DE69502734T2

DE69502734T2 - Montagewerkstatt für bleche

Info

Publication number: DE69502734T2
Application number: DE69502734T
Authority: DE
Inventors: Bernard F-75020 Paris Negre; Gerard F-78260 Acheres Pinchon
Original assignee: ABB Preciflex Systems
Current assignee: ABB Preciflex Systems
Priority date: 1994-12-29
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2015-12-23
Also published as: CA2209284A1; FR2728822A1; EP0800436B1; CN1074337C; EP0800436A1; DE69502734D1; CN1171753A; ES2118644T3; US6098268A; WO1996020809A1; CA2209284C; BR9510110A; FR2728822B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkstatt zum Montieren von Blechbaugruppen, in der man schrittweise Elemente montiert, die in bestimmten und präzisen Stellungen relativ zueinander gehalten werden.
Im Bereich des Karrosseriebaus von Kraftfahrzeugen wird eine Unterbaugruppe der Karrossene aus Elementen aufgebaut, die zu ihrer Vorbereitung relativ zueinander in einer Art Schablone angeordnet werden. Diese Schablone wird anschließend zu einer Station transportiert und in dieser installiert, wo dann die in der montierten Stellung gehaltenen Elemente insbesondere durch Schweißpunkte aneinander befestigt werden. Man hat also eine erste Untergruppe hergestellt, die erforderlichenfalls zu einer zweiten Vorbereitungsstation transportiert wird, um sie dort mit anderen Einzelelementen zu vereinigen. Anschließend erfolgt die präzise Verbindung durch Schweißpunkte zu dieser neuen kompletteren Baugruppe.
Dieser Arbeitsablauf kann sich so oft wiederholen, wie dies zur Herstellung der kompletten Baugruppe erforderlich ist.
Üblicherweise sind die Stationen zur Herstellung einer solchen Baugruppe entlang einer allgemeinen Richtung angeordnet, die durch eine Hauptfördereinrichtung gegeben wird, welche jede Vorbereitungsstation, Zusammenbaustation und Endbearbeitungsstation versorgt. Man hat so eine Fertigungslinie geschaffen, in der die Stationen sich gegenseitig steuern und in der die Stationen hinsichtlich ihrer Anzahl und Aufeinanderfolge schlecht dazu geeignet sind, Baugruppen aus voneinander verschiedenen Blechteilen herzustellen. Außerdem ist die Zugänglichkeit jeder der Stationen einer solchen Linie reduziert, da der zur Verfügung stehende Raum um jede Station begrenzt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile zu beseitigen, welche die klassischen Montagewerkstätten zur Montage von Blechbaugruppen haben, indem der Aufbau modularer Werkstätten vorgeschlagen wird, die ein Standardmuster haben, das alle zur Vorbereitung, zum Zusammenbau und der Endbearbeitung einer Unterbaugruppe erforderlichen Funktionen aufweist und das in Abhängigkeit der Komplexität und der Anzahl der Teile, welche die fertige Baugruppe bilden, nur multipliziert zu werden braucht, um praktisch alle Anforderungen zu erfüllen, die bei dieser Art von Industrie auftreten.
Zu dieser Lösung betrifft die Erfindung somit eine Werkstatt zur Montage von Biechteilen, umfassend Vorbereitungsstände zum Anordnen der Teile relativ zueinander, Montagestände zum Befestigen der vorbereiteten Teile aneinander und gegebenenfalls Endbearbeitungsstationen, um die Befestigung der Teile aneinander zu vervollständigen. Insbesondere besteht diese Werkstatt aus einer Vielzahl von Modulen, die durch mindestens eine Hauptfördereinrichtung miteinander verbunden sind, die sich in einer vorgegebenen Richtung erstreckt, wobei jeder Modul eine Zentralstation zum Laden und Entladen, durch die die Hauptfördereinrichtung verläuft, eine seitliche Vorbereitungsstation, die mit der Zentralstation durch einen im wesentlichen senkrecht zur Hauptfördereinrichtung gerichteten Förderer verbunden ist, eine Montagestation, die mit der Zentralstation durch einen im wesentlichen senkrecht zur Hauptfördereinrichtung gerichteten Förderer verbunden ist, und gegebenenfalls eine Endbearbeitungsstation hat, die entlang der Hauptfördereinrichtung stromabwärts der Zentralstation gelegen ist. Einer der Vorteile dieser Art von Struktur liegt in der Rationalisierung bei der einzusetzenden Ausrüstung und den einzusetzenden Werkzeugen, die standardisiert werden können unabhängig davon, welche Art von Blechbaugruppen realisiert werden soll.
