EP4688495A1 - Werkstückträgeranordnung, werkstückträgerverbund, ladestation, mobile transporteinrichtung, bauteileverbund - Google Patents

Werkstückträgeranordnung, werkstückträgerverbund, ladestation, mobile transporteinrichtung, bauteileverbund

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Publication number
EP4688495A1
EP4688495A1 EP24711875.5A EP24711875A EP4688495A1 EP 4688495 A1 EP4688495 A1 EP 4688495A1 EP 24711875 A EP24711875 A EP 24711875A EP 4688495 A1 EP4688495 A1 EP 4688495A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece carrier
energy supply
supply device
mobile transport
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24711875.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Urs LEBERLE
Moritz Hinderer
Marian Marcel Vorderer
Marc Ungen
Christian Diessner
Thomas BETZITZA
Christoph Marx
David Kampert
Johannes Fisel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4688495A1 publication Critical patent/EP4688495A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/80—Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/36—Vehicles designed to transport cargo, e.g. trucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/66—Arrangements of batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations

Definitions

  • Workpiece carrier arrangement workpiece carrier assembly, loading station, mobile transport device, component assembly
  • DE 102018220 561 A1 describes a driverless transport system (FTS) on a raised floor, wherein the raised floor comprises a power supply device via which the FTS can be charged contactlessly.
  • FTS driverless transport system
  • Driverless transport systems or autonomous guided vehicles (AGV) are used, for example, in the field of industrial production and assembly. These systems are designed, among other things, to transport workpieces/components within a production or assembly plant.
  • the function and design are usually based on conventional transport systems, i.e. they can include, for example, a tractor unit, one or more wagons/trailers or electric lifting trucks.
  • the invention relates to a workpiece carrier arrangement, a workpiece carrier assembly, a charging station, a mobile transport device (hereinafter also referred to as mobile mechatronic object (MMO)) and a component assembly.
  • MMO mobile mechatronic object
  • An advantage of the invention with the features of the independent patent claims, in particular the outsourcing of the energy supply of a mobile transport device on a workpiece carrier arrangement is that the size and type of energy storage can be adjusted more flexibly to line requirements, since no installation space in the mobile transport device has to be provided for the energy supply and in particular it is not necessary to install the energy supply device in the mobile transport device.
  • the energy supply devices can be selected and easily arranged on the tool carrier arrangement, removed from it or exchanged. If, for example, an energy storage device with more energy is required to fulfill the task of the mobile transport device, the energy supply device on the tool carrier arrangement can simply be replaced with an energy supply device dimensioned accordingly in terms of capacity.
  • a further energy supply device can be arranged on the tool carrier arrangement and/or a further tool carrier arrangement with a further energy supply device can be arranged on the mobile transport device, for example on the existing tool carrier arrangement, in order to meet the energy supply requirements of the mobile transport device.
  • the storage size of the energy storage of the energy supply device can be flexibly adapted to the task to be performed by the mobile transport device, in particular with regard to the boundary conditions, such as the goods to be transported, the transport quantity, the transport distance, etc. and the potential energy requirement derived from this. This reduces the number of variants of mobile transport devices, since the mobile transport devices can thus be used flexibly for different tasks.
  • a further advantage is that the availability of the mobile transport devices can also be made possible during the charging process, since not the mobile transport device, but only a workpiece carrier assembly, comprising the workpiece carrier arrangement and the energy supply device, remains in the charging station for the charging process.
  • the mobile transport device can be equipped with a new (charged) workpiece carrier assembly during this time, so that only the time required to replace the empty workpiece carrier assembly that is no longer sufficiently charged for the upcoming task with a full workpiece carrier assembly that is sufficiently charged for the upcoming task limits the availability of the mobile transport device.
  • the utilization/usage time of the MMO can be increased.
  • a workpiece carrier arrangement comprising a carrier device on which a workpiece can be arranged, which is characterized in that a power supply device can be arranged on the carrier device, and which is characterized in that the carrier device is designed to provide an interface for electrical contacting of the power supply device.
  • a workpiece carrier assembly comprising a workpiece carrier arrangement and a power supply device, wherein the workpiece carrier assembly is characterized in that the power supply device is arranged on a carrier device of the workpiece carrier arrangement.
  • the carrier device is designed to provide an interface for electrical contacting of the power supply device.
  • the workpiece carrier arrangement serves in particular as a carrier on which one or more workpieces or components can be arranged, in particular fastened and/or positioned.
  • at least one workpiece can be arranged on the workpiece carrier arrangement.
