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Die
Erfindung betrifft eine Fertigungsanlage zum Fertigen von Zusammenbaueinheiten,
insbesondere von Karosserieeinheiten, nach der im Oberbegriff des
Anspruches 1 näher definierten Art.
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Aus
der
DE 199 17 908
A1 ist eine Anlage für den flexiblen Zusammenbau
von Kfz-Karosserien bekannt. Die Anlage weist dabei eine Bearbeitungsstation,
vorzugsweise eine Geometrieschweißstation, in welcher ein
Karosserieförderer für die zusammenzubauende Karosserie
und Schweißroboter angeordnet sind, auf. Auf jeder Seite
des Karosserieförderers sind dabei Transportbahnen zum
Transport der Seitenwände der Karosserie mit Hilfe von
Spannrahmen zu einer Beladestation vorgesehen, wobei die Spannrahmen
auf umlaufenden Transportbahnen verfahrbar sind. Weiterhin weist
die beschriebene Anlage Einrichtungen zum genauen Positionieren und
Spannen von ein oder mehreren Elementen einer Seitenwand auf dem
Spannrahmen in der Beladestation auf.
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Nachteilhafterweise
ist es bei einer derartigen Anlage nur möglich, den sich
jeweils in der Beladestation befindlichen Spannrahmen zu bestücken.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fertigungsanlage zum
Fertigen von Zusammenbaueinheiten, insbesondere von Karosserieeinheiten von
Kraftfahrzeugen zu schaffen, bei welcher von einer Transportvorrichtung
zwischen einem Bearbeitungsbereich und einem Bestückungsbereich
bewegte Positioniervorrichtungen auf einfache und flexible Weise
insbesondere mit Bauelementen oder Baugruppen bestückbar
sind.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Fertigungsanlage gemäß den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Es
wird somit eine Fertigungsanlage zum Fertigen von Zusammenbaueinheiten,
insbesondere von Karosserieeinheiten, vorgeschlagen mit wenigstens
einem Bestückungsbereich und wenigstens einem Bearbeitungsbereich,
welcher mit wenigstens einem automatisierten Bearbeitungsgerät
ausgebildet ist, wobei wenigstens eine Transportvorrichtung vorgesehen
ist, mittels welcher an den Zusammenbaueinheiten festzulegende Bauelemente
zwischen einem Bestückungsbereich und einem zugeordneten Bearbeitungsbereich
bewegbar sind und welche zwischen dem Bearbeitungsbereich und dem
Bestückungsbereich in einem geschlossenen Kreislauf umläuft,
wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass im
Bestückungsbereich zur Bestückung von durch die
Transportvorrichtung bewegbaren Positioniervorrichtungen mit den
Bauelementen mehrere Bestückungspositionen an der Transportvorrichtung ausgebildet
sind.
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Eine
erfindungsgemäße Fertigungsanlage hat den Vorteil,
dass Positioniervorrichtungen an verschiedenen Bestückungspositionen
im Bestückungsbereich bestückt werden können.
Es können somit vorteilhafterweise bei einer manuellen
Bestückung mehrere Werker an verschiedenen Bestückungspositionen
arbeiten und hierbei auch verschiedene Positioniervorrichtungen
mit geringen zurückzulegenden Wegen bestücken.
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Gleiches
gilt für eine automatische Bestückung. Auch hier
können mehrere Positioniervorrichtungen an verschiedenen
Bestückungspositionen parallel bestückt werden.
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Zudem
kann mit einer erfindungsgemäßen Fertigungsanlage
eine einfache Integration eines Nachfolgeproduktes gewährleistet
werden.
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In
einer besonders einfachen Ausbildung der Erfindung ist die Transportvorrichtung
wenigstens im Wesentlichen als Rollenbahn ausgebildet, kann aber in
hierzu alternativen Ausbildungen auch als Elektrohängebahn,
fahrerloses Transportsystem oder dergleichen bzw. einer Kombination
hieraus ausgebildet sein.