Es ist vorteilhaft, vorzusehen, daß die Montagestationen der die Werkstatt bildenden Module auf derselben Seite der Hauptfördereinrichtung angeordnet sind. Wenn nämlich die Montagewerkstatt zwei Modulgruppen für die Herstellung mindestens zweier unterschiedlicher Baugruppen von Blechteilen hat, gibt dies die Möglichkeit, daß die Montagestation jedes Moduls einer Gruppe gemeinsam mit jener des entsprechenden Moduls der anderen Modulgruppe ist.
Im allgemeinen werden die zur Herstellung von Unterbaugruppen oder Baugruppen zu montierenden Blechteile auf schabionenartigen Trägern angeordnet, die mehrere Formen annehmen können. Es kann sich beispielsweise um Paletten handeln, in denen die zu montierenden Teile angeordnet, festgehalten und von einer Station zur anderen innerhalb ein und desselben Moduls transportiert werden können. Es kann sich ferner um leichtere Träger (die als Kassetten bezeichnet werden) handeln, die mit den zu montierenden Teilen während der gesamten Herstellung der Baugruppe verbunden bleiben. Im Falle der Palette werden nur die Teile von Modul zu Modul transportiert, während die kassetten die Teile von einem Modul zum anderen begleiten.
So kann die erfindungsgemäße Werkstatt vorteilhafterweise Einrichtungen zur Handhabung von Paletten umfassen, um diese zwischen einer Lade-Entlade- Station jedes Moduls und einer oder mehreren Speicherzonen nahe dieser Station zu bewegen. Vorzugsweise erstrecken sich die Handhabungseinrichtungen in der Richtung der Hauptfördereinrichtung zwischen der Lade-Entlade- Station und mindestens einer Palettenspeicherstation. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist diese Speicherstation unter der Hauptfördereinrichtung stromabwärts der Lade-Entlade-Station angeordnet und, sofern eine Endbearbeitungsstation an dieser Stelle existiert, unterhalb dieser Endbearbeitungsstation. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, welche diese Erfindung aber nicht einschränken soll. Hierbei wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen:
Figur 1 ein Schema des in einer erfindungsgemäßen Werkstatt eingesetzten Basismoduls
Figuren 2 bis 9 verschiedene Phasen der Funktion eines erfindungsgemäßen Moduls, und
Figur 10 ein Schema, welches einen Teil einer Montagewerkstatt mit zwei Fertigungslinien zur Herstellung zweier ähnlicher aber nicht identischer Blechteilbaugruppen zeigt.
In der Figur 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Hauptfördereinrichtung, deren durch den Pfeil A angegebene Richtung vorgegeben ist und die allgemeine Flußrichtung bei der Produktion darstellt. Erfindungsgemäß verbindet diese Hauptfördereinrichtung 1 mehrere Module 2, 3, mit deren Hilfe die Blechteilbaugruppe nach und nach aufgebaut und zusammengesetzt wird. Eine Werkstatt besteht daher aus einer Vielzahl von Modulen nach Art der Module 2 und 3, die von einer Hauptfördereinrichtung 1 versorgt werden, wobei jeder Modul in Standardweise aufgebaut ist, wie dies an Hand des Moduls 2 im folgenden beschrieben werden soll.