  • the workpiece carrier arrangement is used to transport the at least one arranged workpiece along a production or assembly line through several production and/or assembly stations.
  • the workpiece can be processed directly on the workpiece carrier arrangement in the various production and/or assembly stations, in particular by robots or workers.
  • the workpiece carrier arrangement also enables a carrying, holding and/or positioning function. during cleaning or storage of the workpiece.
  • the use of the workpiece carrier arrangement enables automation of these processes.
  • X is arranged on Y can be understood in the following in particular to mean that X is arranged on, under, adjacent to, in physical contact with Y, but it can also mean in particular that X is connected to Y in any way, for example X can be held or carried by Y, X can be at least partially arranged in Y or X can be attached to Y.
  • the carrier device serves to hold at least one workpiece, in other words at least one workpiece can be arranged on the carrier device.
  • the carrier device can in particular comprise a base plate.
  • the carrier device can be made of different materials or material combinations, which for example comprise metal (e.g. aluminum, stainless steel) and/or plastic.
  • the carrier device can comprise a base plate of any shape, for example round or rectangular, which preferably takes on a supporting function.
  • the carrier device can additionally have further elements/structures which in particular assist in the holding and/or alignment of workpieces and/or the energy supply device, and which in particular are arranged or can be arranged on or on the base plate, such as for example
  • Limiting elements which limit the receiving area of the support device for workpieces and/or the energy supply device: for example, elevations on the base plate, attached strips, etc.
  • Indexing aids which are used in particular for precise adjustment at the machining station, such as indexing bushings,
  • Positioning aids which enable a targeted alignment of at least one workpiece and/or the energy supply device on the carrier device: for example positioning bushings, bores, recesses, adapted to the workpiece geometry Holding elements, such as recesses for holding round or rounded workpieces, etc.
  • Fastening elements that reduce or prevent slipping of the workpiece and/or the energy supply device, such as straps, magnetic holding elements, etc.
  • Guide elements which can be particularly adapted to a conveyor system of the workpiece carrier arrangement, such as slide rails,
  • a receiving device for receiving the at least one workpiece and/or the energy supply device for example a holder adapted to a workpiece geometry or the energy supply device, which is or can be applied to the base plate.
  • the energy supply device can in particular be an arrangement which is designed to be electrically contactable and which provides electrical energy for a consumption unit which can be connected to the energy supply device, in particular a mobile transport unit.
  • the energy supply device can comprise at least one energy storage device, such as a battery arrangement, a rechargeable battery arrangement, etc.
  • the energy supply device can be arranged on the carrier device.
  • the energy supply device can in particular be coupled to the workpiece carrier arrangement in a modular manner, i.e. not permanently installed in it. Alternatively, it is also conceivable for the energy supply device to be permanently installed in the workpiece carrier arrangement.
  • a receiving area for supply infrastructure in particular the energy supply device
  • the carrier device can be provided on the carrier device, which is, for example, structurally and/or functionally separated from the rest of the carrier device.
  • a receiving area is an area which can receive an object, here the energy supply device, i.e. in which the energy supply device can be arranged, in particular fastened.
  • the carrier device can comprise at least a selection of the following elements in the receiving area: • Fastening elements to establish a - in particular detachable - mechanical connection between the energy supply device and the carrier device, in other words, to fasten the energy supply device to the carrier device,
  • Insulating arrangement such as an electrically insulating layer on the carrier device in the receiving area for supply infrastructure, on which the energy supply device can be arranged, so that in particular unintentional electrical contact of the energy supply device by the carrier device can be avoided
  • a coupling arrangement in particular an arrangement for establishing a mechanical and/or electrical connection between the energy supply device and the interface or between the energy supply device and the connectable consumption unit, in particular a mobile transport device.
  • the interface for electrically contacting the energy supply device can in particular comprise a recess or opening in the carrier device in the receiving area of the energy supply device, which leaves a contacting area, in particular connections, on the energy supply device, at which electrical energy can be provided to supply a consumption unit, so that the energy supply device, when arranged on the carrier device, can be electrically contacted for a consumption unit, i.e. that the energy supply of the consumption unit can be carried out by the energy supply device arranged on the carrier device.
  • the interface of the workpiece carrier arrangement and/or the energy supply device can comprise at least one contacting element, which is arranged in particular on the carrier device or the energy supply device, via which an electrical energy supply can be provided for a consumption unit that can be connected to the workpiece carrier arrangement, in particular a mobile transport device.