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Wenn
die Transportvorrichtung derart ausgebildet ist, dass sie mehrere
zur Anordnung der Bauelemente vorgesehene Positioniervorrichtungen gleichzeitig
transportieren kann, dann kann eine Anzahl von dem Bearbeitungsbereich
bereitgestellten, auf den Positioniervorrichtungen angeordneten
Bauelementen in vorteilhafter Weise sehr groß ausfallen.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung einer erfindungsgemäßen
Fertigungsanlage ist es vorgesehen, dass die Transportvorrichtung
insbesondere im Bearbeitungsbereich wenigstens einen Hubtisch aufweist,
mittels welchem eine auf dem Hubtisch angeordnete Positioniervorrichtung
durch eine Bewegung des Hubtischs in Höhenrichtung in einer
definierten Höhenlage anordenbar ist. Hierdurch können
die Positioniervorrichtungen in der jeweiligen Bearbeitungsposition
auf eine derartige Höhe bewegt werden, dass insbesondere
ein automatisiertes Bearbeitungsgerät auf einfache Weise
auf die Positioniervorrichtung bzw. auf an der Positioniervorrichtung
angeordnete Bauelemente oder Baugruppen zugreifen kann.
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Wenn
der wenigstens eine Hubtisch mit einer Zentriervorrichtung zur definierten
Anordnung der Positioniervorrichtungen ausgebildet ist, können
die Positioniervorrichtungen auf den Hubtischen in einer bestimmten
Lage festgelegt werden, und es kann somit eine hohe Prozesssicherheit
gewährleistet werden.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen,
dass die Transportvorrichtung wenigstens einen Pufferplatz zur Anordnung von
Positioniervorrichtungen aufweist, so dass gewisse Produktionsschwankungen
in dem Bearbeitungsbereich bzw. in dem Bestückungsbereich
einer erfindungsgemäßen Fertigungsanlage vorteilhafterweise
abgefangen werden können und eine Werkertätigkeit
im Bestückungsbereich von einer Tätigkeit von
automatisierten Bearbeitungsgeräten im Bearbeitungsbereich
entkoppelt ist. Weiterhin kann es durch die Verwendung von Pufferplätzen
ermöglicht werden, die Reihenfolge von von der Transportvorrichtung
transportierten Positioniervorrichtungen zu ändern.
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Wenn
die Positioniervorrichtungen von der Transportvorrichtung mit wenigstens
einer ersten niedrigeren und einer zweiten höheren Geschwindigkeit
bewegbar sind, wobei die Transportvorrichtung die Positioniervorrichtungen
insbesondere dann mit der höheren Geschwindigkeit bewegt,
wenn sich kein die Positioniervorrichtungen bestückender
Werker in einem festgelegten Sicherheitsbereich befindet, ist die
Anzahl der pro Zeiteinheit bestückbaren Positioniervorrichtungen
variabel und kann an jeweils vorliegende Rahmenbedingungen angepasst
werden.
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Zur
Erkennung von Werkern in dem Sicherheitsbereich können
in einer sehr vorteilhaften Ausbildung der Erfindung Scanner vorgesehen
sein, welche insbesondere zur Festlegung der Geschwindigkeit der
Transportvorrichtung mit dieser zusammenwirken.
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Zur
definierten Festlegung der Bauelemente an den Positioniervorrichtungen
können die Positioniervorrichtungen in einer Weiterbildung
der Erfindung mit Befestigungseinrichtungen oder Transportrahmen
ausgebildet sein. Durch die definierte Anordnung der Bauelemente
kann vorteilhafterweise ein Handling durch automatisierte Bearbeitungsgeräte, wie
Gelenkarmroboter reduziert werden. Auf einer Positioniervorrichtung können
dabei auch Befestigungseinrichtungen oder Transportrahmen für
verschiedene Bauelemente vorgesehen sein. Auch kann es vorgesehen
sein, dass verschiedene Befestigungseinrichtungen oder Transportrahmen
auf einer Positioniervorrichtung anordenbar sind und somit verschiedenartige
Bauelemente von einer Positioniervorrichtung transportierbar sind.
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In
einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist die Transportvorrichtung
wenigstens eine Überprüfungseinrichtung auf, mittels
welcher eine Lage von sich auf den Positioniervorrichtungen befindlichen
Bauelementen überprüfbar ist und fehlerhaft positionierte
Bauelemente detektierbar sind. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft,
wenn die Überprüfungseinrichtung eine Fehlpositionierung
eines Bauelementes bzw. der Baugruppe meldet, so dass die fehlerhafte
Positionierung des Bauelements bzw. der Baugruppe automatisch oder
manuell korrigiert werden kann.
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Zur
einfachen Detektierung von Fehlpositionierungen von Bauelementen
auf einer Positioniervorrichtung kann die Überprüfungseinrichtung
mit einem Kamerasystem zur Lageerkennung von sich auf den Positioniervorrichtungen
befindlichen Bauelementen ausgebildet sein.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausführungen einer Fertigungsanlage
nach der Erfindung ergeben sich aus den Schutzansprüchen,
der Zeichnung und der Beschreibung.
