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Die Erfindung betrifft ein fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) für ein modulares Montagesystem und ein Verfahren zur Bearbeitung eines sich auf einem FTF befindenden Werkstücks.
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In einem modularen Montagesystem transportieren fahrerlose Transportfahrzeuge Werkstücke entsprechend einem vorgegebenen Arbeitsplan zur Bearbeitung oder Montage von einer Station zur nächsten. Ein wesentlicher Vorteil eines solchen Systems ist, dass dieselben Anlagen auch unterschiedliche Fertigprodukte produzieren können, indem die einzelnen Stationen auch in unterschiedlicher Reihenfolge angefahren werden können oder einzelne Stationen auch ausgelassen werden können, wenn sie nicht benötigt werden.
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Die
DE 10 2017 008 316 A1 offenbart ein Bearbeitungssystem zum Ausrichten und Bearbeiten mindestens eines Bauteils, wobei das Bearbeitungssystem mindestens eine Bearbeitungseinheit mit einem Arbeitsbereich und mindestens einem in dem Arbeitsbereich angeordneten Werkzeug, und mindestens eine auf mindestens einem Fahrzeug angeordnete Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen des Bauteils umfasst, bei dem das mindestens eine Bauteil durch die Aufnahmeeinheit und/oder das mindestens eine Fahrzeug in mindestens zwei Richtungen verfahrbar ist.
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Aus der
DE 10 2016 223 617 A1 ist ein Verfahren zum Ausführen zumindest einer Fertigungsaufgabe bekannt, welches das Bereitstellen einer mobilen fahrerlosen Fertigungseinheit, welche dazu ausgebildet ist, sich zwischen verschiedenen Positionen im Raum zu bewegen, wobei die mobile fahrerlose Fertigungseinheit zumindest eine Fertigungseinrichtung umfasst, und das Ausführen einer Fertigungsaufgabe mittels der Fertigungseinrichtung der mobilen fahrerlosen Fertigungseinheit umfasst, während sich die mobile fahrerlose Fertigungseinheit von einer ersten Position zu einer zweiten Position im Raum bewegt.
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Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, Vorrichtungen und Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen die Effizienz eines modularen Montagesystems verbessert werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
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Erfindungsgemäß werden nicht nur die Werkstücke durch fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) von einer stationären Anlage zur nächsten transportiert, sondern es werden auch einzelne Anlagen mobil gestaltet, indem sie auf ein fahrerloses Transportfahrzeug platziert werden. Diese mobilen Einheiten können ein auf einem anderen FTF befindliches Werkstück bearbeiten, während dieses sich auf dem Weg zwischen zwei stationären Anlagen befindet. Das FTF mit dem Bearbeitungswerkzeug kann dazu beispielsweise dem FTF mit dem Werkstück entgegen fahren.
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Gegenstand der Erfindung ist ein fahrerloses Transportfahrzeug (FTF), das mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks umfasst, welches sich auf einem anderen FTF befindet.
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Die fahrerlosen Transportfahrzeuge sind dazu ausgebildet, sich zwischen verschiedenen Positionen im Raum zu bewegen. Unter einem FTF wird dabei ein Fahrzeug verstanden, welches selbsttätig, ohne Fahrer, zu einer gesteuerten oder geregelten Fortbewegung befähigt ist, insbesondere entlang vorbestimmter Fahrwege und/oder frei, das heißt insbesondere ohne Bindung an vorbestimmte Fahrwege. Ein solches fahrerloses Transportfahrzeug kann auf Rädern, auf Schienen, auf Luftkissen, und/oder in anderer geeigneter Weise verfahrbar sein. Werkstücke werden in einem modularen Montagesystem durch fahrerlose Transportfahrzeuge von einer ortsfesten Fertigungsstation zur nächsten transportiert.
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Ein modulares Montagesystem in Sinne der Erfindung umfasst mindestens zwei fahrerlose Transportfahrzeuge sowie eine Leitsteuerung, und kann beispielsweise Einrichtungen zur Standortbestimmung und Lageerfassung der FTF aufweisen. Außerdem umfasst ein modulares Montagesystem mindestens zwei ortsfeste Fertigungsstationen zur Bearbeitung eines Werkstücks.
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Erfindungsgemäß umfasst das FTF mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks, welches sich auf einem anderen FTF befindet.
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Unter einer Bearbeitungsvorrichtung wird eine Einrichtung verstanden, welche wenigstens eine Fähigkeit aufweist, die für eine Fertigungsaufgabe genutzt werden kann. Eine Fertigungsaufgabe kann beispielsweise ein Herstellen eines Teils, z.B. durch Urformen, Umformen, Fügen von Einzelteilen, wie z.B. Schweißen oder Löten sein. Die Fertigungsaufgabe kann auch in dem Verändern eines Teils bestehen oder das Verändern von wenigstens einem Teil umfassen. Es ist auch möglich, dass die Fertigungsaufgabe ein Verbinden von Teilen und/oder ein Trennen von Teilen und/oder ein Bearbeiten von einem oder mehreren Teilen umfasst. Weiterhin kann die Fertigungsaufgabe beispielsweise ein Bohren, Sägen, ein Verfahren zum Abtragen, oder z.B. eine Laserstrahlbearbeitung umfassen.