Der Modul 2 umfaßt eine Zentralstation 4, durch die die Linie der Hauptfördereinrichtung 1 verläuft. Diese Zentralstation hat Mittel 5 und 6 zum Laden und Entladen, die hier in Form von Robotern dargestellt sind. Der Modul 2 hat ferner eine seitliche Vorbereitungsstation 7, die mit der Zentrastation 4 durch einen Förderer 8 verbunden ist, der sich in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Richtung A der Hauptfördereinrichtung 1 erstreckt. In dieser Vorbereitungsstation stellt man die verschiedenen Teile oder Untergruppen zusammen, die untereinander befestigt werden müssen und die nahe der Station 7 gelegenen Magazinen 9 und 10 oder Hilfsvorbereitungsstationen 11 entnommen werden, die ebenfalls in der Nähe angeordnet sind. Helfer 12 gewährleisten diese Vorbereitungsarbeit. Diese Helfer können Bedienungspersonen oder auch Maschinen zur Handhabung und Positionierung sein, wie beispielsweise Roboter. Die verschiedenen Teile können vorzugsweise in Form einer Sammelladung gruppiert sein, um die Zeit für die Positionierung zu reduzieren. Die Positionierung der verschiedenen aneinander zu befestigenden Elemente in der Station 7 erfolgt mit Hilfe von Trägern, die jeweils eine Halteschablone zum Halten dieser Elemente in ihrer vorgegebenen Position relativ zueinander bilden.
Der Modul 2 hat ferner eine Montagestation 13, die mit der Hauptzentralstation 4 über einen Förderer 14 verbunden ist, der sich im wesentlichen senkrecht zur Richtung A der Hauptfördereinrichtung 1 erstreckt. Diese Station 13 enthält Schweißroboter 15 oder jede andere äquivalente Montageeinrichtung, die programmiert ist, um die in der Station 7 vorbereiteten Teile aneinander zu befestigen.
Schließlich umfaßt der Modul 2 eine Station 16, die von der Hauptfördereinrichtung 1 versorgt wird, stromabwärts der Station 4 angeordnet ist und eine Endbearbeitungsstation bildet, d.h. eine Station, in der man komplementäre Operationen wie Punktschweißen oder das Aufbringen von Klebstoff, das Stanzen von Löchern, das Einsetzen von Bolzen ..., beispielsweise mit Hilfe eines auf dem Boden stehenden Werkzeuges 17 ausführt. Das in dieser Station 16 behandelte Element wird von der Hauptfördereinrichtung getragen, wie hier durch einen Entladeroboter 6 der Station 4 dargestellt ist, der seinerseits quer durch die Station 16 bewegt werden kann, um einerseits die Zange 17 zu versorgen und andererseits in seiner Position 6A die Ladeeinrichtung einer Station 4A des Lade-Entlade-Moduls 3 zu bilden, der auf den Modul 2 in Richtung des Pfeiles A der Hauptfördereinrichtung 1 folgt. Die Handhabungseinrichtung 6 kann natürlich auch durch Positionierungseinrichtungen unterstützt werden, die mit der Station 16 verbunden sind, wie beispielsweise Positionierungsanschläge, die dem auf dem Boden stehenden Werkzeug 17 zugeordnet sind.
Es wird angenommen, daß der Modul 2 der erste Modul der Linie sei. In diesem Fall wird der Laderoboter in der Station 4 eine Schablone nach Art einer Kassette anordnen, die als Referenz für eine bestimmte Anzahl von miteinander zu verbindenden Elementen dient, d.h. einen Träger, der mit den Teilen verbunden bleibt und mit ihnen von Modul zu Modul transportiert wird. Mittels des Förderers 8 wird diese Kassette zur Station 7 transferiert, wo sie von den Bedienungspersonen 12 mit den zusammenzufügenden Teilen und Elementen bestückt wird. Diese bestückte Kassette wird anschließend zur Station 13 mit Hilfe des Förderers 8 und des Förderers 14 über die Lade-Entlade-Station 4 transportiert. In der Station 13 führen die Roboter 15 die Befestigung der von der Kassette getragenen Teile aneinander aus. Diese Station 13 wird auch als Richtstation bezeichnet, d.h. sie hat Elemente, um die Kassette sehr präzise relativ zu den Schweißrobotern 15 anzuordnen, undloder Position ierungseinrichtungen, um alle oder einen Teil der Elemente auf der kassette zu positionieren, die in der Station 13 zumindest teilweise von der Kassette getrennt sein können, so daß sie direkt von den der Station 13 zugeordneten Richtwerkzeugen erfaßt werden können. Während dieses Befestigungsvorganges wird man in der Station 4 eine andere zu bestückende Kassette beispielsweise mit Hilfe des Roboters 5 geladen haben.