  • an electrical contact can be made between the The connection between the energy supply device and the consumption unit can be made via this contacting element.
  • the consumption unit can, for example, be equipped with the matching counterpart of the contacting element, so that an electrical connection/contacting between the consumption unit and the energy supply device can be made by bringing the contacting element of the interface and the counterpart into contact.
  • the contacting element can in particular comprise at least one spring contact.
  • the interface and/or the energy supply device comprise at least one contacting element, which can be found in the same position on the carrier device, in particular for all workpiece carrier arrangements.
  • This has the advantage that an electrical connection can be established between the energy supply device and the consumption unit, regardless of the exact design of the energy supply device, in particular regardless of the geometry of the energy supply device, the nature of the electrical connections, and their arrangement on the energy supply device.
  • a mobile transport device can be provided as the consumption unit.
  • the electrical contact between the energy supply device, which is arranged on the workpiece carrier arrangement, and MMO is made by means of at least one spring contact, wherein the spring contact can be designed as described above, in particular as part of the workpiece carrier arrangement and/or the energy supply device.
  • the electrical contact i.e. the closing of an electrical circuit, is then not made by inserting a pin into a socket as with connectors, but by probing using a spring-supported pin.
  • Other names for spring contact are test pin, test probe, spring-loaded contact/pin, test pin, pogo pin or SLC (spring loaded contact). Spring contacts represent a proven technology for reliable contact, especially of uneven surfaces, and are therefore particularly suitable for simple, reliable and robust electrical contact.
  • Spring contacts can in particular comprise several spring contact pins, which are assembled in a plastic housing, for example.
  • the electrical contacting between the energy supply device of the workpiece carrier arrangement and the MMO can be implemented via a magnetic connector.
  • the contacting elements, in particular the spring contacts described above or their housings, and the counterparts of the consumption unit (e.g. MMO) can be provided with magnetic elements and thus implement a magnetic connector.
  • the energy supply device comprises at least a first energy store and a second energy store, wherein the second energy store is designed as a supercapacitor.
  • the supercapacitor is designed to provide electrical energy for charging the first energy store.
  • the supercapacitor can complement an existing energy storage device, such as a battery.
  • Supercapacitors also known as (electrochemical) supercaps or ultracapacitors, are a further development of double-layer capacitors. Furthermore, they can be charged a practically unlimited number of times with around a million charging cycles. In addition, their exceptionally low internal resistance means they deliver high currents in a very short time. They are therefore particularly suitable for supplying large amounts of electricity quickly and reliably.
  • a charging station for electrically charging the workpiece carrier assembly which comprises the workpiece carrier arrangement and the energy supply device, comprises a holding device for holding the workpiece carrier assembly during the charging process, and a charging device.
  • the charging device is designed to provide electrical energy for charging the energy supply device.
  • the charging device can be electrically connected to the energy supply device of the workpiece carrier assembly held by the holding device for charging. In particular, charging takes place via the interface of the tool carrier arrangement on which the energy supply device is arranged.
  • the charging device is designed to fully or at least partially charge the energy supply device, in particular at least one energy storage device of the energy supply device.
  • At least one contacting element, such as at least one spring contact, of the workpiece carrier assembly can be used for the electrical contacting of the charging device, ie an electrical contact between the energy supply device and the charging device can be made via the contacting element, in particular a spring contact.
  • the charging device comprises a counterpart to the contacting element.
  • the holding device is designed as a rack system for accommodating a large number of workpiece carrier assemblies and is particularly designed for parallel charging of the energy supply devices of the workpiece carrier assemblies.
  • a rack system is a type of hardware that is used to store and organize electronic components or systems, here the workpiece carrier assemblies, safely, efficiently and in an orderly manner for the charging process.
  • the charging station comprises a loading unit for introducing the at least one workpiece carrier assembly to be loaded into the holding device and/or an unloading unit for removing the at least one loaded workpiece carrier assembly from the holding device.
  • a loading unit for introducing the at least one workpiece carrier assembly to be loaded into the holding device and/or an unloading unit for removing the at least one loaded workpiece carrier assembly from the holding device.
  • the loading system can be configured to remove a workpiece carrier assembly from a mobile transport device and to introduce it into the holding device, in particular one of the levels of the rack system, so that an electrical contact is made between the energy supply device and the loading device.
  • the unloading system can be configured to remove a workpiece carrier assembly from the holding device and place it on a mobile transport device.