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In einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung des erfindungsgemäßen FTF einen Manipulator. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung des FTF einen Roboter, der eine entsprechende Funktion aufweist. Unter einer Roboterfunktion kann eine Eigenschaft verstanden werden, bestimmte Bewegungen und/oder Tätigkeiten durchzuführen, wobei insbesondere eine Roboterhand, welche eine bestimmte Funktionalität aufweist, an einem Roboterarm in einer Vielzahl möglicher Bewegungen verlagerbar ist. Die Roboterfunktion kann beispielsweise eine Greiffunktion und/oder eine Bearbeitungsfunktion umfassen.
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In einer anderen Ausführungsform hat die mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung eine Fügefunktion und ist beispielsweise als Schweißzange, Klebepistole oder Löteinrichtung ausgeführt.
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In wieder einer anderen Ausführungsform hat die mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung eine Trenn-, Abtrag- oder Bohrfunktion und ist beispielsweise als Säge, Trennvorrichtung, Schleifvorrichtung oder Bohrer ausgeführt.
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In einer Ausführungsform ist die mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung dafür eingerichtet, ein auf einem anderen FTF befindliches Werkstück in seiner Position zu verändern, insbesondere ein auf einem anderen FTF befindliches Werkstück zu wenden.
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In einer Ausführungsform des fahrerlosen Transportfahrzeugs ist die mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung für eine Mensch-Maschine-Kooperation vorgesehen. Das FTF weist in einer Ausführungsform Sensoren zur Erkennung von Menschen in der Umgebung des FTF auf, sowie Sicherheitseinrichtungen, die diese Menschen vor von dem FTF bzw. der mindestens einen Bearbeitungsvorrichtung ausgehenden Gefahren schützen, beispielsweise vor Kollisionen mit dem FTF oder der mindestens einen Bearbeitungsvorrichtung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das FTF eine Schutzvorrichtung zum Schutz der Umgebung vor Belastungen und/oder Gefahrpotentialen, die durch das Ausführen der Fertigungsaufgabe entstehen können, auf. Beispielsweise kann die Schutzvorrichtung dazu ausgebildet sein, die Umgebung, wie z.B. umliegende Objekte, vor Verschmutzung oder Beschädigung, oder sich in der Nähe befindliche Personen, beispielsweise vor gesundheitsgefährdenden Stoffen, Emissionen und/oder vor Lärmbelästigung, zu schützen.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Bearbeitung eines auf einem ersten FTF befindlichen Werkstücks, bei dem das Werkstück durch mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung bearbeitet wird, welche sich auf einem zweiten FTF befindet. Das zweite FTF ist ein erfindungsgemäßes FTF mit mindestens einer Bearbeitungsvorrichtung.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens fährt das zweite FTF zur Bearbeitung eine Position des ersten FTF an, die sich zwischen zwei Fertigungsstationen eines mindestens zwei Fertigungsstationen umfassenden modularen Montagesystems befindet. Das heißt, das zweite FTF fährt eine Position an, die auf dem Fahrweg des ersten FTF von einer Fertigungsstation zur nächsten liegt und trifft sich dort mit dem ersten FTF.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Bearbeitung des Werkstücks, während das erste FTF steht. Dazu machen das erste und das zweite FTF an der Rendezvous-Position Halt und die mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung des zweiten FTF führt die Bearbeitung des sich auf dem ersten FTF befindenden Werkstücks durch.
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In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Bearbeitung, während sowohl das erste als auch das zweite FTF in Bewegung sind. Dazu treffen sich das erste und das zweite FTF an der Rendezvous-Position und bewegen sich gemeinsam bzw. parallel zueinander weiter auf dem Fahrweg des ersten FTF, während die mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung des zweiten FTF die Bearbeitung des sich auf dem ersten FTF befindenden Werkstücks durchführt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren soll durch ein Beispiel illustriert werden. Um ein Bauteil zu wenden, könnte das das Bauteil transportierende FTF in eine Wendestation fahren. Diese besteht im einfachsten Fall aus einem Roboter, der das Bauteil anhebt, dreht und wieder absetzt. Dazu muss das FTF mit dem Bauteil zu dieser Station fahren und danach wieder in die nächste Station fahren.
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Erfindungsgemäß wird dagegen ein Wenderoboter auf einem FTF platziert, welches dem FTF mit dem Bauteil entgegenfährt, so dass sich der Fahrweg verkürzt. Idealerweise fährt das FTF mit dem Bauteil von der Vorgängerstation in die der Wendeoperation folgende Station und wird unterwegs entweder im Stand oder sogar während der Fahrt von dem Roboter gewendet.
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Jetzt könnte man meinen, es würde ausreichen, den Roboter stationär auf dem Weg zwischen den Stationen zu platzieren. Es kann aber durchaus sein, dass zum einen nicht immer derselbe Weg gewählt wird (dynamische Auswahl des gerade günstigsten Weges) oder dass ein anderes Produkt, das auch gewendet werden muss, eine andere Zielstation hat und damit einen anderen Weg nimmt.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht effizientere Prozesse, kürzere Durchlaufzeiten, sowie eine Einsparung von stationären Anlagen. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.
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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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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017008316 A1 [0003]
- DE 102016223617 A1 [0004]