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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Manipulationseinheit, eine Anlage mit Manipulationseinheiten und ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage mit Manipulationseinheiten, insbesondere zur Herstellung von Fahrzeugen.
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Es ist bekannt, dass bei der Produktion von Fahrzeugen eine Bearbeitung der lackierten Karosserien von verschiedenen Ebenen aus notwendig ist. Üblicherweise wird eine Karosserie an einer Deckenaufhängung der Fabrikationshalle von einer Prozessstation zur anderen bewegt. Die Aufnahme der dabei wirkenden Gewichtskraft von Karosserie und Deckenaufhängung ist bei der statischen Auslegung der Fabrikationshalle zu berücksichtigen und erhöht die Kosten für diese signifikant. Wird eine Bearbeitung an der Unterseite der Karosserie notwendig, sind an den entsprechenden Stationen entsprechende Gruben im Hallenboden vorgesehen, die einen Zugang zur Unterseite der Karosserie erlauben. Eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Produktion oder eine Modellumstellung des zu fertigenden Fahrzeugs erfordern in der Regel kostenintensive und zeitaufwändige Bauarbeiten an den Gruben, der Deckenaufhängung und/oder der Fabrikationshalle.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Manipulationseinheit, die eine flexible Anpassung an geänderte Anforderungen bei der Bearbeitung von Werkstücken erlaubt
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung einer Anlage mit einer Gruppe von Manipulationseinheiten, die eine flexible Anpassung an geänderte Anforderungen bei der Bearbeitung von Werkstücken erlaubt.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung einer Anlage mit einer Mehrzahl von Manipulationseinheiten, die eine flexible Anpassung an geänderte Anforderungen bei der Bearbeitung von Werkstücken erlaubt.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung einer Manipulationseinheit zur Aufnahme von Teilen eines Werkstücks, die eine flexible Anpassung an geänderte Anforderungen bei der Bearbeitung des Werkstücks erlaubt.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung einer Demontageeinrichtung zur Demontage von Teilen eines Werkstücks, die eine flexible Anpassung an geänderte Anforderungen bei der Bearbeitung von Werkstücken erlaubt.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung eines Verfahrens zum Betreiben einer Anlage, mit dem eine flexible Anpassung an geänderte Anforderungen bei der Bearbeitung von Werkstücken möglich ist.
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Die Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Die in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und durch Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Manipulationseinheit zum horizontalen und/oder vertikalen Bewegen eines Werkstücks vorgeschlagen, die insbesondere als ein fahrerloses Transportfahrzeug ausgestaltet ist, das bestimmungsgemäß über einen Boden bewegbar ist, mit Rädern, einem Tragrahmen, einer am Tragrahmen befestigten Werkstückaufnahme. Der Tragrahmen ist an mehreren Seiten offen ausgebildet und weist eine Seitenöffnung für eine Einfahrt und/oder Ausfahrt einer separaten Manipulationseinheit sowie eine Bodenöffnung zum Boden hin auf. Innerhalb des Tragrahmens ist ein Innenvolumen gebildet, in dem Werkstücke an der Werkstückaufnahme gelagert, aufgehängt und/oder manipuliert werden können.
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Der Tragrahmen kann wenigstens eine insbesondere vertikal ausgerichtete Tragsäule aufweisen. Bevorzugt sind mehrere Tragsäulen vorgesehen, die über Querstreben miteinander verbunden sind. Pro Tragsäule können eines oder mehrere Räder vorgesehen sein. Mehrere an einer Tragsäule angeordnete Räder können eine Radgruppe bilden und als Gruppe synchron bewegt werden, insbesondere um die Säulenachse drehbar sein.
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Das Werkstück kann insbesondere eine Karosserie sein oder auch Teile einer Karosserie bezeichnen. Eine Ansteuerung der Transportmotorik kann beispielsweise per Funkfernbedienung erfolgen, alternativ kann ein programmierbarer Antrieb vorliegen.
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Die Räder können wenigstens ein Allseitenrad und/oder wenigstens ein omnidirektionales Rad aufweisen oder eine Rolle, die drehbar um die Vertikalachse ausgebildet ist.
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Es kann ein gemeinsamer Antrieb mit der Werkstückaufnahme zum Heben und/oder Senken der Werkstückaufnahme sowie mit den Rädern zum Antreiben wenigstens eines Rades gekoppelt sein. Alternativ können getrennte Antriebe zum Antreiben der Räder und zur mindestens vertikalen Bewegung des Werkstücks vorhanden sein.
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Vorteilhaft kann die Manipulationseinheit in der Form eines fahrerlosen Transportfahrzeugs gezielt einer vorgegebenen Bahn folgen. Diese kann insbesondere, beispielsweise durch Programmierung, nach aktuellen Rahmenbedingungen und Bedürfnissen angepasst werden.
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Durch die am Tragrahmen befestigte Werkstückaufnahme kann auf an der Decke der Fabrikationshalle angeordnetes Hebezeug verzichtet werden. Änderungen des Fabrikationsprozesses können flexibel, schnell und ohne bauliche Maßnahmen erfolgen. Außerdem kann die statische Auslegung der Fabrikationshalle vereinfacht werden, was eine Kostenersparnis bei den Gebäudekosten zur Folge hat.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Manipulationseinheit können mehrere, insbesondere alle, Räder jeweils wenigstens einen Elektromotor, insbesondere einen Radnabenmotor, aufweisen. Es kann ein Elektromotor pro Rad oder Radgruppe, insbesondere pro Tragsäule, für den Antrieb des Rades oder der Radgruppe und für ein Drehen des Rades um die Vertikalachse vorhanden sein. Die mehreren Elektromotoren können synchronisiert sein. Der Elektromotor kann jeweils optional als Radnabenmotor ausgebildet sein. Alternativ kann statt einzelner Elektromotoren ein zentraler Elektromotor mit Kraftübertragung, Antriebswellen und dergleichen vorhanden sein. Alternativ kann für den Antrieb eines Rades und das Drehen des Rades um die Hochachse jeweils ein separater Elektromotor vorgesehen sein. Es kann mindestens ein Stromspeicher, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie oder ein Superkondensator, pro Manipulationseinheit vorhanden sein. Optional kann eine eigene Rechner-Einheit pro Manipulationseinheit vorhanden sein, über die Sensordaten auszuwerten sein können. Es kann eine Kommunikation mit einem Zentralrechner erfolgen sowie eine Befehls-Eingabe und Befehls-Ausgabe an Betätigungseinheiten, wie beispielsweise Hebezeug, Elektromotoren und dergleichen erfolgen. Es kann eine Errechnung/Neuberechnung von Bahnkurven, Beschleunigungsverhalten und Verzögerungsverhalten der Manipulationseinheit in Abhängigkeit von dem zu transportierenden Werkstück erfolgen, insbesondere kann dabei dessen Gewicht oder Abmessungen berücksichtigt werden.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Manipulationseinheit kann die Werkstückaufnahme dazu ausgebildet sein, das darin angeordnete Werkstück um wenigstens einen Freiheitsgrad zu bewegen, insbesondere zu heben und/oder zu senken und/oder zu kippen und/oder zu drehen. Hierdurch kann das Werkstück an Bereichen für einen Bediener zugänglich gemacht werden, ohne dass aufwändige Gruben notwendig sind, über denen das Werkstück platziert werden muss. Dies erlaubt eine flexible Anpassung an Fabrikationsbedingungen.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Manipulationseinheit kann der Manipulationseinheit ein Steuerungssystem zugeordnet sein, welches so konfiguriert ist, dass es eine Bewegung der Manipulationseinheit auf Bewegungen anderer Manipulationseinheiten auf dem Boden aufeinander abstimmt. Eine Bewegung der Manipulationseinheiten kann sequentiell erfolgen. Beispielsweise kann sich eine Manipulationseinheit hinter der anderen beabstandet bewegen. Die Manipulationseinheiten können am Boden einer geradlinigen und/oder gekrümmten und/oder schlangenlinienförmigen Bahn folgen, wobei das Steuerungssystem die Manipulationseinheiten kontinuierlich oder diskret bewegen kann. Optional können sich die Manipulationseinheiten prinzipiell auch frei, also ohne einer Bahn zu folgen, bewegen.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Manipulationseinheit können ein oder mehrere Sensoren am Tragrahmen angeordnet und so konfiguriert sein, dass sie einem Steuerungssystem eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Ausrichtung und/oder einen Abstand mindestens einer anderen Manipulationseinheit liefert. Sensoren können beispielsweise Ultraschallsensoren, Infrarotsensoren, Radar- oder LIDAR-Sensoren sein.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung kann die Manipulationseinheit an ihrer Oberseite einen Verstellmechanismus zur vertikalen Bewegung der Werkstückaufnahme mit einem Antrieb aufweisen.
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Der Antrieb kann beispielsweise mit Ketten und/oder Zahnriemen und/oder Gurten die Werkstückaufnahme heben und/oder senken, so dass die Werkstückaufnahme sich bevorzugt vertikal aufwärts und/oder abwärts bewegen kann.
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Dabei kann eine Führungsvorrichtung der Werkstückaufnahme an einer oder mehreren Tragsäulen entlang gleiten.
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Weist die Führungsvorrichtung eine oder mehrere Führungsrollen auf, können eine oder mehrere Führungsrollen an einer oder mehreren Tragsäulen abrollen.
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Die Führungsvorrichtung kann eine Schwing- und/oder Pendelbewegung der Werkstückaufnahme beim Anfahren, Fahren, Abbremsen und/oder bei Kurvenfahrt der Manipulationseinheit wirksam reduzieren, insbesondere minimieren.