Wenn der Zusammenbau der Unterbaugruppe in der Station 13 abgeschlossen ist, wird die Unterbaugruppe mittels des Förderers 14 zur Station 4 transportiert gleichzeitig mit der Kassette, die zur Station 7 transportiert wird, um dort bestückt zu werden. Der Roboter 6 entnimmt der Station 4 die zusammengesetzte Unterbaugruppe und bringt sie in den Bereich der Schweißzange oder Schweißzangen 17 zum Vollenden der gegenseitigen Verbindung der Teile der in der Station 13 zusammengesetzten Unterbaugruppe.
In seiner Position 6A übergibt der Roboter 6 die so hergestellte Unterbaugruppe (eventuell zusammen mit ihrer Kassette) an die Zentralstation 4A des folgenden Moduls 3. In dem Fall, in dem die Unterbaugruppe nicht mit einer Kassette verbunden ist, wird sie alleine in der Zentralstation 4A des Moduls 3 plaziert, die eine Schablone für ihre Aufnahme hat. In diesem Modul wird die Unterbaugruppe durch andere Elemente in der Station 7A vervollständigt, und diese neuen Elemente werden in der gleichen Weise wie in dem Modul 2 in der Station 13A zusammengefügt.
Es ist zu bemerken, daß die Hauptfördereinrichtung aus einer Folge von unterschiedlichen Förderern gebildet sein kann, wie beispielsweise von Robotern, Flurförderern, Hängeförderern und dergleichen. Das Schema der Figur 1 läßt einen Hauptvorteil des inneren Aufbaus eines Moduls klar erkennen, daß nämlich die Vorbereitungsstation 7 von drei ihrer Seiten her zugänglich ist und in einer Zone liegt, die frei von jedem schwenkenden Mechanismus wie beispielsweise Robotern der anderen Fördereinrichtungen ist, welche Sicherheitsprobleme für die dort befindlichen Bedienungspersonen schaffen könnten. Der somit für den Zugang zu dieser Station 7 verfügbare Raum kann nutzbringend für die Anordnung von Teilemagazinen genutzt werden, welche diese Station 7 versorgen, ebenso wie für die Anordnung von Handhabungseinrichtungen. Diese Magazine 9 und 10 und die Hilfsvorbereitungsstationen wie die Station 11 sind ihrerseits ebenfalls für ihre Versorgung leicht zugänglich.
Die Figuren 2 bis 9 illustrieren die Arbeitsweise eines erfindungsgemäßen Moduls, wenn die zu montierenden Elemente auf einer Schablone in Form eine Palette und nicht einer Kassette zusammengestellt sind, d.h. einem Träger, der nicht von Modul zu Modul zusammen mit den Teilen transportiert wird. Die bereits vorher beschriebenen Elemente tragen dieselben Bezugszeichen.
In diesen Figuren wurde die Herstellung zweier verschiedener Unterbaugruppen S1 und S2 in demselben Modul unter Verwendung zweier unterschiedlicher Paletten P1 und P2 dargestellt. Selbstverständlich gilt das folgende auch für zwei identische Unterbaugruppen und identische Paletten. Die Figur 2 zeigt die Phase, während der die Verbindung der Unterbaugruppe S1 in der Station 13 ausgeführt wird, während die Palette P2 von einer Speicherstation 50, die hier unter einer Trägerplattform S1 des Roboters 6 gelegen ist, zu der Zentralstation 4 transferiert wird.
Nach Beendigung des Zusammenbaus der Baugruppe S1 zeigt die Figur 4 die gleichzeitige Übertragung der Palette 1 von der Station 13 zur Station 4 und der Palette P2 von der Station 4 zur Station 7.