  • a mobile transport facility comprising
  • a load-bearing device connected to the drive platform for receiving a workpiece carrier assembly, in particular a workpiece carrier assembly as described above, and
  • an energy consumer whereby the energy consumer is set up for electrical contact between the energy supply device and the mobile transport device in order to supply the mobile transport device with electrical energy
  • an energy supply of the mobile transport device can be flexibly adapted by simply replacing the workpiece carrier assembly with a workpiece carrier assembly with a different energy supply device.
  • the availability of such a mobile transport device as described above is higher than that of a mobile transport device with a built-in energy supply device, since the workpiece carrier assembly can be removed from the mobile transport device for charging and can be charged separately. After removing the workpiece carrier assembly to be charged, the mobile transport device can be equipped with a fully or at least partially charged workpiece carrier assembly and can thus be available to take on tasks during the charging process of the workpiece carrier assembly to be charged.
  • the mobile transport device is designed in particular as an autonomous vehicle.
  • the mobile transport device is designed as a floating or flying vehicle.
  • the mobile transport device is designed to be free of people.
  • the mobile transport device is designed to transport goods or the like, in particular, the mobile transport device is designed to to enable the transport of goods or the like within a production line.
  • a workpiece carrier arrangement or a workpiece carrier assembly is placed on the mobile transport device, on which the goods can be arranged.
  • the goods are delivered to a station together with the workpiece carrier arrangement or the workpiece carrier assembly and, if necessary, received again by another mobile transport device after completion of the manufacturing or assembly step implemented there and transported to the next station.
  • the mobile transport device is implemented as a transport robot, low-floor vehicle, etc.
  • Preferred names are AGV (Automated Guided Vehicle) and/or FTF (Driverless Transport Vehicle), whereby the mobile transport device is also referred to as a Mobile Mechatronic Object (MMO).
  • the mobile transport device can preferably be used for transport within a production line.
  • the mobile transport device can be designed as a train consisting of a tractor, one or more wagons/trailers or as an electric lift truck.
  • the drive platform is designed to enable mobility or movement, in particular autonomous movement, of the transport device. It can include everything that enables the MMO to move, in particular the motor, transmission, but also wheels, axles, controls, brakes, etc.
  • load handling devices are active load handling devices, such as a roller conveyor, a chain conveyor, a belt conveyor, a reach fork, a rigid fork, a telescopic fork, or passive load handling devices, such as a plate or a weight-bearing surface.
  • active load handling devices such as a roller conveyor, a chain conveyor, a belt conveyor, a reach fork, a rigid fork, a telescopic fork, or passive load handling devices, such as a plate or a weight-bearing surface.
  • the energy collector is designed to contact the energy supply device.
  • it can be designed in particular as a counterpart of the contacting element of the workpiece carrier assembly, so that the energy collector and the contacting element can together realize the electrical contact.
  • the contacting element can comprise a spring contact and the energy collector a contact pad, whereby an electrical connection is established between the workpiece carrier assembly and the MMO. when the spring contact and the contact pad touch each other, ie by touching the spring contact.
  • the mobile transport device can additionally comprise an internal energy supply device for supplying the mobile transport device with electrical energy.
  • an internal energy supply device for supplying the mobile transport device with electrical energy.
  • this can be designed so that the mobile transport device can cover short distances without a workpiece carrier assembly and/or the energy supply for providing basic functionalities, such as communication with a higher-level control, is guaranteed for a defined period of time.
  • the capacity of the internal energy supply device can be smaller or significantly smaller than that of the energy supply device of the workpiece carrier assembly.
  • At least one further workpiece carrier assembly can be arranged on the load-carrying device. This can, for example, be arranged next to or on top of the workpiece carrier assembly already arranged on the mobile transport device.
  • a component assembly comprising at least one workpiece carrier assembly and a mobile transport device, wherein the workpiece carrier assembly is arranged on or on the load-bearing device of the mobile transport device, in particular is received by it, is characterized in that the mobile transport device is electrically connected to the energy supply device via the energy receiver of the mobile transport device.
  • the energy storage device for supplying energy to the MMO is located on the workpiece carrier arrangement, which is placed on the MMO.
  • a method for loading the component assembly may include the following steps:
  • an MMO whose energy storage device is to be charged can drive to the charging station and, via the loading unit, place the workpiece carrier assembly with the energy storage device to be charged into the holding device of the charging station and/or accept an already charged workpiece carrier assembly via the unloading unit and electrically connect to it so that the MMO can leave the charging station directly with a charged energy storage device.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of a component assembly in a side view, comprising a workpiece carrier arrangement, a power supply device and a mobile transport device and
  • Fig. 2 is a schematic diagram of a charging station in a side view.