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Statt einer Werkstückaufnahme mit derartigen Führungsrollen als Führungsvorrichtung kann alternativ eine Werkstückaufnahme mit einem höhenverstellbaren Scherenhubgehänge verwendet werden. Auch bei dieser Alternative wird eine Schwing- und Pendelbewegung wirksam reduziert, insbesondere minimiert.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Anlage mit einer Gruppe von Manipulationseinheiten vorgeschlagen, umfassend wenigstens einen Übergabebereich, an dem eine Übergabe eines Werkstücks oder eines oder mehrerer Teile des Werkstücks von einer ersten Manipulationseinheit an eine zweite Manipulationseinheit erfolgt. Die erste Manipulationseinheit ist als aufnehmbare Manipulationseinheit gestaltet ist. Die zweite Manipulationseinheit ist als eine aufnehmende Manipulationseinheit mit einem Innenvolumen ausgestaltet, welche die aufnehmbare Manipulationseinheit zusammen mit dem Werkstück oder einem Teil eines Werkstücks, insbesondere ein oder mehrere Anbau-Teile, zumindest teilweise in ihrem Innenvolumen aufnimmt. Der Übergabebereich kann eine feste Position sein oder auch eine freie Strecke zwischen zwei Prozessstationen sein. Die Teile eines Werkstücks können Teile einer Karosserie sein, beispielsweise Türen und dergleichen, oder auch ein oder mehrere Anbau-Teile, beispielsweise Unterboden, Achsen und dergleichen.
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Vorteilhaft ist die Anlage für die Herstellung von Fahrzeugen geeignet, wobei Anbau-Teile an ein Werkstück in Gestalt einer Fahrzeug-Karosserie montiert werden.
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Dadurch, dass die erste, aufnehmbare Manipulationseinheit wenigstens teilweise in das Innenvolumen der zweiten, aufnehmenden Manipulationseinheit aufgenommen sein kann, kann dort eine Übergabe von Werkstücken zwischen den Manipulationseinheiten erfolgen.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage kann eine aufnehmende Manipulationseinheit, welche eine aufnehmbare Manipulationseinheit zumindest teilweise in ihrem Innenvolumen aufnimmt, als Manipulationseinheit zum horizontalen und/oder vertikalen Bewegen eines Werkstücks ausgebildet sein, die insbesondere als ein fahrerloses Transportfahrzeug ausgestaltet ist, das bestimmungsgemäß über einen Boden bewegbar ist, mit Rädern, einem Tragrahmen, einer am Tragrahmen befestigten Werkstückaufnahme. Der Tragrahmen kann an mehreren Seiten offen ausgebildet sein und eine Seitenöffnung für eine Einfahrt und/oder Ausfahrt einer separaten Manipulationseinheit sowie eine Bodenöffnung zum Boden hin aufweisen.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage kann eine Manipulationseinheit, insbesondere eine aufnehmbare Manipulationseinheit, als fahrerloses Transportfahrzeug oder als eine stationäre Hubplattform ausgebildet sein. Dies erlaubt eine flexible und kostengünstige Anordnung von fahrerlosen Transportfahrzeugen oder stationären Hubplattformen. Alternativ oder zusätzlich zu einer Hubplattform kann ein Förderband und/oder eine Rollenfördereinheit oder dergleichen vorhanden sein. Insbesondere kann die Anlage mehrere gleichartige aufnehmende Manipulationseinheiten und mehrere gleichartige aufnehmbare Manipulationseinheiten aufweisen, die weiterhin jeweils als fahrerlose Transportfahrzeuge gestaltet und über eine gemeinsame Ansteuerungseinheit ansteuerbar sind. Damit lässt sich eine Flotte mit Transportfahrzeugen gestalten, die untereinander austauschbar und interoperabel sind. Weiter bevorzugt interagieren die Transportfahrzeuge mit mehreren Hubplattformen und/oder Förderbändern und/oder Rollenfördereinheiten. Mit einer derartigen Flotte mit Transportfahrzeugen lässt sich eine Fertigungsanlage zum Zusammenbau großvolumiger komplexer Produkte wie Kraftfahrzeuge gestalten.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage kann an wenigstens einem Übergabebereich ein Zusammenfügen von Werkstücken erfolgen, die auf wenigstens zwei Manipulationseinheiten verteilt angeordnet sind. Die Manipulationseinheiten können bedarfsgerecht zueinander platziert werden. Insbesondere kann eine Übergabe der Werkstücke in vertikaler Richtung erfolgen, während die Manipulationseinheiten vorzugsweise in horizontaler Richtung gegeneinander bewegbar sind. Vorteilhaft kann ein Bediener die Werkstücke unter ergonomisch günstigen Bedingungen handhaben und beispielsweise montieren.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage kann das Innenvolumen der aufnehmenden Manipulationseinheiten mindestens so groß sein wie ein Volumen der aufnehmbaren Manipulationseinheiten zuzüglich des Volumens des bei der Übergabe vorhandenen Werkstücks.
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Nach einer weiteren günstigen Ausgestaltung kann wenigstens eine lichte Höhe und eine lichte Breite der aufnehmenden Manipulationseinheiten mindestens so groß sein wie die Höhe und die Breite der aufnehmbaren Manipulationseinheiten zuzüglich der Höhe und der Breite des bei der Übergabe vorhandenen Werkstücks. Das Werkstück kann in Längsrichtung einseitig oder beidseitig aus aufnehmenden Manipulationseinheiten herausragen.
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Die aufnehmbare Manipulationseinheit kann gemeinsam mit dem Werkstück annähernd vollständig in das Innenvolumen eintauchen. Auf diese Weise kann eine sichere Übergabe von Werkstücken zwischen diesen Manipulationseinheiten erfolgen. Des Weiteren könnte eine aufnehmbare Manipulationseinheit innerhalb einer aufnehmenden Manipulationseinheit fixiert werden, wobei beide gemeinsam mittels der aufnehmenden Manipulationseinheit verfahrbar sind.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage kann die aufnehmende Manipulationseinheit eine Öffnung zum Einfahren und/oder Ausfahren der aufnehmbaren Manipulationseinheit, insbesondere mit darauf angeordnetem oder anordenbarem Werkstück aufweisen. Günstigerweise kann sich die aufnehmbare Manipulationseinheit in die aufnehmende Manipulationseinheit hineinbewegen, oder die aufnehmende Manipulationseinheit kann sich über die aufnehmbare Manipulationseinheit bewegen. Hierdurch können bewegliche und stationäre Manipulationseinheiten einfach miteinander kombiniert werden. In einer abgewandelten Ausführungsform weist die aufnehmende Manipulationseinheit eine Öffnung zum Einfahren und/oder Ausfahren einer aufnehmbaren Manipulationseinheit sowie eine weitere Öffnung zum Einfahren und/oder Ausfahren einer aufnehmbaren Manipulationseinheit auf. Die genannten Öffnungen sind bevorzugt auf gegenüberliegenden Seiten der aufnehmenden Manipulationseinheit angeordnet.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage können die aufnehmenden und die aufnehmbaren Manipulationseinheiten wenigstens bereichsweise auf einer gemeinsamen Fahrebene angeordnet sein. Die aufnehmenden und aufnehmbaren Manipulationseinheiten können einfach bedarfsgerecht zueinander und/oder ineinander hinein bewegt werden.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage kann die aufnehmende Manipulationseinheit eine Werkstückaufnahme aufweisen, welche die aufnehmbare Manipulationseinheit und das Werkstück überragt, um das Werkstück übernehmen und hängend halten zu können. Eine vertikale Position des Werkstücks in der aufnehmenden Manipulationseinheit kann bedarfsgerecht eingestellt werden. Der Zugang zu verschiedenen Bereichen des Werkstücks kann flexibel und günstig ermöglicht werden.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage kann die Werkstückaufnahme in Form eines Gehänges ausgebildet sein, das von der Oberseite des Tragrahmens in das Innenvolumen der Manipulationseinheit hängt. Die Werkstückaufnahme kann an wenigstens einer Tragsäule von einer Führungsvorrichtung geführt sein. Das Gehänge ist hierdurch vorteilhaft gegen Schwingungen in horizontale Raumrichtungen schützt. Die Führungsvorrichtung kann wenigstens eine Gleitfläche und/oder wenigstens eine Führungsrolle aufweisen, die an einer oder mehreren Außenflächen der wenigstens einen Tragsäule anliegen und/oder wenigstens einen Rahmen aufweisen, welcher eine Tragsäule in ihrem Umfang ganz oder teilweise umfassen kann.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage kann die aufnehmende Manipulationseinheit eine Öffnung zum Boden hin aufweisen, durch welche das in der Manipulationseinheit befindliche Werkstück vom Boden her zugänglich ist. Ein Bediener kann in ergonomisch günstiger Position von unten Zugang zum Werkstück erhalten. Alternativ oder zusätzlich kann eine fahrbare Manipulationseinheit von unten in die aufnehmende Manipulationseinheit eingreifen, oder die aufnehmende Manipulationseinheit kann über einer stationären oder fahrbaren aufnehmbaren Manipulationseinheit platziert werden. Auf diese Weise kann ein Werkstück zwischen den Manipulationseinheiten in vertikaler Richtung übergeben werden.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage kann die aufnehmende Manipulationseinheit mindestens drei, insbesondere vier, Tragsäulen aufweisen, die mit einem oder mehreren Rädern auf dem Boden abrollbar sein können und zwischen denen die Werkstückaufnahme angeordnet sein kann. Dies erlaubt eine besonders stabile Ausführung des Tragrahmens.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage kann wenigstens eine der Manipulationseinheiten als zum Boden offener fahrbarer Untersatz ausgebildet sein. Dies erlaubt eine vertikale Anordnung von aufnehmbaren Manipulationseinheiten in einer aufnehmenden Manipulationseinheit insbesondere zur Übergabe von Werkstücken oder zur Manipulation von Werkstücken.