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Nachfolgend
sind zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Fertigungsanlage anhand der Zeichnung prinzipmäßig
beschrieben.
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Es
zeigt.
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1 eine
vereinfachte dreidimensionale Ansicht einer Fertigungsanlage, welche
mit einem Bearbeitungsbereich und einem Bestückungsbereich ausgebildet
ist, wobei der Bearbeitungsbereich und der Bestückungsbereich
mit einer Transportvorrichtung verbunden sind; und
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2 eine
vereinfachte dreidimensionale Darstellung einer alternativen Ausführung
zu der in der 1 dargestellten Fertigungsanlage;
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1 zeigt
eine Fertigungsanlage 1 zum Bearbeiten, insbesondere zum
Zusammenschweißen in Form von Geometrieschweißprozessen
und/oder Ausschweißprozessen, von als Karosserieeinheiten eines
Kraftwagens ausgebildeten Zusammenbaueinheiten.
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Als
Zusammenbaueinheiten können je nach Verwendungszweck der
gezeigten Fertigungsanlage 1 neben Karosserieeinheiten
auch irgendwelche andere Blechelemente mit einem zugeordneten Grundkörper
vorgesehen sein.
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Die
vorliegende Fertigungsanlage 1 ist mit einem abgegrenzten
Bearbeitungsbereich 3 und einem hiervon abgetrennten Bestückungsbereich 5 ausgebildet,
wobei der Bestückungsbereich 5 vorliegend als
manueller Arbeitsbereich ausgebildet ist.
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Zwischen
dem Bearbeitungsbereich 3 und dem Bestückungsbereich 5 ist
eine Transportvorrichtung 7 ausgebildet, welche zum Transport
von im Bearbeitungsbereich 3 zu bearbeitenden Bauelementen 8 vorgesehen
ist. Neben Bauelementen 8 kann die Transportvorrichtung 7 selbstverständlich
auch Baugruppen transportieren, so dass bei Erwähnung von Bauelementen
im Folgenden hiervon auch immer Baugruppen umfasst sind.
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Die
Transportvorrichtung ist dabei vorliegend als umlaufende, einen
geschlossenen Kreislauf bildende Rollenbahn 7 ausgebildet,
auf welcher die Bauelemente 8 mittels mehrerer rechteckig
und plattenförmig ausgebildeter Positioniervorrichtungen 18 bewegbar
sind. Die Positioniervorrichtungen 18 weisen dabei nicht
näher dargestellte Befestigungseinrichtungen oder Transportrahmen
für die Bauelemente 8 auf, mittels derer die Bauelemente 8 definiert
in einer bestimmten Position auf der jeweiligen Positioniervorrichtung 18 festlegbar
sind.
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Die
Befestigungseinrichtungen oder Transportrahmen der Positioniervorrichtungen 18 können dabei
derart ausgebildet sein, dass verschiedenartige Bauelemente 8 auf
einer Positioniervorrichtung 18 angeordnet werden können.
Weiterhin kann es auch vorgesehen sein, dass auf einer Positioniervorrichtung 18 unterschiedliche
Befestigungseinrichtungen oder Transportrahmen für verschiedenartige
Bauelemente anordenbar sind, so dass mit einer Positioniervorrichtung 18 verschiedenartige
Bauelemente 8 transportierbar sind.
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Zur
Anordnung von Bauelementen 8 auf einer Positioniervorrichtung 18 sind
an der Rollenbahn vorliegend vier Bestückungspositionen 9 bis 12 vorgesehen,
wobei in jeder Bestückungsposition ein Werker 20 Bauelemente 8 auf
einer Positioniervorrichtung 18 anordnen kann. Hierzu kann
es vorgesehen sein, dass die insbesondere pneumatisch ausgebildeten
Befestigungseinrichtungen der Positioniervorrichtungen 18 nach
einem Einlegen des jeweiligen Bauelements 8 in die Positioniervorrichtung 18 automatisch
schließen und das Bauelement 8 an der Positioniervorrichtung 18 festlegen.
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Insbesondere
bei kleineren Bauelementen 8 kann es aber auch vorgesehen
sein, dass der Werker 20 zur Festlegung des Bauelements 8 an
der Positioniervorrichtung 18 die Befestigungseinrichtung
manuell betätigen muss.
