DE102022117386A1

DE102022117386A1 - Fertigungsstation zur Herstellung von Karosserieteilen sowie Verfahren zur Fertigung

Info

Publication number: DE102022117386A1
Application number: DE102022117386.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Kreutel; Alexander Eckert; Rainer Schäfer; Andreas WACHTEL
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-07-12
Filing date: 2022-07-12
Publication date: 2024-01-18

Abstract

Es wird eine Fertigungsstation zur Herstellung von Karosserieteilen vorgeschlagen, mit mindestens einer modularen Fertigungszelle (4, 6), wobei jede modulare Fertigungszelle einen eigenen Arbeitsbereich (22) aufweist, wobei die Arbeitsbereiche (22) mehrere, jeweils einheitlich angeordnete Roboter (32) aufweisen und zusammen mit Fertigungsmitteln (8, 10, 12, 14, 16, 18) eine Bearbeitung von Bauteilen (38), wie zum Beispiel von Karosserieteilen, ermöglichen. Der modularen Fertigungszelle (4, 6) ist eine Bauteil-Transportanordnung (36) für die benötigten Bauteile (38) zugeordnet ist, wobei jeder modularen Fertigungszelle (4, 6) ein Fertigungsmittellager (24) mit unterschiedlichen Fertigungsmitteln (8, 10, 12, 14, 16, 18), wie Werkzeugen und Aufnahmeanordnungen zur Durchführung unterschiedlicher Herstellungsverfahren, zugeordnet ist und für mindestens eine Fertigungszelle (4, 6) eine Fertigungsmittel-Transportanordnung (20) vorgesehen ist. Die Fertigungsmittel-Transportanordnung (20) durchfährt die modulare Fertigungszelle in U-Form und im Einbahnstraßenprinzip für einen Austausch der Fertigungsmittel (8, 10, 12, 14, 16, 18) zwischen dem Fertigungsmittellager (24) und dem Arbeitsbereich (22).