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage kann wenigstens eine der aufnehmenden Manipulationseinheiten mit Öffnungszugriffen für eine aufnehmbare Manipulationseinheit ausgebildet sein. Öffnungszugriffe können in den Seiten oder im Boden der aufnehmenden Manipulationseinheit vorhanden sein.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage kann die aufnehmende Manipulationseinheit einen Verstellmechanismus zum Verfahren eines Werkstücks gegenüber einer aufnehmbaren Manipulationseinheit aufweisen. Hiermit ist eine flexible und bedarfsgerechte Positionierung des Werkstücks für unterschiedliche Bearbeitungsschritte möglich.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage kann eine aufnehmbare Manipulationseinheit einen Verstellmechanismus zum Verfahren eines Werkstücks gegenüber einer aufnehmenden Manipulationseinheit aufweisen. Hiermit ist eine flexible und bedarfsgerechte Positionierung des Werkstücks für unterschiedliche Bearbeitungsschritte möglich.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage kann ein, insbesondere erster, Übergabebereich zur Übergabe von Teilen, insbesondere von Türen des Werkstücks, insbesondere einer Karosserie, von einer Transportbahn an eine aufnehmbare Manipulationseinheit, insbesondere ausgebildet als selbstfahrendes Transportfahrzeug, mit einer Halterung für die Teile des Werkstücks und zur Übergabe des Werkstücks, insbesondere einer Karosserie, von der Transportbahn an eine aufnehmbare Manipulationseinheit vorhanden sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein, insbesondere zweiter, Übergabebereich zur Übergabe des Werkstücks, insbesondere einer Karosserie, von der aufnehmbaren Manipulationseinheit an eine aufnehmende Manipulationseinheit, insbesondere zur Innenraumausstattung und Anbringung von Komponenten, insbesondere Scheiben vorhanden sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein, insbesondere dritter, Übergabebereich zur Übergabe eines an das Werkstück anzubringenden Bauteils, insbesondere Unterboden, von einer aufnehmbaren Manipulationseinheit an die aufnehmende Manipulationseinheit mit dem Werkstück, insbesondere zum weiteren Zusammenbau von Werkstück und Komponenten vorhanden sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein, insbesondere vierter, Übergabebereich zur Übergabe des Werkstücks von der aufnehmenden Manipulationseinheit auf eine aufnehmbare Manipulationseinheit, insbesondere zum Herstellen von Verbindungen und Verkleidungen vorhanden sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein, insbesondere fünfter, Übergabebereich zur Übergabe des Werkstücks von der aufnehmbaren Manipulationseinheit auf eine Bodenplattform, insbesondere zum Bewegen durch eine Teststation vorhanden sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein, insbesondere sechster, Übergabebereich zur Übergabe des Werkstücks von einer Bodenplattform auf eine aufnehmbare Manipulationseinheit, insbesondere zum Durchführen von Funktionstests vorhanden sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein, insbesondere siebter, Übergabebereich zur Übergabe des Werkstücks von einer aufnehmbaren Manipulationseinheit an eine Bodenplattform und Übergabe an eine aufnehmende Manipulationseinheit, insbesondere zum Vereinzeln einer Reihe aufeinanderfolgender aufnehmbarer Manipulationseinheiten in wenigstens zwei parallele Prozesslinien vorhanden sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein, insbesondere achter, Übergabebereich zur Übergabe des Werkstücks von einer aufnehmenden Manipulationseinheit auf eine Bodenplattform, insbesondere zur Durchführung von Dichtigkeitstests vorhanden sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein, insbesondere neunter, Übergabebereich zur Übergabe des fertiggestellten Werkstücks von einer Bodenplattform auf ein Bodentransportband, insbesondere zur Bereitstellung des fertiggestellten Werkstücks für eine Versandlinie vorhanden sein.
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Vorteilhaft können die Übergabebereiche in einer für eine Produktion, insbesondere eine Fahrzeugproduktion, aufeinander abgestimmten Reihenfolge angeordnet sein.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage können aufnehmende Manipulationseinheiten und/oder aufnehmbare Manipulationseinheiten wenigstens bereichsweise auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein. Beispielsweise können aufnehmende Manipulationseinheiten wenigstens bereichsweise auf einer erhöhten Plattform bewegt werden und aufnehmbare Plattformen auf einer darunterliegenden Ebene. Günstigerweise können beispielsweise Teile eines Werkstücks auf einer aufnehmbaren Manipulationseinheit auf einer Ebene unterhalb der Ebene transportiert werden, auf der das Werkstück in einer aufnehmenden Manipulationseinheit bewegt wird. Der Transport der Teile des Werkstücks kann unabhängig von dem Transport des Werkstücks erfolgen.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage können wenigstens bereichsweise Prozessstationen von Wänden umgeben sein, die für selbstfahrende aufnehmende Manipulationseinheiten wenigstens zeitweise geöffnet sein können. So können diese Manipulationseinheiten durch diese eine oder mehrere Prozessstationen hindurchbewegt werden. Es können Sensoren oder Lichtschranken vorhanden sein, um eine Wand zu öffnen, oder es können entsprechende Durchbrüche vorhanden sein.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Anlage mit einer Mehrzahl von Manipulationseinheiten vorgeschlagen. Wenigstens eine der Manipulationseinheiten ist als fahrerloses, hubfunktionsloses Transportfahrzeug ausgebildet, insbesondere zur Aufnahme und zum Transport von Türen und/oder separater vorgefertigter Werkstücke für eine Karosserie. Alternativ oder zusätzlich ist wenigstens eine der Manipulationseinheiten als fahrerloses Transportfahrzeug mit Hubfunktion ausgebildet, insbesondere zur Aufnahme und zum Transport einer Karosserie und/oder separater vorgefertigter Werkstücke für eine Karosserie. Alternativ oder zusätzlich ist wenigstens eine der Manipulationseinheiten als fahrerloses Transportfahrzeug ausgebildet zum horizontalen und/oder vertikalen Bewegen eines Werkstücks, das bestimmungsgemäß über einem Boden bewegbar ist, mit Rädern, einem Tragrahmen, einer am Tragrahmen befestigten Werkstückaufnahme, wobei der Tragrahmen an mehreren Seiten offen ausgebildet ist und wenigstens eine Seitenöffnung für eine Einfahrt und/oder Ausfahrt einer separaten Manipulationseinheit sowie eine Bodenöffnung zum Boden hin aufweist.
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Vorteilhaft kann die jeweilige Ausgestaltung der Manipulationseinheiten flexibel und bedarfsgerecht angepasst werden.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Anlage können drei Arten von Manipulationseinheiten mit jeweils mehreren Aufgaben vorhanden sein, die in Summe wesentlichen Aufgaben einer Gesamtproduktion, insbesondere einer Produktion von Fahrzeugen, abbilden. Vorteilhaft kann eine Art eine Manipulationseinheit zum horizontalen und/oder vertikalen Bewegen eines Werkstücks sein, die insbesondere als ein fahrerloses Transportfahrzeug ausgestaltet ist, das bestimmungsgemäß über einen Boden bewegbar ist, mit Rädern, einem Tragrahmen, einer am Tragrahmen befestigten Werkstückaufnahme. Der Tragrahmen ist an mehreren Seiten offen ausgebildet und weist eine Seitenöffnung für eine Einfahrt und/oder Ausfahrt einer separaten Manipulationseinheit sowie eine Bodenöffnung zum Boden hin auf. Eine andere Art von Manipulationseinheit kann als fahrerloses hubfunktionsloses Transportfahrzeug ausgebildet sein. Eine andere Art von Manipulationseinheit kann als fahrerloses Transportfahrzeug mit Hubfunktion ausgebildet sein. Optional kann auch eine stationäre Hubplattform vorgesehen sein. Weiter optional können ein Förderband und/oder eine Rollenfördereinheit als Manipulationseinheiten vorgesehen sein.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Manipulationseinheit zur Aufnahme von Teilen eines Werkstücks vorgeschlagen, insbesondere zur Aufnahme von Türen einer Karosserie während eines Fertigungsprozesses, mit einer Halterung, die Teile des Werkstücks aufnimmt. Vorteilhaft können die Teile des Werkstücks in der Manipulationseinheit bearbeitet und getestet werden. Günstigerweise kann die Manipulationseinheit genau die Teile des Werkstücks übernehmen, die später, in einem bearbeiteten Zustand, dem Werkstück wieder zugeführt werden sollen.
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Optional kann die Manipulationseinheit als fahrerloses Transportfahrzeug ausgebildet sein.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Manipulationseinheit kann die Halterung ausgestaltet sein, eine bestimmungsgemäße Bewegung der Teile des Werkstücks zu ermöglichen. Insbesondere kann die Halterung ein Schwenken von Türen einer Karosserie ermöglicht. So kann die Halterung ein Öffnen und Schließen der Türen ermöglichen.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Manipulationseinheit kann diese zur Speicherung der Teile des Werkstücks, insbesondere zur Speicherung von Türen einer Karosserie dienen. Es kann eine kostengünstige Manipulationseinheit geschaffen werden, bei der die Halterung ohne die Schwenkfunktion ausgebildet ist.
