bewegt sich über den Sensor 23, der ebenfalls die Anwesenheit des Werkstückträgers 40 detektiert und einen Statusindikator (Flag) setzt, dass sich ein Werkstückträger 40 auf dem Transportsystem 22 des FTF 20 befindet. Der Werkstückträger 40 wird weiterbewegt, bis er seine Endposition auf dem FTF 20 erreicht hat. In der Endposition überdeckt der Werkstückträger 40 den Sensor 24 nicht mehr. Sobald der Werkstückträger 40 den Sensor 24 nicht mehr abdeckt, erzeugt dieser ein Signal, das die Zeitmessung in der Kontrolleinheit des FTF 20 beendet. Die Zeitdifferenz zwischen den beiden Signalen des Sensors 24 ist die Übergabezeitdauer.
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2 zeigt eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform eines Transfersystems 22 eines erfindungsgemäßen FTF 20.
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In dieser Ausführungsform sind auf dem Transfersystem 22 zwei Sensoren 24 in einander gegenüberliegenden Ecken des Transfersystems 22 angeordnet, und zwei Sensoren 23 sind im mittleren Bereich des Transfersystems 22 angeordnet. Die Anordnung der Sensoren 23 und 24 ist rotationssymmetrisch zu der in z-Richtung (senkrecht zur Bildebene) verlaufenden Mittelachse des Transfersystems 22. Diese Anordnung der Sensoren 23 und 24 ermöglicht die Detektion eines Werkstücks oder Werkstückträgers 40 unabhängig von der Transportrichtung des Transfersystems 22, also unabhängig davon, ob das Werkstück oder der Werkstückträger 40 an der in der Zeichnung linken Seite oder an der in der Zeichnung rechten Seite des Transfersystems 22 übernommen oder übergeben wird. Weiterhin ermöglicht die dargestellte Sensoranordnung eine genauere Zentrierung eines Werkstücks oder Werkstückträgers auf dem Transfersystem 22 bzw. eine genauere Positionierung des Werkstücks oder Werkstückträgers in der vorgesehenen Endposition auf dem Transfersystem 22.
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3 zeigt ein exemplarisches Diagramm 100 der Übergabezeitdauer 120 eines Werkstücks oder Werkstückträgers 40 in einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen modularen Montagesystems 10 in Abhängigkeit der Höhe 110 des Transfersystems 22 des FTF 20 und illustriert ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Dargestellt ist eine Kurve 130 der Übergabezeitdauer 120 eines Werkstücks oder Werkstückträgers 40 zwischen einem erfindungsgemäßen FTF 20 und einer Andockstation 30 in Abhängigkeit von der am FTF 20 eingestellten Höhe 110 des Transfersystems 22. Angestrebt ist eine Übergabezeitdauer, die kleiner oder gleich einer Obergrenze 140 ist, die im dargestellten Beispiel 12 s beträgt.
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Eingezeichnet sind drei Messwerte 131, 132, 133, die in einem Beispiel der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Optimierung der Übergabezeitdauer erhalten wurden.
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Die Höhe des Transfersystems 22 war zunächst auf 4 mm eingestellt. Bei einer ersten Übergabe wurde eine Übergabezeitdauer 131 von 14 s gemessen. Da dieser Wert oberhalb der Obergrenze 140 liegt, wurde die Höhe 110 des Transfersystems 22 auf 5,5 mm erhöht.
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Bei einer zweiten Übergabe wurde eine Übergabezeitdauer 132 von 12,1 s gemessen. Da dieser Wert immer noch oberhalb der Obergrenze 140 liegt, wurde die Höhe 110 des Transfersystems 22 weiter erhöht auf 6,9 mm.
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Bei einer dritten Übergabe wurde eine Übergabezeitdauer 133 von 10,5 s gemessen. Da dieser Wert unterhalb der Obergrenze 140 liegt, wurde diese Höheneinstellung beibehalten und das Verfahren wurde beendet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- modulares Montagesystem
- 20
- Transportfahrzeug
- 21
- Fahrzeuggrundkörper
- 22
- Transfersystem
- 23
- Sensor
- 24
- Sensor
- 30
- Andockstation
- 32
- Transfersystem
- 40
- Werkstückträger
- 100
- Diagramm der Übergabezeitdauer in Abhängigkeit der Höhe
- 110
- Eingestellte Höhe [mm]
- 120
- Übergabezeitdauer [s]
- 130
- Graph der Übergabezeitdauer
- 131
- erster Messpunkt
- 132
- zweiter Messpunkt
- 133
- dritter Messpunkt
- 140
- angestrebte Obergrenze der Übergabezeitdauer [s]