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Die
Rollenbahn 7 bewegt die Positioniervorrichtungen 18 mit
einer konstanten Geschwindigkeit in Transportrichtung T, wobei die
Rollenbahn 7 die Positioniervorrichtungen 18 mit
einer ersten niedrigeren Geschwindigkeit bewegt, wenn Positioniervorrichtungen 18 von
Werkern 20 aktuell in wenigstens einer Bestückungsposition 9 bzw. 10 bzw. 11 bzw. 12 des
Bestückungsbereichs 5 bestückt werden.
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Ein
Sicherheitsbereich 21, welcher die Bestückungspositionen 9 bis 12 des
Bestückungsbereichs 5 umfasst, wird von Scannern überwacht,
mittels welcher die Anwesenheit von Werkern 20 in dem Sicherheitsbereich 21 detektierbar
ist. Die Scanner wirken dabei derart mit der Rollenbahn 7 zusammen, dass
die Rollenbahn 7 für den Fall, dass sich kein Werker 20 in
dem Sicherheitsbereich 21 befindet, für eine schnellere
Förderung von Positioniervorrichtungen 18 mit
einer zweiten höheren Geschwindigkeit in Transportrichtung
T freigegeben ist und diese gegebenenfalls auch annimmt.
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In
Transportrichtung T auf die Bestückungspositionen 9 bis 12 folgend
weist die Rollenbahn 7 eine Überprüfungseinrichtung 22 auf,
welche mit einem abschließbaren Bereich 23 mit
einer öffenbaren Öffnung 24 ausgebildet
ist. Die Überprüfungseinrichtung 22 ist
zur Überprüfung einer korrekten Lage von auf den
Positioniervorrichtungen 18 angeordneten Bauelementen 8 vorgesehen,
wobei die Überprüfungseinrichtung 22 hierzu
ein Kamerasystem aufweist.
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Detektiert
die Überprüfungseinrichtung 22 beispielsweise
eine fehlerhafte Lage eines Bauelements 8 auf einer Positioniervorrichtung 18 oder
auch das Fehlen eines Bauelements 8, dann öffnet
sich die verschließbare Öffnung 24 der Überprüfungseinrichtung 22,
so dass ein Werker 20 die Lage des betreffenden Bauelements 8 korrigieren
kann bzw. das fehlende Bauele ment 8 in die Positioniervorrichtung 18 in
vorbeschriebener Weise einlegen kann.
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Hat
der Werker 20 den von der Überprüfungseinrichtung 22 detektierten
Fehler behoben, dann verlasst der Werker 20 den abschließbaren
Bereich 23 der Überprüfungseinrichtung 22 und
kann durch die Betätigung eines Start-Elements 26 die Öffnung 24 der Überprüfungseinrichtung 22 schließen und
den Transport der sich in der Überprüfungseinrichtung
befindlichen Positioniervorrichtung 18 in Transportrichtung
T freigeben.
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Die
Positioniervorrichtungen 18 werden in Transportrichtung
T nach der Überprüfungseinrichtung 22 quer
zu ihrer Längserstreckung in Richtung des Bearbeitungsbereichs 3 transportiert.
Hierbei sind an der Rollenbahn 7 Pufferplätze 28, 29 vorgesehen,
welche unter anderem zur Entkoppelung eines Bearbeitungstakts im
Bearbeitungsbereich 3 vom Bestückungsbereich 5 vorgesehen
sind.
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Im
Bearbeitungsbereich 3 werden die Positioniervorrichtungen 18 parallel
zu der Bewegungsrichtung der Positioniervorrichtungen 18 im
Bestückungsbereich 5, aber in dazu entgegengesetzter Richtung
der Transportrichtung T folgend bewegt.
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Die
Rollenbahn 7 weist im Bearbeitungsbereich 3 vorliegend
drei Bearbeitungspositionen 14 bis 16 auf. Hierbei
ist jeder Bearbeitungsposition 14 bis 16 ein Hubtisch 31 bis 33 zugeordnet.
Die Hubtische 31 bis 33 sind im Wesentlichen baugleich
ausgebildet, so dass im Folgenden der Hubtisch 31 stellvertretend
für die anderen Hubtische 32, 33 beschrieben wird.