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Optional kann die Manipulationseinheit als fahrerloses Transportfahrzeug ausgebildet sein. Die bearbeiteten Teile, insbesondere Türen, können mit dieser Manipulationseinheit zu dem Werkstück transportiert werden, um wieder mit diesem vereint zu werden.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Demontageeinrichtung zur Demontage von Teilen eines Werkstücks vorgeschlagen, insbesondere zur Demontage von Türen einer Karosserie während eines Fertigungsprozesses eines Fahrzeugs, mit einem Übergabebereich für ein Werkstück, insbesondere Karosserie, von einer Transporteinrichtung auf eine aufnehmbare Manipulationseinheit zur Aufnahme des Werkstücks und eine aufnehmbare Manipulationseinheit, insbesondere zur Aufnahme von Teilen des Werkstücks auf verschiedenen Ebenen.
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So können Teile des Werkstücks, die einer weniger aufwändigen Bearbeitung als das Werkstück unterzogen werden müssen, unabhängig von dem Werkstück selbst bearbeitet und platzsparend transportiert werden.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Demontageeinrichtung kann an dem Übergabebereich wenigstes ein Roboter in Reichweite der aufnehmenden Manipulationseinheit und der aufnehmbaren Manipulationseinheit angeordnet sein. Die Platzierung kann einfach an die mögliche Roboter-Reichweite angepasst werden.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Demontageeinrichtung kann der wenigstens eine Roboter an senkrechten Schienen angeordnet sein. Eine Demontage der Teile des Werkstücks, insbesondere eine Demontage von Türen einer Karosserie kann platzsparend erfolgen und ein vertikaler Freiraum ausgenutzt werden.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung der Demontageeinrichtung kann der wenigstens eine Roboter auf einem Hebezeug angeordnet sein. Eine Demontage der Teile des Werkstücks, insbesondere eine Demontage von Türen einer Karosserie kann platzsparend erfolgen und ein vertikaler Freiraum ausgenutzt werden.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage vorgeschlagen, wobei zwei Manipulationseinheiten relativ zueinander bewegt werden derart, dass die eine Manipulationseinheit als aufnehmbare Manipulationseinheit in die andere Manipulationseinheit als aufnehmende Manipulationseinheit wenigstens teilweise hineinragt, wobei in einem weiteren Verfahrensschritt ein Werkstück zwischen den Manipulationseinheiten übergeben wird.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens können als Manipulationseinheiten ein selbstfahrendes Transportfahrzeug, ein Förderband und/oder eine Rollenfördereinheit und/oder eine stationäre Hubplattform eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden mehrere gleichartige selbstfahrende Transportfahrzeuge verwendet, um eine vorzugsweise interoperative und/oder gemeinsam ansteuerbare Flotte von selbstfahrenden Transportfahrzeugen zu bilden, die wiederum mit anderen Manipulationseinheiten zusammenwirkt. Dabei wird ein Werkstück von einer Manipulationseinheit zu einer anderen Manipulationseinheit übergeben und durch einen Fertigungs- bzw. Montageprozess geschleust. Dabei werden ferner unterschiedliche Werkstücke und/oder Baugruppen mittels unterschiedlicher Manipulationseinheiten räumlich zusammengeführt, wobei die Werkstücke und/oder Baugruppen nachfolgend mittels Robotern und/oder menschlicher Arbeitskräfte zu größeren Baugruppen montiert und/oder gefügt werden.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Übergabe des Werkstücks von einer aufnehmbaren Manipulationseinheit zu einer aufnehmenden Manipulationseinheit erfolgen, indem wenigstens eine der beiden Manipulationseinheiten derart bewegt wird, dass die aufnehmbare Manipulationseinheit zumindest teilweise in oder unter der aufnehmenden Manipulationseinheit angeordnet sein kann. Insbesondere kann die aufnehmbare Manipulationseinheit in oder unter die aufnehmende Manipulationseinheit fahren. Bei einer Übergabe des Werkstücks oder von Teilen des Werkstücks an ein Förderband als aufnehmbare Manipulationseinheit kann die aufnehmende Manipulationseinheit über die aufnehmbare Manipulationseinheit fahren, wenn diese einen Tragrahmen aufweist, oder unter die aufnehmbare Manipulationseinheit fahren, wenn diese als Hubwagen ausgebildet ist. Dies erlaubt eine flexible Anordnung und Ausgestaltung von Prozessstationen.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Manipulationseinheit ein Werkstück, insbesondere einen Fahrzeug-Unterboden, an ein Förderband und/oder eine Rollenfördereinheit und/oder eine Hubplattform heranfahren und das Werkstück an das Förderband und/oder die Rollenfördereinheit und/oder die Hubplattform übergeben. Auf diese Weise können selbstfahrende mit stationären Manipulationseinheiten zusammenwirken.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann eine aufnehmende Manipulationseinheit über die Hubplattform und/oder das Förderband und/oder die Rollenfördereinheit bewegt werden derart, dass die Hubplattform und/oder das Förderband und/oder die Rollenfördereinheit mit dem Werkstück in einem Innenvolumen der aufnehmenden Manipulationseinheit wenigstens teilweise aufgenommen ist. Es kann eine sichere und zielgenaue Übergabe des Werkstücks erfolgen.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Übergabe des Werkstücks, insbesondere Unterboden, mittels der Hubplattform und/oder dem Förderband und/oder der Rollenfördereinheit an die aufnehmende Manipulationseinheit und ein darin angeordnetes Werkstück, insbesondere Karosserie, erfolgen. Ein Zusammenführen der auf den beiden Manipulationseinheiten angeordneten Werkstücke kann ergonomisch und positionsgetreu erfolgen.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Übergabe eines Werkstücks, insbesondere Karosserie, derart erfolgen, dass die aufnehmende Manipulationseinheit über eine aufnehmbare Manipulationseinheit fährt. Das Werkstück kann so von der aufnehmbaren Manipulationseinheit an die aufnehmende Manipulationseinheit übergeben werden. Dies kann bedarfsgerecht erfolgen.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann nach einer Werkstückübergabe ein Auseinanderfahren der Manipulationseinheiten erfolgen. Es können eine Manipulationseinheit oder alle Manipulationseinheiten fahrbar ausgestaltet sein. Dies kann flexibel und bedarfsgerecht an eine Prozessstation oder einen vorhandenen Freiraum angepasst werden.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann eine aufnehmbare Manipulationseinheit an einer Stelle in eine aufnehmende Manipulationseinheit einfahren und an einer anderen Stelle, insbesondere an einer anderen Seite und/oder zu einem anderen Zeitpunkt, wieder ausfahren. Dies kann flexibel und bedarfsgerecht an eine Prozessstation oder einen vorhandenen Freiraum angepasst werden.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann an einer Demontageeinrichtung eine Demontage von Teilen des Werkstücks, insbesondere Türen des Werkstücks, insbesondere Karosserie, erfolgen. So können Teile des Werkstücks, die einer weniger aufwändigen Bearbeitung als das Werkstück unterzogen werden müssen, unabhängig von dem Werkstück selbst bearbeitet und platzsparend transportiert oder zwischengespeichert werden.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann zur Demontage der Teile das Werkstück in Reichweite wenigstens eines Roboters platziert werden; wobei der wenigstens eine Roboter an einer oder mehreren vertikalen Schienen bewegt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der wenigstens eine Roboter auf einem Hebezeug bewegt werden.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann bei der Demontage der Teile des Werkstücks und deren Übergabe an eine Manipulationseinheit und der Übergabe des Werkstücks an eine weitere Manipulationseinheit ein Ebenenwechsel zwischen den Teilen des Werkstücks auf deren Manipulationseinheit und dem Werkstück auf dessen Manipulationseinheit erfolgen. Insbesondere kann die Manipulationseinheit mit den Teilen des Werkstücks unterhalb der Ebene, auf der sich die Manipulationseinheit mit dem Werkstück befindet, bewegt werden. Es können vertikale Freiräume in einer Produktionsanlage günstig genutzt werden.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen beispielhaft:
- 1 in Vorderansicht eine aufnehmende Manipulationseinheit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Art eines fahrerlosen Transportfahrzeugs mit einer Medienschiene;
- 2 in Vorderansicht eine aufnehmende Manipulationseinheit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Art eines fahrerlosen Transportfahrzeugs ohne Medienschiene;
- 2 in Seitenansicht eine aufnehmbare Manipulationseinheit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 in Vorderansicht eine aufnehmbare Manipulationseinheit mit Hubfunktion nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 5 in Seitenansicht eine aufnehmende Manipulationseinheit nach 1 mit einem Werkstück in Form einer Karosserie in einem Fertigungsschritt;
- 6 in Vorderansicht eine aufnehmende Manipulationseinheit nach 1 mit einem Werkstück in Form einer Karosserie in angehobener Position in einem weiteren Fertigungsschritt;
- 7 in Vorderansicht eine aufnehmende Manipulationseinheit nach 1 mit einem Werkstück in Form einer Karosserie in angehobener Position in einem weiteren Fertigungsschritt mit von der aufnehmenden Manipulationseinheit wenigstens teilweise aufgenommenen aufnehmbarer Manipulationseinheit;
- 8 in Vorderansicht eine aufnehmende Manipulationseinheit nach 1 mit einem Werkstück in Form einer Karosserie in angehobener Position in einem weiteren Fertigungsschritt mit stationärer aufnehmbarer Manipulationseinheit;
- 9 in perspektivischer Draufsicht eine aufnehmende Manipulationseinheit nach 1 mit einem Werkstück in Form einer Karosserie in einem Fertigungsschritt;
- 10 ein Blockdiagramm von Prozessstationen in einer Fahrzeugfertigung;
- 11 ein Ablaufdiagramm von Prozessen in einer Fahrzeugfertigung nach 10.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren sind gleichartige oder gleichwirkende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
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Bevor die Erfindung im Detail beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, dass sie nicht auf die jeweiligen Bauteile der Vorrichtung sowie die jeweiligen Verfahrensschritte beschränkt ist, da diese Bauteile und Verfahren variieren können. Die hier verwendeten Begriffe sind lediglich dafür bestimmt, besondere Ausführungsformen zu beschreiben und werden nicht einschränkend verwendet. Wenn zudem in der Beschreibung oder in den Ansprüchen die Einzahl oder unbestimmte Artikel verwendet werden, bezieht sich dies auch auf die Mehrzahl dieser Elemente, solange nicht der Gesamtzusammenhang eindeutig etwas Anderes deutlich macht.