Description

Die Erfindung betrifft eine Fertigungsstation für Herstellung von Karosserieteilen, wobei mindestens eine Fertigungszelle vorgesehen ist, wobei jede Fertigungszelle einen eigenen Arbeitsbereich aufweist, wobei die Arbeitsbereiche mehrere, jeweils einheitlich angeordnete Roboter aufweisen und zusammen mit Fertigungsmitteln eine Bearbeitung von Bauteilen, wie zum Beispiel Werkstücken, ermöglichen, wobei die Fertigungsmittel zumindest Werkzeuge und Aufnahmeanordnungen aufweisen, wobei für eine Fertigungszelle mindestens eine Bauteil-Transportanordnung für die benötigten Bauteile, vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Fertigen von Herstellungsteilen.
Fertigungsstationen bzw. Fertigungsanlagen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Eine gattungsgemäße Fertigungsstation ist beispielsweise aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 20 2014 101 002 U1 bekannt. Die hier beschriebene Fertigungsstation zeichnet sich insbesondere durch eine größere Flexibilität für die in einer Fertigungsstation durchzuführenden Prozesse aus. Außerdem würden sich Vorteile für eine bessere und flexiblere Verkettung von aus Fertigungszellen aufgebauten Fertigungsstationen untereinander ergeben. In einer besonderen Ausführungsform einer Sonder-Fertigungsstation wird auch noch die Möglichkeit erwähnt, Aufnahmeanordnungen auszutauschen, um eine Sonderfertigung zu ermöglichen. Diese Art von Flexibilität betrifft jedoch lediglich vorbestimmte Herstellungsverfahren sowie einen durch jeweilige Maxima eingegrenzten Umfang von geometrischen Eigenschaften der Herstellungsteile. Zu den Herstellungsverfahren zählen Fügeverfahren, bei denen sogenannte Prozessmittel benötigt werden, wie zum Beispiel Schweißen und Kleben, An- und Einpressverfahren, wie zum Beispiel Schrauben, Nageln und Nieten oder auch Umformverfahren, wie Falzen, Biegen und Clinchen. Insbesondere im Automobilbau und hier bei der Produktion von höherwertigen Fahrzeugen ist eine stetig wachsende Individualisierung der Fahrzeuge und damit verbunden natürlich auch der Karosserieteile gewünscht. Dies kann im Extremfall dazu führen, dass es gewünscht ist, eine Losgröße von einem Stück in einer derartigen Fertigungsanlage zu fertigen.
Dies ist ohne eine Anpassung der jeweiligen Fertigungsanlagen bisher jedoch nicht möglich. Darüber hinaus offenbart die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2020 116 123 A1 eine Fertigungsstation bei der jeder Fertigungszelle ein Aufnahmeanordnungslager mit sämtlichen Aufnahmeanordnungen für das jeweilige Herstellungsverfahren. Hierdurch konnte die Flexibilität zwar schon wesentlich erhöht werden, jedoch sind für unterschiedlich herzustellende Bauteile immer noch aufwendige Umrüstprozesse notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fertigungsstation bereit zu stellen, die den oben genannten Nachteil auf einfache und kostengünstige Weise vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zunächst dadurch gelöst, dass mindestens jeder Fertigungszelle ein Fertigungsmittellager mit unterschiedlichen Fertigungsmitteln, wie Werkzeugen und Aufnahmeanordnungen zur Durchführung unterschiedlicher Herstellungsverfahren, zugeordnet ist und für mindestens eine Fertigungszelle eine Fertigungsmittel-Transportanordnung vorgesehen ist. Hierbei werden dann der Fertigungszelle also alle für ein Herstellungsverfahren benötigten Fertigungsmittel direkt zur Verfügung gestellt, wodurch auch Sonderanfertigungen extrem schnell durchgeführt werden können.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist jeder Fertigungszelle genau ein Fertigungsmittellager zugeordnet. Alternativ können auch mindestens zwei Fertigungszellen einem gemeinsamen Fertigungsmittellager zugeordnet sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Bauteil-Transportanordnung und/oder die Fertigungsmittel-Transportanordnung als FTS-Transportsystem ausgebildet. Die Abkürzung „FTS“ steht hierbei für „fahrerloses Transportsystem“. Hierbei werden flurgebundene Fördermittel mit eigenem Fahrantrieb automatisch gesteuert und berührungslos geführt. Alternativ ist es auch möglich die Transportanordnung als Flurfördertechnik (bspw. Skid-Rollenbahn) auszubilden. Diese Fördermittel führen Fertigungsmittel, Werkstücke und/oder benötigte Bauteile an eine entsprechende Position der jeweiligen Fertigungszelle, an der ein Roboter auf diese zugreifen kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Fertigungsmittellager als beliebig skalierbares Regallager mit einem Übergabebereich mit Regalbedieneinrichtung ausgebildet, das die Übergabe von Fertigungsmitteln zwischen dem Fertigungsmittelmittellager und der Fertigungsmittel-Transportanordnung ausführt.
Um in jeder Fertigungszelle jedes Fügeverfahren durchführen zu können, ist es vorteilhaft, wenn in jeder Fertigungszelle Prozess- beziehungsweise Betriebsmittelanschlussanordnungen an der gleichen Position vorgesehen sind.