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Der
Hubtisch 31 weist eine Zentriervorrichtung zur definierten
Anordnung einer Positioniervorrichtung 18 auf dem Hubtisch 31 auf,
wobei eine auf dem Hubtisch 31 angeordnete Po sitioniervorrichtung durch
eine Bewegung des Hubtischs 31 in Höhenrichtung
in verschiedenen Höhenlagen anordenbar ist. Hierdurch können
im Bearbeitungsbereich angeordnete, insbesondere als Roboter 35 ausgebildete automatisierte
Bearbeitungsgeräte auf die Positioniervorrichtung 18 bzw.
das in der Positioniervorrichtung 18 angeordnete Bauelement 8 auf
besonders einfache Weise zugreifen und beispielsweise eine Gruppierung
fertigen oder die Bauelemente 8 in eine Zusammenbauvorrichtung
oder eine Dreheinrichtung 39 transportieren.
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Die
Dreheinrichtungen 39 sind dabei mit einem Plattenkörper 41 ausgebildet,
wobei beidseitig des Plattenkörpers 41 Bauelemente 8 oder
bereits aus den Bauelementen 8 zusammengefügte
Baugruppen zur Weiterbearbeitung angeordnet werden können.
Die Dreheinrichtung 39 weist weiterhin eine Dreheinheit 43 auf,
mittels welcher der Plattenkörper 41 insbesondere
durch einen Zugriff eines Roboters 35 um eine in vertikaler
Ebene liegende Achse 45 drehbar ausgebildet ist, so dass
beide Seiten des Plattenkörper 41 auf einfache
und schnelle Weise zur Verfügung gestellt werden können.
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Der
Bearbeitungsbereich 3 weist vorliegend fünf Roboter 35 auf,
welche zur Durchführung von Handhabungsvorgängen
und Schweißprozessen in Form von Geometrieschweißprozessen
und Ausschweißprozessen vorgesehen sind. Zum Wechsel von
bei den unterschiedlichen Bearbeitungsvorgängen benötigten
Werkzeugen sind in dem Bearbeitungsbereich Ablagestationen 37 für
Werkzeuge der Roboter 35 gezeigt, wobei die Roboter 35 aus
den Ablagestationen 37 das jeweils benötigte Werkzeug, also
beispielsweise ein zum Greifen der Bauelemente 8 vorgesehenes
Greifwerkzeug oder ein Schweißwerkzeug, entsprechend einer
Ansteuerung durch eine übergeordnete Steuervorrichtung
der Fertigungsanlage oder eines dem Bearbeitungsbereich zugeordneten
Steuermoduls automatisiert greifen können.
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In
einem Randbereich des Bearbeitungsbereichs 3 ist ein Transportsystem 47 dargestellt,
mittels welchem fertig bearbeitete Bauelemente 8 oder zusammengebaute
Baugruppen aus dem Bearbeitungsbereich 3 insbesondere zur
Weiterbearbeitung in anderen Fertigungsanlagen oder ähnlichem
abtransportierbar sind.
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Die 2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel einer Fertigungsanlage 101,
welche wie die in der 1 gezeigte Fertigungsanlage 1 mit
einem Bearbeitungsbereich 103 und einem Bestückungsbereich 105 ausgebildet
ist.
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Im
Unterschied zu der Fertigungsanlage 1 der 1 sind
der Bearbeitungsbereich 103 und der Bestückungsbereich 105 der
Fertigungsanlage 101 allerdings größer
ausgebildet. Im Bestückungsbereich 105 sind dabei
sieben Bestückungspositionen zur Bestückung von
Positioniervorrichtungen 18 mit Bauelementen 8 vorgesehen.
Der Bearbeitungsbereich 103 weist acht Bearbeitungspositionen
auf. Weiterhin weist die Transportvorrichtung 107 zwei Überprüfungseinrichtungen 109, 111 auf,
welche analog zu der in der 1 gezeigten Überprüfungseinrichtung 22 ausgebildet
sind.
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Im
Bearbeitungsbereich 103 der Fertigungsanlage 101 sind
dabei vorliegend 13 als Roboter 113 ausgebildete
automatisierte Bearbeitungsgeräte angeordnet, so dass eine
Taktzeit mit der Fertigungsanlage 101 der 2 gegenüber
der Fertigungsanlage der 1 reduziert werden kann.
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Selbstverständlich
ist es in einer alternativen Fertigungsanlage auch möglich,
mehrere Bestückungsbereiche und mehrere Bearbeitungsbereiche vorzusehen,
wobei die Anzahl der vorgesehenen Bestückungspositionen
und Bearbeitungspositionen je nach vorgesehenem Anwendungsfall frei
variierbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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