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Im Folgenden verwendete Richtungsterminologie mit Begriffen wie „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „davor“ „dahinter“, „danach“ und dergleichen dient lediglich dem besseren Verständnis der Figuren und soll in keinem Fall eine Beschränkung der Allgemeinheit darstellen. Die dargestellten Komponenten und Elemente, deren Auslegung und Verwendung können im Sinne der Überlegungen eines Fachmanns variieren und an die jeweiligen Anwendungen angepasst werden.
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1 zeigt in Vorderansicht eine aufnehmende Manipulationseinheit 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Art eines fahrerlosen Transportfahrzeugs mit einer Medienschiene 140 an ihrer Oberseite. Die Medienschiene 140 kann vorteilhaft zur Übertragung von beispielsweise Strom und/oder Daten dienen. 2 zeigt in Vorderansicht eine aufnehmende Manipulationseinheit 100 in der Art des Ausführungsbeispiels in 1, wobei die Manipulationseinheit 100 jedoch ohne Medienschiene an ihrer Oberseite ausgebildet ist. In diesem Fall kann eine Stromversorgung autark, mit an Bord befindlichen Mitteln, erfolgen, insbesondere mit wenigstens einem an der Manipulationseinheit 100 befindlichen Energiespeicher, beispielsweise einer wiederaufladbaren Batterie und/oder einem Superkondensator. Eine Datenübertragung kann beispielsweise per Funk erfolgen.
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Die aufnehmbare Manipulationseinheit 100 ist in diesem Beispiel zum horizontalen und vertikalen Bewegen eines Werkstücks (nicht dargestellt) ausgebildet, das bestimmungsgemäß über einen Boden 500 bewegbar ist. Die Manipulationseinheit 100 weist einen Tragrahmen 120 mit beispielsweise vier Tragsäulen 126 und einer am Tragrahmen 120 befestigten Werkstückaufnahme 130 auf.
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Die Werkstückaufnahme 130 in Form eines Gehänges hängt von der Oberseite des Tragrahmens 120 in das Innenvolumen 102 der Manipulationseinheit 100 hinein. Die Werkstückaufnahme 130 liegt mit einer Führungsvorrichtung 136 an den Tragsäulen 126 an. Die Führungsvorrichtung 136 ist hier in Form von Paaren von Führungsrollen 137 ausgeführt, die in verschiedene horizontale Richtungen weisen, so dass jeweils eine Führungsrolle 137 an jeweils einer Außenfläche jeder Tragsäule 120 anliegt. Auf diese Weise ist das Gehänge vorteilhaft gegen Schwingungen in horizontalen Raumrichtungen geschützt.
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Die Manipulationseinheit 100 weist an ihrer Oberseite einen Verstellmechanismus 134 zur vertikalen Bewegung der Werkstückaufnahme 130 quer zu einer Längsrichtung 400 mit einem Antrieb auf. Der Antrieb kann beispielsweise mit Ketten und/oder Zahnriemen und/oder Gurten die Werkstückaufnahme 130 heben und/oder senken, so dass die Werkstückaufnahme 130 sich bevorzugt vertikal aufwärts und/oder abwärts bewegen kann. Dabei rollen die Führungsrollen 137 der Führungsvorrichtung 136 an den Tragsäulen 126 ab. Dadurch kann eine Schwing- und/oder Pendelbewegung der Werkstückaufnahme 130 beim Anfahren, Fahren, Abbremsen und/oder bei Kurvenfahrt der Manipulationseinheit 100 wirksam reduziert, insbesondere minimiert werden. Statt einer Werkstückaufnahme 130 mit einer derartigen Führungsvorrichtung 136 kann alternativ eine Werkstückaufnahme mit einem höhenverstellbaren Scherenhubgehänge verwendet werden.
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Ferner kann an der Oberseite der Manipulationseinheit 100 wenigstens ein Energiespeicher (nicht dargestellt), wie etwa eine wiederaufladbare Batterie oder ein Superkondensator angeordnet sein.
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Die Medienschiene 140 an der Oberseite der Manipulationseinheit 100 kann zur Datenübertragung genutzt werden sowie bedarfsweise als Stromversorgung bei einen Linearbetrieb der Manipulationseinheit 100 dienen. In einem Wendebereich oder für ein versetztes Fahren oder ein Fahren quer zur Längsrichtung kann der wenigstens eine Energiespeicher genutzt werden.
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Das Werkstück 700 in der Werkstückaufnahme ist stets unterhalb der Oberseite der Manipulationseinheit 100 angeordnet.
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Die Werkzeugaufnahme 130 kann hakenförmig ausgebildet sein, so dass zur Aufnahme des Werkstücks Ablagen 132 an vertikalen Schenkeln vorhanden sind, auf denen das Werkstück abgelegt und optional fixiert werden kann.
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Das Werkstück kann insbesondere eine Fahrzeug-Karosserie oder Teile einer Fahrzeug-Karosserie oder Anbau-Teile an eine Fahrzeugkarosserie sein.
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An jeder Tragsäule 126 sind Räder 110 angeordnet, die in diesem Beispiel jeweils eine Radgruppe pro Tragsäule 126 bilden. Jede Radgruppe umfasst zwei Räder 110 in Form von Rollen. Die Radgruppe ist als Ganzes um eine Vertikalachse drehbar. Insbesondere kann eine Drehung in einem Winkelbereich zwischen 0° und 90° um die Vertikalachse erfolgen. Mit einer Drehbarkeit um 90° anstatt um 360° ist es vorteilhaft möglich, die Manipulationseinheit 100 in alle Richtung zu bewegen, wobei gleichzeitig eine Kabelführung, z.B. zur Übertragung von Strom und/oder Daten, von der Tragsäule 126 in die Radgruppe einfach erfolgen kann.
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In einem modifizierten Ausführungsbeispiel weist wenigstens ein Rad 110 oder eine Rolle einen Friktionsantrieb und/oder eine Friktionsbremse auf, wobei ein Friktionselement benachbart zum Rad 110 oder zur Rolle angeordnet ist und dieses über Reibung an seinem Außenumfang antreibt und/oder abbremst.
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In einem nicht gezeigten, alternativen Ausführungsbeispiel kann wenigstens ein Rad 110 als ein Allseitenrad und/oder ein omnidirektionales Rad ausgestaltet sein.
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Der Tragrahmen 120 ist an mehreren Seiten offen ausgebildet ist und weist hier an allen vier Seiten eine Seitenöffnung 122 für eine Einfahrt und/oder Ausfahrt einer separaten Manipulationseinheit (nicht dargestellt) sowie eine Bodenöffnung 124 zum Boden 500 hin auf. Ein in der Werkzeugaufnahme 130 abgelegtes Werkstück ist vorteilhaft von allen Seiten zugänglich.
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Eine Ansteuerung der Transportmotorik kann z.B. per Funkfernbedienung erfolgen, oder alternativ mit einem programmierbaren Antrieb.
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Die Manipulationseinheit 100 weist einen Verstellmechanismus 134 zum Verfahren des Werkstücks im Tragrahmen 120 auf. Zum Heben und/oder Senken der Werkstückaufnahme 130 sowie zum Antreiben wenigstens eines der Räder 110 können getrennte Antriebe 138, 114 am Tragrahmen 120 angeordnet sein. Optional kann ein gemeinsamer Antrieb für eine vertikale und eine lineare Bewegung oder auch Kippbewegung des Werkstücks im Tragrahmen 120 vorgesehen sein.
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Mehrere, insbesondere alle, Räder 110 können jeweils wenigstens einen elektrischen Elektromotor, insbesondere Radnabenmotor, als Antrieb 114 aufweisen. Es kann insbesondere ein Elektromotor pro Rad oder Radgruppe jeder Tragsäule 126 für den Antrieb des Rades 110 und für das Drehen des Rades 110 um die Vertikalachse vorliegen. Optional kann wenigstens ein Rad 110 mittels eines Friktionsantriebs und/oder einer Friktionsbremse angetrieben und/oder gebremst sein, bei dem ein Friktionselement am Außenumgang angreift und das Rad 110 mittels Reibung antreibt und/oder abbremst.
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Die mehreren Elektromotoren können synchronisiert sein. Alternativ kann statt einzelner Elektromotoren ein zentraler Elektromotor mit Kraftübertragung über Antriebswellen vorhanden sein. Alternativ kann für den Antrieb eines Rades 110 und das Drehen des Rades 110 um die Vertikalachse jeweils ein separater Elektromotor vorgesehen sein. Es kann mindestens ein Stromspeicher, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie und/oder ein oder mehrere Superkondensatoren pro Manipulationseinheit 100 vorhanden sein.