In der Figur 5 wird die Palette P2 mit den die Unterbaugruppe S2 bildenden Elementen bestückt, während die Baugruppe S1 von der Palette P1 mittels des Roboters 6 entnommen wird, der sie bis zum folgenden Modul 3 transportiert. Mit Hilfe des Roboters 5 (oder jeder anderen geeigneten Fördereinrichtung) wird die leere Palette P1 von der Station 4 zu einer Speicherstation 52 transportiert, die hier unter der Plattform 53 des Roboterträgers 5 angeordnet ist. Gleichzeitig fahren die Bedienungspersonen fort, die Palette P2 in der Station 7 zu bestücken.
Die Figur 7 zeigt das Ende dieser Arbeitsphase.
Nachdem die Vorbereitung der Palette P2 abgeschlossen ist, wird sie zur Station 13 übertragen, um die zum Zusammenfügen der Teile erforderlichen Schweißarbeiten auszuführen. Während des Schweißvorganges wird die Palette P1, wie dies in der Figur 9 dargestellt ist, zur Station 4 transportiert, damit sie für den Übergang zur Station 7 bereit ist, wenn die Baugruppe 52 mit der Palette P2 an der Station 4 ankommt.
Die Palette P2 wird anschließend von der Baugruppe S2 getrennt und dann in der Station 50 gespeichert. Schließlich wird die Palette P1 von der Station 7 zur Station 13 transferiert und der Zyklus wiederholt sich, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.
Die Arbeitsfolge kann vereinfacht werden, wenn es sich um die wiederholte Herstellung derselben Baugruppen eines einzigen Typs handelt, in dem nur eine Palette eingesetzt wird. Letzter wird nur von der Station 7 zur Station 13 und dann von der Station 13 zur Station 7 mit einem Halt in der Station 4 für ihre Entladung transportiert.
Ein anderer wesentlicher Vorteil der modularen Werkstatt gemäß der Erfindung und insbesondere des Aufbaus jedes Moduls, wie er eben beschrieben wurde, zeigt sich bei Betrachtung der Figur 10.
In dieser Figur findet man entlang einer ersten Hauptfördereinrichtung 1 aufeinanderfolgende Module 2, 3, wie sie oben unter Verwendung derselben Bezugszeichen beschrieben wurden. Parallel zu dieser allgemeinen Fertigungslinie hat die Werkstatt gemäß Figur 10 eine zweite Fertigungslinie 21, die wie die Fertigungslinie 1 aus aufeinanderfolgenden Modulen 22, 23 besteht, die jeweils eine Zentralstation 24, 24A, eine Vorbereitungsstation 27, 27A und eine Endbearbeitungsstation 36, 36A ... haben. Man erkennt, daß die Montagestation 13 des Moduls 2 auch die Montagestation des Moduls 22 bildet. Es ist daher möglich, dieser Montagestation 13 abwechselnd vorbereitete Teile oder Unterbaugruppen von der Station 7 oder vorbereitete Teile oder Unterbaugruppen von der Station 27 zuzuführen. In der Station 13 werden nur die Programm ierungen der Roboter 15 entsprechend den zu verschweißenden Teilen unterschiedlich sein, die von den Stationen 7 oder 27 kommen. Diese Modifikationen können sofort durchgeführt werden, da sie nur auf der Ebene der Steuerung vorgenommen werden müssen. Die Station 13 eignet sich für eine indifferente Bearbeitung dieser Produkte und daraus folgt eine optimierte Belegungszeit dieser Station 13, was einen wesentlichen ökonomischen Vorteil bei der Realisierung und dem Betrieb einer erfindungsgemäßen Werkstatt darstellt. Denn gerade im Bereich der Stationen 13, 13A... ist die Investition im Hinblick auf die besonders strengen geometrischen Anforderungen, die in diesen Stationen erfüllt werden müssen, besonders hoch.
Natürlich sind die Module 22 und 23 mit denselben Elementen wie den im Zusammenhang mit dem Modulen 2 und 3 beschriebenen ausgerüstet, wobei die Bezugszeichen den Bezugszeichen der Module 2 und 3 vermehrt um die Zahl 20 entsprechen.