Auch ist es in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn in jeder Fertigungszelle an der gleichen Position mit Werkzeugen zu bestückende Werkzeugwechselstellen vorgesehen sind. Auch stationäre Werkzeuge können positioniert werden.
Die Erfindung wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren, bei dem mittels einer Fertigungsmittel-Transportanordnung unterschiedliche Fertigungsmittel einer Fertigungszellen aus einem Fertigungsmittellager zugeführt werden.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt die einzige Figur eine schematische Ansicht von zwei Fertigungszellen, die zusammen eine Fertigungsstation bilden.
Die schematische Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Fertigungsanlage 2 mit zwei identischen Fertigungszellen 4, 6 während des Austauschs (Loswechsel) von Fertigungsmitteln 8, 10, 12, 14, 16, 18.
Hierbei ist eine Fertigungsmittel-Transportanordnung 20 vorgesehen, die beide Fertigungszellen 4, 6 in U-Form im Einbahnstraßenprinzip durchfährt. Fertigungsmittel-Transportanordnung 20 ist dabei als FTS-Transportsystem ausgebildet, wobei ein Rückfahrweg der ersten Fertigungszelle 2 mit einem Hinfahrweg der zweiten Fertigungszelle 3 übereinstimmt. In der dargestellten Betriebssituation werden die aus dem abgeschlossenen Fertigungsauftrag nun nicht mehr benötigten Fertigungsmittel 8, 10, 12, 14, 16, 18 aus einem Arbeitsbereich 22 der Fertigungszellen 4, 6 abgeholt und zu einem Fertigungsmittellager 24 überführt. Unter dem Begriff „Fertigungsmittel“ werden jegliche Mittel, wie zum Beispiel Werkzeuge, Aufnahmeanordnungen, etc. verstanden, die zu Durchführung unterschiedlichster Herstellungsverfahren benötigt werden. Das Fertigungsmittellager 24 ist als beliebig skalierbares Regallager mit einem Übergabebereich 26 mit Regalbedieneinrichtung 28 ausgebildet. Durch das Zusammenspiel von Skalierbarkeit des Fertigungsmittellagers 24 und schneller, beliebiger Austauschbarkeit der Fertigungsmittel 8, 10, 12, 14, 16, 18 in den Fertigungszellen 4, 6 kann eine maximal produktflexible Fertigungsanlage 2 hinsichtlich Anzahl unterschiedlicher Baugruppen und unterschiedlicher Herstellungsverfahren bei minimierten Rüstzeiten geschaffen werden.
In dem Übergabebereich 24 werden die Fertigungsmittel 8, 10, 12, 14, 16, 18 von der Fertigungsmittel-Transportanordnung 20 entnommen und in das Fertigungsmittellager 24 eingelagert. Hierbei sollte im optimalen Fall die Fertigungsmittel-Transportanordnung 20 aus mindestens so vielen FTS-Fahrzeugen 30 bestehen, dass der komplette Austausch der Fertigungsmittel 8, 10, 12, 14, 16, 18 in einer Fertigungszelle 4, 6 in einem einzigen Durchlauf aller FTS-Fahrzeuge 30 durch die Fertigungszellen 4, 6 erfolgen kann. Im Anschluss können Fertigungsmittel 8, 10, 12, 14, 16, 18 für einen neuen Fertigungsauftrag aus dem Fertigungsmittellager 24 entnommen und im Übergabebereich mittels der Regalbedieneinrichtung 28 der Fertigungsmittel-Transportanordnung 20 übergeben werden. Nachfolgend werden die Fertigungsmittel 8, 10, 12, 14, 16, 18 in den Arbeitsbereich 22 der Fertigungszelle 4, 6 befördert und an die Roboter 32 und eine Zentrierstation 34 übergeben. Die Fertigungsmittel-Transportanordnung 20 wechselt so sukzessive in beiden Fertigungszellen 4, 6 die Fertigungsmittel 8, 10, 12, 14, 16, 18 aus, bis die gesamte Fertigungsanlage 2 für den nächsten Fertigungsauftrag umgerüstet ist. Während des Rüstvorgangs einer Fertigungszelle 4, 6 können alle anderen Fertigungszellen 4, 6 weiterhin den jeweiligen Herstellungsprozess ausführen.
An einer dem Fertigungsmittellager 24 gegenübergelegenen Seite der Fertigungszellen 4, 6 befindet sich eine Bauteil-Transportanordnung 36, die ebenfalls als FTS-Transportsystem ausgebildet ist. Diese befördert benötigte Bauteile 38 auf einer universellen Bauteilauflage in definierter Position aus einem Bauteillager 40 zu den Fertigungszelle 4, 6. Die Roboter 32 entnehmen die Bauteile 38 von der universellen Bauteilauflage und überführen diese in den Arbeitsbereich 22. Die Roboter 32, die in Wirkverbindung mit der Bauteil-Transportanordnung 36 stehen, um Bauteile 38 zu entnehmen, werden jeweils durch ein Steuerungsmittel mit einer bildverarbeitenden Lageerkennung 42 der Bauteile 38 unterstützt. Hierdurch können Abweichungen aus der Soll-Lage durch Verkippen oder Verrutschen kompensiert werden. Nach dem ausgewählten Herstellungsprozess wird die hergestellte Baugruppe wiederum von einem Roboter 32 aus dem Arbeitsbereich 22 entnommen und zum Weitertransport zur nächsten Fertigungszelle 4, 6 auf die universelle Bauteilauflage auf der Bauteil-Transportanordnung 36 abgelegt. In vorteilhafter Weise sind in jeder Fertigungszelle 4, 6 Prozess- bzw. Betriebsmittelanschlussanordnungen für Wasser, Öl, etc. an der gleichen Position vorgesehen. Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, dass in jeder Fertigungszelle 4, 6an der gleichen Position mit Werkzeugen 8, 10, 12, 14, 16, 18 zu bestückende Werkzeugwechselstellen vorgesehen sind
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202014101002 U1 [0002]
DE 102020116123 A1 [0003]