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Optional kann jede Manipulationseinheit 100 eine eigene Rechner-Einheit aufweisen (nicht dargestellt), über die Sensordaten auszuwerten sind und/oder eine Kommunikation mit einem Zentralrechner, eine Befehls-Eingabe und Befehls-Ausgabe an Betätigungseinheiten wie Werkstückaufnahme 130, Hebezeug, Radmotoren erfolgen kann, wie auch eine Errechnung/Neuberechnung von Bahnkurven, auf denen die Manipulationseinheit 100 sich bewegen soll. Ebenso können eine Fahrgeschwindigkeit, ein Beschleunigungsverhalten und/oder Verzögerungsverhalten der Manipulationseinheit 100 in Abhängigkeit von dem zu transportierenden Werkstück und/oder vom Energiegehalt des Stromspeichers berechnet und überwacht werden, beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit, das Beschleunigungsverhalten und Verzögerungsverhalten abhängig vom Gewicht oder von den Abmessungen des Werkstücks und/oder vom Energiegehalt des Stromspeichers.
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Die Werkstückaufnahme 130 ist dazu ausgebildet, das darin angeordnete Werkstück 700 um wenigstens einen Freiheitsgrad zu bewegen, insbesondere zu heben und/oder zu senken und/oder zu kippen und/oder zu drehen.
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Ein Bediener (nicht dargestellt) oder auch ein Werkzeug kann auf dem Boden 500 neben oder auch in der Manipulationseinheit 100 stehen und arbeiten. Optional kann die Manipulationseinheit 100 auch eine Arbeitsbühne oberhalb des Bodens 500 aufweisen. In diesem Fall kann ein Werkstück, je nach eingestellter Höhe oder Verkippung der Werkstückaufnahme in geeigneter Position bearbeitet werden. Optional ist eine gleichzeitige Zugänglichkeit auf zwei verschiedenen Ebenen möglich.
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Am Tragrahmen 120 sind ein oder mehrere Sensoren angeordnet und so konfiguriert, dass sie einem Steuerungssystem eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Ausrichtung und/oder einen Abstand der Manipulationseinheit 200 und/oder mindestens einer anderen Manipulationseinheit 100, 200, 300 liefert.
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Vorteilhaft kann am Tragrahmen 120 ein LCD-Bildschirm (nicht dargestellt) angeordnet sein, der als Mensch-Maschine-Schnittstelle dient. Bediener können durch dort wiedergegebene Informationen eine Echtzeitüberwachung des Werkstücks 700 in der Manipulationseinheit 100 erhalten.
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Ferner können am Tragrahmen 120 Leuchtelemente, insbesondere LEDs angebracht sein. Diese können Vorgänge innerhalb und/oder in unmittelbarer Umgebung des Tragrahmens 120 ausleuchten, so dass der Bedarf an stationären Leuchten außerhalb des Tragrahmens 120 zumindest vermindert ist.
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3 zeigt in Seitenansicht eine aufnehmbare Manipulationseinheit 200 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Werkstück (nicht dargestellt) kann auf der Oberseite der Manipulationseinheit 200 abgelegt werden. Hierzu kann auch eine geeignete Werkstückhalterung vorgesehen sein, auf der das Werkstück gesichert ist. Ein Antrieb 236 ist zum Antreiben wenigstens eines der Räder 212 vorgesehen. Dies kann wie in 1 beschrieben, jeweils ein separater Elektromotor, insbesondere Radnabenmotor, sein oder ein zentraler Elektromotor. An der Manipulationseinheit 200 sind ein oder mehrere Sensoren angeordnet und so konfiguriert, dass sie einem Steuerungssystem eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Ausrichtung und/oder einen Abstand der Manipulationseinheit 200 und/oder mindestens einer anderen Manipulationseinheit 100, 200, 300 liefert.
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4 zeigt in Seitenansicht eine aufnehmbare Manipulationseinheit 300 mit Hubfunktion nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Werkstück (nicht dargestellt) kann auf der Oberseite der Manipulationseinheit 300 abgelegt werden. Hierzu kann auch eine geeignete Werkstückhalterung vorgesehen sein, auf der das Werkstück gesichert ist. Die Manipulationseinheit 300 weist einen Hubmechanismus 328 auf, mit der das Werkstück im Bedarfsfall in vertikaler Richtung bewegt werden kann. Ein Antrieb 336 ist zum Antreiben wenigstens eines der Räder 312 vorgesehen. Dies kann wie in 1 beschrieben jeweils ein separater Elektromotor, insbesondere Radnabenmotor, sein oder ein zentraler Elektromotor. Zur vertikalen Bewegung des Hubmechanismus 328 kann ein separater Antrieb oder ein mit den Rädern 312 gemeinsamer Antrieb 336 vorgesehen sein.
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An der Manipulationseinheit 300 sind ein oder mehrere Sensoren angeordnet und so konfiguriert, dass sie einem Steuerungssystem eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Ausrichtung und/oder einen Abstand der Manipulationseinheit 300 und/oder mindestens einer anderen Manipulationseinheit 100, 200, 300 liefert.
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Der Manipulationseinheit 100, 200, 300 (1, 2, 3, 4) ist jeweils ein Steuerungssystem zugeordnet, welches so konfiguriert ist, dass es eine Bewegung der Manipulationseinheit 100, 200, 300 auf Bewegungen anderer Manipulationseinheiten 100, 200, 300 auf dem Boden 500 aufeinander abstimmt. Die Bewegung der Manipulationseinheiten 100, 200, 300 kann sequentiell sein, eine Manipulationseinheit hinter der anderen beabstandet, die am Boden 500 einer geradlinigen und/oder gekrümmten und/oder schlangenlinienförmigen Bahn folgen, wobei das Steuersystem die Manipulationseinheiten 100, 200, 300 kontinuierlich oder diskret bewegt. Optional können die Manipulationseinheiten 100, 200, 300 sich prinzipiell auch frei, also ohne einer Bahn zu folgen, bewegen.
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Die 5 bis 9 zeigen Manipulationseinheiten 100, 200, 300 in verschiedenen Zuständen in einem Fertigungsprozess von Werkstücken 700, insbesondere in einem Fertigungsprozess von Karosserien von Fahrzeugen, alleine oder beim Zusammenwirken miteinander.
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5 zeigt in Seitenansicht eine aufnehmende Manipulationseinheit 100 nach 1 mit einem Werkstück 700 in Form einer Fahrzeug-Karosserie 710 in einem Fertigungsschritt, bei dem die Werkstückaufnahme 130 abgesenkt ist und das Werkstück 700 in bodennaher Position im Innenraum 102 des Tragrahmens 120 hält. Das Werkstück 700 kann bequem vom Boden aus bearbeitet werden.
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6 zeigt in Vorderansicht eine aufnehmende Manipulationseinheit 100 nach 1 mit einem Werkstück 700 in Form einer Karosserie 710 in angehobener Position in einem weiteren Fertigungsschritt, bei dem die Werkstückaufnahme 130 angehoben ist und das Werkstück 700 in bodenferner Position im Innenraum 102 des Tragrahmens 120 hält. Die Unterseite des Werkstücks 700 kann bequem vom Boden 500 aus bearbeitet werden. Optional kann am Tragrahmen 120 eine Arbeitsbühne (nicht dargestellt) angeordnet sein, so dass das Werkstück 700 vom Boden 500 und von der Arbeitsbühne aus bearbeitet werden kann.
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7 zeigt in Vorderansicht eine aufnehmende Manipulationseinheit 100 nach 1 mit einem Werkstück 700 in Form einer Karosserie 710 in angehobener Position im Tragrahmen 120 in einem weiteren Fertigungsschritt mit wenigstens teilweise von der aufnehmenden Manipulationseinheit 100 aufgenommene aufnehmbarer Manipulationseinheit 200.
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Beispielsweise kann das Werkstück 700 mit der aufnehmbaren Manipulationseinheit 200 aus dem Innenvolumen 102 der aufnehmenden Manipulationseinheit 100 herausgefahren werden. Dazu kann die aufnehmbare Manipulationseinheit 200 durch eine Seitenöffnung 122 im Tragrahmen 120 eingefahren werden, oder die aufnehmende Manipulationseinheit 100 wird darüber platziert, oder beide Manipulationseinheiten 100, 200 fahren ineinander. Das Werkstück 700 wird an die aufnehmbare Manipulationseinheit 200 übergeben, indem die Werkstückaufnahme 130 abgesenkt und das Werkstück 700 auf der Manipulationseinheit 200 abgelegt wird. Anschließend werden die Manipulationseinheiten 100, 200 auseinandergefahren, indem eine oder beide entsprechend bewegt werden. Die aufnehmbare Manipulationseinheit 200 kann durch dieselbe Seitenöffnung 122 entfernt werden oder durch die gegenüberliegende Seitenöffnung 122 oder auch durch eine Seitenöffnung 122 quer dazu. Statt der aufnehmbaren Manipulationseinheit 200 kann auch eine aufnehmbare Manipulationseinheit 300 (4) mit einem vertikalen Verstellmechanismus 328 vorhanden sein. In diesem Fall kann die Übergabe durch eine Bewegung einer der beiden Manipulationseinheiten 100, 300 oder auch beider Manipulationseinheiten 100, 300 erfolgen.
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8 zeigt in Vorderansicht eine aufnehmende Manipulationseinheit 100 nach 1 mit einem Werkstück 700 in Form einer Karosserie 710 in angehobener Position im Tragrahmen 120 in einem weiteren Fertigungsschritt mit stationärer aufnehmbarer Manipulationseinheit 350.
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Beispielsweise kann das Werkstück 700 oder andere Werkstücke mit der stationären aufnehmbaren Manipulationseinheit in Form einer Hubplattform 350 in das Innenvolumen 102 der aufnehmenden Manipulationseinheit 100 eingefahren oder aus dem Innenvolumen 102 herausgefahren werden. Die Hubplattform 350 weist einen Hubmechanismus 358 auf. Alternativ zur Hubplattform 350 oder optional kann ein Förderband und/oder eine Rollenfördereinheit vorhanden sein.