Was für die beiden Modullinien 1, 21 zur Herstellung unterschiedlicher Baugruppen gilt, gilt erst recht, wenn aus Gründen der Kapazität identische Baugruppen auf zwei parallelen Linien gefertigt werden sollen, die an jedem Modul eine Montagestation gemeinsam haben.
Man erkennt schließlich, daß die Lade-Entlade-Einrichtungen 5, 6; 25, 26 verwendet werden, um die Unterbaugruppen von einem Modul zum anderen entlang ihrer Fertigungslinie zu transportieren und um aus den Stationen 4, 24 die erforderlichen Schablonen zur Halterung dieser Unterbaugruppen zu entnehmen.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, Einrichtungen zur Handhabung der Schablonen P1, P2 vorzusehen, die von den dargestellten Einrichtungen 5, 6; 25, 26 (Bodenförderkette, bewegliche Tische ...) verschieden sind.
Die Erfindung findet insbesondere eine vorteilhafte Anwendung im Bereich der Fertigung von Kraftfahrzeugen und insbesondere in Montagelinien zum Zusammenbau von Unterbaugruppen von Fahrzeugkarrosserien wie beispielsweise der Karrosserieseiten. Sie erlaubt auch Ausführungsvarianten, in denen beispielsweise die Untergruppen über die Stationen 7 aus der Linie herausgenommen werden können.
Schließlich ist noch zu erwähnen, daß man im Falle zweier Paletten die Speicherung einer vollen Palette in einer der Stationen 50 oder 52 anstelle einer leeren Palette vorsehen kann. Die Palette wird anschließend für die Montage direkt zur Station 13 und dann über die Station 4, in der sie entladen wird, zur Station 7 transportiert, um dort wieder bestückt zu werden, bevor sie voll gespeichert wird. Die Entspeicherung der anderen Palette erfolgt während der Bestückung der einen Palette und der Transport der entspeicherten Palette zur Station 13 erfolgt zur gleichen Zeit wie der Transport der bestückten Palette von der Station 7 zur Station 4.

Claims

1.Werkstatt zur Montage von Blechteilen, umfassend Vorbereitungsstände zum Anordnen der Teile relativ zueinander und Montagestände zum Befestigen der vorbereiteten Teile aneinander, wobei die Stände durch mindestens eine Hauptfördereinrichtung (1, 21) miteinander verbunden sind, die sich in einer vorgegebenen Richtung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Mehrzahl von Modulen (2, 3, 22, 23) besteht, deren jeder eine Zentralstation (4, 24) zum Laden und Entladen, durch die die Hauptfördereinrichtung (1) verläuft, eine seitliche Vorbereitungsstation (7, 27), die mit der Zentralstation (4, 24) durch einen im wesentlichen senkrecht zur Hauptfördereinrichtung (1, 21) gerichteten Förderer (8, 28) verbunden ist, und eine Montagestation (13) hat, die mit der Zentrastation (4, 24) durch einen im wesentlichen senkrecht zur Hauptfördereinrichtung (1, 21) gerichteten Förderer (14, 34) verbunden ist.

2. Werkstatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Modul mindestens eine Speicherstation (52) für einen Träger (P1) für die in dem Modul behandelten Teile und eine Handhabungseinrichtung (5) zum Verschieben des Trägers zwischen dieser Speicherstation (52) und der Lade-Entlade-Station umfaßt.

3. Werkstatt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Module auch eine Endbearbeitungsstation (16, 36) hat, die entlang der Hauptfördereinrichtung (1, 21) stromabwärts der Zentralstation (4, 24) gelegen ist.

4. Werkstatt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherstation (50) unter der Endbearbeitungsstation (16) angeordnet ist.

5. Werkstatt nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagestation (13, 13a) jedes der die Werkstatt bildenden Module (2, 3) auf derselben Seite der Hauptföfdereinrichtung (1) angeordnet ist.

6. Werkstatt nach Anspruch 5 mit zwei Gruppen von Modulen (2, 3; 22, 23) zur Herstellung mindestens zweier Einheiten aus Biechteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagestation (13) jedes Moduls (2) einer Gruppe mit jener des entsprechenden Moduls (22) der anderen Gruppe zusammenfällt.