Claims

Fertigungsstation zur Herstellung von Karosserieteilen, mit mindestens einer modularen Fertigungszelle (4, 6), wobei jede Fertigungszelle einen eigenen Arbeitsbereich (22) aufweist, wobei die Arbeitsbereiche (22) mehrere, jeweils einheitlich angeordnete Roboter (32) aufweisen und zusammen mit Fertigungsmitteln (8, 10, 12, 14, 16, 18) eine Bearbeitung von Bauteilen (38), wie zum Beispiel von Karosserieteilen, ermöglichen, wobei der der modularen Fertigungszelle (4, 6) eine Bauteil-Transportanordnung (36) für die benötigten Bauteile (38) zugeordnet ist, wobei jeder modularen Fertigungszelle (4, 6) ein Fertigungsmittellager (24) mit unterschiedlichen Fertigungsmitteln (8, 10, 12, 14, 16, 18), wie Werkzeugen und Aufnahmeanordnungen zur Durchführung unterschiedlicher Herstellungsverfahren, zugeordnet ist und für mindestens eine Fertigungszelle (4, 6) eine Fertigungsmittel-Transportanordnung (20) vorgesehen ist, welche die modulare Fertigungszelle in U-Form und im Einbahnstraßenprinzip für einen Austausch der Fertigungsmittel (8, 10, 12, 14, 16, 18) zwischen dem Fertigungsmittellager (24) und dem Arbeitsbereich (22) durchfährt.
Fertigungsstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteil-Transportanordnung (36) als FTS-Transportsystem bzw. Flurfördertechnik (bspw. Skid-Rollenbahn) ausgebildet ist.
Fertigungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungsmittel-Transportanordnung (20) als FTS-Transportsystem ausgebildet ist.
Fertigungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigungsmittellager (24) als beliebig skalierbares Regallager mit einem Übergabebereich mit Regalbedieneinrichtung (28) ausgebildet ist, welches die Übergabe von Fertigungsmitteln (8, 10, 12, 14, 16, 18) zwischen dem Fertigungsmittelmittellager (6) und der Fertigungsmittel-Transportanordnung (20) ausführt.
Fertigungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Fertigungszelle (4, 6) Prozess- bzw. Betriebsmittelanschlussanordnungen an der gleichen Position vorgesehen sind.
Fertigungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Fertigungszelle (4, 6) an der gleichen Position mit Werkzeugen (8, 10, 12, 14, 16, 18) zu bestückende Werkzeugwechselstellen vorgesehen sind.
Verfahren zum Fertigen von Herstellungsteilen mittels einer Fertigungsstation (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Fertigungsmittel-Transportanordnung (20) unterschiedliche Fertigungsmittel (8, 10, 12, 14, 16, 18) mindestens einer modularen Fertigungszelle (4, 6) aus einem Fertigungsmittellager (6) zugeführt werden.