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Die aufnehmende Manipulationseinheit 100 kann über der Manipulationseinheit 350 platziert werden und das darauf befindliche Werkstück unter die aufnehmende Manipulationseinheit 100 gefahren und zum Werkstück 700 in der aufnehmenden Manipulationseinheit 100 hin angehoben werden. Alternativ kann das Werkstück 700 in der Manipulationseinheit 100 auf den Hubmechanismus 358 der Hubplattform 350 abgesetzt werden, indem die Werkstückaufnahme 130 abgesenkt wird. Anschließend werden die Manipulationseinheit 100 und die Hubplattform 350 auseinandergefahren, indem eine oder beide entsprechend bewegt werden.
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9 zeigt in perspektivischer Draufsicht eine aufnehmende Manipulationseinheit 100 nach 1 mit einem Werkstück 700 in Form einer Karosserie 710 in abgesenkter Position im Tragrahmen 120 in einem Fertigungsschritt. Die aufnehmende Manipulationseinheit 100 weist an ihrer Oberseite einen Verstellmechanismus 134 zur vertikalen Bewegung der Werkstückaufnahme 130 quer zu einer Längsrichtung 400 mit einem Antrieb 138 auf, der beispielsweise mit Ketten und/oder Zahnriemen und/oder Gurten die Werkstückaufnahme 130 heben und senken kann. Optional kann ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen sein.
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An der in der Figur hinteren Tragsäule 126 des Tragrahmens 120 ist eine nicht näher bezeichnete Antenne angeordnet, die beispielsweise Steuersignale empfangen und aktuelle Daten an ein Steuersystem senden kann. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die verschiedenen Manipulationseinheiten 100, 200, 300 miteinander kommunizieren.
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An der Karosserie 710 ist eine Position einer Tür 720 angedeutet, die in einem früheren Fertigungsschritt demontiert werden kann und in einem späteren Fertigungsschritt wieder montiert werden kann. Dies kann manuell erfolgen oder maschinell, insbesondere mittels Robotern, welche die Tür 720 demontieren und das demontierte Teil des Werkstücks 700 beispielsweise an eine aufnehmbare Manipulationseinheit übergeben. Die Tür 720 kann zweckmäßigerweise separat von der Karosserie 710 bearbeitet werden, da die Bearbeitung weniger aufwändig ist als die Bearbeitung der Karosserie. Die Türen 720 können beispielsweise mit Fenstern, Verkleidungen, Griffen, Dichtungen, elektrischer Ausrüstung und dergleichen versehen werden, bevor die Türen 720 in einem späteren Fertigungsschritt wieder mit der Karosserie 710 vereinigt werden.
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10 zeigt ein Blockdiagramm von Prozessstationen 1000, 1002, 1004, 1010, 1012, 1020, 1030, 1032, 1040, 1050, 1060, 1070 und Komponentenlager 1001, 1011 in einer Anlage 400 einer Fahrzeugfertigung.
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11 zeigt ein Ablaufdiagramm von dort stattfindenden Prozessschritten S1000, S1002, S1004, S1010, S1012, S1020, S1030, S1032, S1040, S1050, S1060, S1070 in einer Fahrzeugfertigung nach 10.
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Anlage 400 umfasst mehrere Übergabebereiche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, an denen eine Übergabe eines Werkstücks 700 oder eines oder mehrerer Teile eines Werkstücks 700 von aufnehmbaren Manipulationseinheiten 200, 300 an aufnehmende Manipulationseinheiten 100 oder umgekehrt erfolgt. Die Teile eines Werkstücks können Teile der Karosserie 710 sein, beispielsweise Türen 720 und dergleichen, oder auch ein oder mehrere Anbau-Teile, beispielsweise Unterboden, Achsen und dergleichen.
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Die Übergabebereiche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 können feste Positionen in der Anlage 400 sein oder auch freie Strecken zwischen Prozessstationen 1000, 1002, 1004, 1010, 1012, 1020, 1030, 1032, 1040, 1050, 1060, 1070 und Komponentenlagern 1001, 1011.
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Beispielsweise werden Werkstücke 700 aus einem Puffer lackierter Karosserien 710 von einer Transportbahn an die Prozessstation 1000 geliefert. Die Übergabestation 1 dient zur Übergabe von Teilen, insbesondere von Türen 720, des Werkstücks 700, insbesondere der Karosserie 710, an der Prozessstation 1000, von der Transportbahn an eine aufnehmbare Manipulationseinheit 200.
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Die Transportbahn erreicht die Prozessstation 1000 auf einer gegenüber dem Boden 500 erhöhten Ebene. Türen 720 werden von der Karosserie 710 entfernt und zu einer Ebene, insbesondere dem Boden 500 unterhalb der erhöhten Ebene gereicht und einer aufnehmbare Manipulationseinheit 200 für die Türen 720 übergeben. Die Karosserie 710 fährt zunächst auf der erhöhten Ebene weiter und fährt dann auf die untere Ebene, insbesondere den Boden 500, und wird dort an eine aufnehmbare Manipulationseinheit 200 übergeben.
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Dabei werden die Türen 720 in Schritt S1000 zweckmäßigerweise von Robotern demontiert und je Werkstück 700 in Reichweite des Roboters an eine separate Manipulationseinheit 200 mit einer Halterung für die Teile des Werkstücks 700 übergeben. Die Karosserie 710 selbst wird als Werkstück 700 an eine weitere aufnehmbare Manipulationseinheit 200 auf der unteren Ebene übergeben.
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Für den Wechsel der Ebenen können die Roboter auf einem Hebezeug oder an vertikalen Schienen angeordnet sein.
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Das Werkstück 700 wird in der Manipulationseinheit 200 zur Prozessstation 1002 geliefert. Dort werden in Schritt S1002 beispielsweise Federstützen für Heckklappe und Motorhaube, Fahrzeug-Identifikationsnummern angebracht und Kabelstrang, Isolation, Stecker, Luftführung, Teppich, Airbags, Dachverkleidung, Sonnenblende, Sitzgurte, Griffe, Innenbeleuchtung, und/oder Armaturenbrett montiert. Die entsprechenden Bauteile dazu werden aus dem Komponentenlager 1001 bereitgestellt.
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In der folgenden Prozessstation 1004 erfolgt in Schritt S1004 beispielsweise ein Einkleben der Scheiben (Front, Heck, Dach), Montieren von Scheibenwischermotoren, Blenden, Vorbereiten des Motorraums mit Isolation, Kofferraum, Anbringen von Türdichtungen, Dachinnenverkleidung, Spoilern, Heckklappe, und/oder Rücklichtern.
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Das Werkstück 700 wird mit der aufnehmbaren Manipulationseinheit 200 zur Prozessstation 1010 gefahren. An dem Übergabebereich 2 vor der Prozessstation 1010 erfolgt eine Übergabe der Karosserie 710 von der aufnehmbaren Manipulationseinheit 200 auf eine aufnehmende Manipulationseinheit 100. Dabei kann wenigstens eine weitere aufnehmbare Manipulationseinheit 200 oder 300, insbesondere mit Hubfunktion und/oder Längsförderfähigkeit, zwischengeschaltet sein.
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In Schritt 1010 erfolgt ein Anbringen und Montieren von Hitzeisolierung, Bremsen, Kraftstoffleitungen, Tank (Kraftstofftank, Harnstofftank), Verkabelung elektrischer Antrieb, Einfüllstutzen, Drahtzug oder Kabel für Handbremse, Bremsleitung, und/oder Abgasleitungen. Komponenten dazu werden aus dem Komponentenlager 1011 bereitgestellt.
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Am Übergabebereich 3 erfolgt eine Zulieferung eines Werkstückträgers an eine Bodenförderlinie, beispielsweise einen Kettenförderer, welche von der aufnehmenden Manipulationseinheit 100 mit der Karosserie 710 übergriffen ist. In der Prozessstation 1012 werden im Schritt S1012 Unterboden, Antriebstrang, Achsen, Motor-Abdecktunnel, Getriebeabdecktunnel mit der Karosserie vereinigt. Die Prozessstation 1012 ist auch als Hochzeit oder Marriage bekannt. Die Komponenten werden aus dem Komponentenlager 1011 bereitgestellt.
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Alternativ zu einer Bodenförderlinie, kann der Werkstückträger auch mit einer Manipulationseinheit, die z.B. als fahrerloses Transportfahrzeug ausgeführt ist, durch die Stationen der Hochzeit-Prozessstation 1012 gefördert werden.
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In der Prozessstation 1012 wird die aufnehmende Manipulationseinheit 100 möglichst exakt über dem Werkstückträger positioniert. Danach erfolgt das Fügen der Karosserie 710 mit dem Unterboden und den weiteren Anbauteilen, wie Achsen, Antrieb etc., über einen Scherenhubtisch. Nach dem Fügen erfolgt der Weitertransport in eine erste Schraubstation. Dabei werden die Manipulationseinheit 100 und die Fördertechnik mit dem Werkstückträger genau synchron bewegt. Kleinere Abweichungen können durch entsprechende Schwimm- und Ausgleichmechanismen kompensiert werden.
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Auch in der Schraubstation sowie in allen nachfolgenden Stationen ist ein Förderband integriert, um den Werkstückträger von Station zu Station zu bewegen. Die aufnehmende Manipulationseinheit 100 mit der Karosserie 710 bewegt sich dabei eigenständig und stets synchronisiert von Station zu Station.
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In den weiteren Schraubstationen der Prozessstation 1012 erfolgt jetzt die automatische oder manuelle Verschraubung der besagten Anbauteile mit der Karosserie 710.
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Die Verschraubung kann über auf Lineareinheiten, Robotern oder sonstigen Handhabungsgeräten angebrachte Schraubwerkzeuge erfolgen. Die Schraubwerkzeuge werden dabei automatisch oder manuell in allen drei Raumrichtungen positioniert. Mit einem Schraubwerkzeug werden mehrere Schrauben an unterschiedlichen Positionen verschraubt. Die Schrauben können in einem Magazin am Werkzeugkopf mitgeführt werden.
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Die Bestückung des Magazins mit Schrauben kann ebenfalls automatisch oder manuell erfolgen. Über teleskopierbare seitliche Zuführtöpfe werden die darin enthaltenen Schrauben an das Magazin übergeben. Die Zuführtöpfe können mittels Roboter und Kamerasystem oder manuell befüllt werden.
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Sämtliche Stationen der Prozessstation 1012 können mit einem Schutzzaun und Lichtgitter gegen das Eintreten von Personen abgesichert sein. Dabei kann die aufnehmende Manipulationseinheit 100 der Karosserie 710 und die Fördertechnik mit dem Werkstückträger diese Bereiche sicher durchfahren. Alle ortsfesten Systeme können zum Einfahren oder Ausfahren der aufnehmenden Manipulationseinheit 100 aus dem Bewegungsbereich entfernt werden. Nur im Stillstand der aufnehmenden Manipulationseinheit 100 kann deren Bewegungsbereich gekreuzt werden.
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Je nach der Lage und Zugänglichkeit der Schraubpunkte im Motorraum des Werkstücks 700 erfolgt die Verschraubung von oben teilautomatisch oder vollautomatisch, etwa mittels manueller Zuführung der Werkzeuge und automatischer Verschraubung.
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Für Bedienpersonal kann in der Prozessstation 1010 eine Arbeitsbühne vorgesehen sein. Der innere Bereich der Arbeitsbühne kann dabei vom äußern Bereich mit einer Zugangstreppe getrennt und über eine bewegliche Brücke erreichbar sein.
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Nach den automatischen und manuellen Schraubstationen folgt eine Überarbeitungsstation. Hier können nicht erfolgte Verschraubungen durchgeführt oder unvollständige Verschraubungen wiederholt werden.
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Sind die Anbauteile komplett mit der Karosserie 710 verschraubt, kann der Werkstückträger in eine Entkopplungsstation der Prozessstation 1012 abgesenkt werden.
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Das komplette Fahrzeug wird nun von der aufnehmenden Manipulationseinheit 100 in die nächste Prozessstation 1020 gefördert. Der leere Werkstückträger wird über die Fördertechnik zu einer aufnehmbaren Manipulationseinheit 200 oder 300 transportiert und übernommen.
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In der Prozessstation 1020 erfolgt in Schritt S1020 eine Montage und Verkabelung von Lüfter, ABS-Verkabelung, die Montage von Auspuff, Schalldämpfer, Hitzeschilder, Unterbodenverkleidung, Verbindung Bremsleitungen-Radhaus, Schwellerabdeckung, Radhausabdeckung, hydraulische und elektrische Verbindungen im Motorraum und/oder ein Befüllen diverser Behälter mit entsprechenden Flüssigkeiten und/oder eine Kraftstoffbefüllung.
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Das befüllte und bestückte Werkstück 700 wird an dem Übergabebereich 4 von der aufnehmenden Manipulationseinheit 100 auf eine aufnehmbare Manipulationseinheit 200 übergeben. In der Prozessstation 1030 erfolgt in Schritt S1030 die Verbindung von Lenkstange zu Lenkgetriebe, die Einstellung von Handbremsenhebel, das Anbringen von Verkleidung innerer Tunnel und Armaturenbrett, Montieren von Stoßfänger, Frontleuchten, diverse elektrische Verbindungen, Rädermontage, Ersatzradabdeckung, Bremspedaltest, und die Montage der Sitze.
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In der weiteren Prozessstation 1032 erfolgt in Schritt S1032 die Montage der Türen 720 an die Karosserie 710 in der aufnehmenden Manipulationseinheit 100. Dazu werden die Türen mit einer aufnehmbaren Manipulationseinheit 200 oder 300, die als Türenspeicher fungiert, zugestellt.
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An dem Übergabebereich 5 wird das Werkstück 700 von der aufnehmbaren Manipulationseinheit 200 auf eine Bodenplattform übergeben, um die Türen 720 beispielsweise auf korrektes Spaltmaß und Schließfunktion einzustellen. Am folgenden Übergabebereich 6 erfolgt die Übergabe des Werkstücks 700 von der Bodenplattform auf eine aufnehmbare Manipulationseinheit 200 oder 300, mit dem die Karosserie 700 in die Prozessstation 1040 gefahren wird, wo in Schritt S1040 diverse Funktionstests an Scheibenwischern, Scheibenwaschanlage, Batterie, Motorraum, Luftfilter und elektrische Checks am fertigmontierten Fahrzeug durchgeführt werden.
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Im Übergabebereich 7 erfolgt eine Übergabe des Werkstücks 700 von der aufnehmbaren Manipulationseinheit 200 oder 300 an eine Bodenplattform, mit der das fertigmontierte Fahrzeug als Werkstück 700 zur Prozessstation 1050 transportiert wird. In der Prozessstation 1050 werden so genannte End-of-Line-Tests durchgeführt, wozu das Werkstück von einer aufnehmenden Manipulationseinheit 100 aufgenommen wird. In der Prozessstation 1050 sind mehrere parallele Prozesslinien verfügbar, so dass mehrere Werkstücke 700 dort parallel getestet werden können. Beispielsweise werden im Schritt S1050 die Fahrwerkgeometrie, die Scheinwerfer, die Fahrerassistenzsysteme und die Bremsanlage getestet und, wenn notwendig, eingestellt bzw. kalibriert Dies kann manuell, teilautomatisch oder vollautomatisch erfolgen.
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Am folgenden Übergabebereich 8 erfolgt die Übergabe des Werkstücks 700 von der aufnehmenden Manipulationseinheit 100 auf eine Bodenplattform, wobei in der Prozessstation 1060 in Schritt S1060 Dichtigkeitstests durchgeführt werden.
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Im Übergabebereich 9 erfolgt die Übergabe des fertiggestellten Werkstücks 700 von der Bodenplattform auf ein Bodentransportband. Von dort werden die Fahrzeuge zur Prozessstation 1070 transportiert. Dort werden in Schritt S1070 beispielsweise Aufkleber, Handbuch und Dokumentation für das Fahrzeug deponiert.
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Abhängig von einer gewünschten Zahl von fertigzustellenden Werkstücke 700, insbesondere Fahrzeuge, pro Zeiteinheit kann die Zahl der eingesetzten Manipulationseinheiten 100, 200, 300 beim Fertigungsprozess einfach angepasst werden, ohne dass bauliche Maßnahmen an einer Fertigungshalle vorgenommen werden müssen. Auch kann die Ausstattung der Fahrzeuge auf einfache Weise entlang der verschiedenen Prozessstationen 1000, 1002, 1004, 1010, 1012, 1020, 1030, 1032, 1040, 1050, 1060, 1070 und Komponentenlager 1001, 1011 in der Anlage 400 angepasst werden. Werden Änderungen der Transportwege notwendig, braucht lediglich die von den Manipulationseinheiten 100, 200, 300 abzufahrende Bahn angepasst werden.
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Bezugszeichen
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- 1
- Übergabebereich
- 2
- Übergabebereich
- 3
- Übergabebereich
- 4
- Übergabebereich
- 5
- Übergabebereich
- 6
- Übergabebereich
- 7
- Übergabebereich
- 8
- Übergabebereich
- 9
- Übergabebereich
- 100
- aufnehmende Manipulationseinheit
- 102
- Innenvolumen
- 110
- Rad
- 114
- Antrieb Rad
- 120
- Tragrahmen
- 122
- Seitenöffnung
- 124
- Bodenöffnung
- 126
- Tragsäule
- 130
- Werkstückaufnahme
- 132
- Haken
- 134
- Verstellmechanismus
- 136
- Führungsvorrichtung
- 137
- Führungsrolle
- 138
- Antrieb
- 140
- Medienschiene
- 138
- Antrieb (vertikal)
- 200
- aufnehmbare Manipulationseinheit
- 212
- Rad
- 236
- Antrieb
- 300
- aufnehmbare Manipulationseinheit
- 310
- Rahmen ??
- 312
- Rad
- 328
- Hubmechanismus
- 336
- Antrieb
- 350
- Hubplattform
- 358
- Hubmechanismus
- 400
- Längsrichtung
- 500
- Boden
- 700
- Werkstück
- 710
- Karosserie
- 720
- Fahrzeugtür
- 1000
- Prozessstation
- 1001
- Komponentenlager
- 1002
- Prozessstation
- 1004
- Prozessstation
- 1010
- Prozessstation
- 1011
- Komponentenlager
- 1012
- Prozessstation
- 1020
- Prozessstation
- 1030
- Prozessstation
- 1032
- Prozessstation
- 1040
- Prozessstation
- 1050
- Prozessstation
- 1060
- Prozessstation
- 1070
- Prozessstation
- S1000
- Schritt
- S1002
- Schritt
- S1004
- Schritt
- S1010
- Schritt
- S1012
- Schritt
- S1020
- Schritt
- S1030
- Schritt
- S1032
- Schritt
- S1040
- Schritt
- S1050
- Schritt
- S1060
- Schritt
- S1070
- Schritt