  • FIG. 1 a schematic diagram of a component assembly 400 is shown in a side view.
  • a workpiece carrier arrangement 100 is shown, comprising a carrier device 101, wherein the carrier device 101 provides an interface 103 for electrical contacting of the energy supply device 201.
  • the carrier device 101 is designed as a plate that is arranged on a mobile transport device 300.
  • a power supply device 201 is arranged in a recess on the carrier device 101 and a workpiece/transport item 401.
  • the interface 103 comprises a recess in the carrier plate 101 and a through hole through the carrier plate 101. The recess defines a receiving area for the energy supply device 201.
  • the through hole extends from a side of the carrier plate 101 facing the mobile transport device 300 to a side of the carrier plate 101 facing the energy supply device 201.
  • the energy supply device 201 comprises spring contacts in the area of the through hole (not shown here for the sake of clarity) and the mobile transport device 300 comprises a contact pad 302 in the area of the through hole.
  • the spring contacts extend through the through hole from the energy supply device 201 to the contact pad 302, which is designed in particular as a counterpart to the spring contacts, wherein by touching the spring contacts and the contact pad 302 an electrical connection is established between the energy supply device 201 and the mobile transport device 300, so that the energy supply device 201 can supply the mobile transport device 300 with electrical energy. can.
  • the wheels 301 of the mobile transport device 300 can thus be driven in order to enable the mobile transport device 300 to move.
  • the control of the mobile transport device 300 and a communication unit of the mobile transport device 300 by means of which the mobile transport device 300 can communicate with a higher-level control unit, in particular for the purpose of task distribution and/or planning, can also be supplied with energy.
  • the workpiece carrier assembly 200 comprising the workpiece carrier arrangement 100 and the energy supply device 201, is arranged on a load-bearing device 303 of the mobile transport device 300.
  • the load-bearing device 303 is designed as a surface on the upper side of the mobile transport device 300.
  • the component assembly 400 shown in Fig. 1 comprises the workpiece carrier assembly 200 and the mobile transport device 300.
  • Fig. 2 shows an example of a schematic diagram of a charging station 800, comprising a holding device 801 in the form of a rack system.
  • the holding device 801 comprises four levels arranged one above the other, which each set up to receive a workpiece assembly 200 for charging.
  • a material carrier assembly 200 is arranged in each of the levels.
  • a different embodiment of a material carrier assembly 200 than in Fig. 1 is shown as an example, wherein the material carrier assembly 200 shown in Fig. 1 can also be arranged in such a charging station 800.
  • Each level is provided with a charging device comprising a charging connection 802, here in the form of a contact pin or pad, via which the respective energy supply device 201 arranged on the level can be electrically contacted in connection with the respective interface 103 of the workpiece carrier assembly 200 for charging.
  • the energy supply device 201 of the workpiece carrier assembly is arranged in a recess in the carrier device 101 so that it does not protrude beyond the carrier device 101.
  • the loading station 800 in this embodiment comprises a loading and unloading system 803, which comprises a lifting and lowering receiving base, for example similar to a forklift, with which the workpiece carrier assemblies 200 can be removed from the levels and/or arranged on them.
  • the receiving base 804 is designed to remove at least one workpiece carrier assembly 200 from the holding device 801 and/or to introduce at least one workpiece carrier assembly 200 into the holding device 801.
  • the receiving base 804 can be designed to be horizontal and/or horizontally movable for this purpose.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkstückträgeranordnung (100), umfassend - eine Trägervorrichtung (101), an welcher ein Werkstück (401) anordenbar ist, wobei - eine Energieversorgungseinrichtung (201) an der Trägervorrichtung (101) anordenbar ist, und - die Trägervorrichtung (101) dazu eingerichtet ist, eine Schnittstelle (103) für eine elektrische Kontaktierung der Energieversorgungseinrichtung (201) bereitzustellen. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Werkstückträgerverbund, eine Ladestation, eine mobile Transporteinrichtung und einen Bauteileverbund.

Description

Beschreibung
Titel
Werkstückträgeranordnung, Werkstückträgerverbund, Ladestation, Mobile T ransporteinrichtung, Bauteileverbund
Stand der Technik
In DE 102018220 561 A1 ist ein fahrerloses Transportsystem (FTS) auf einem Doppelboden beschrieben, wobei der Doppelboden eine Energieversorgungseinrichtung umfasst, über welche das FTS kontaktlos geladen werden kann.
Kern und Vorteile der Erfindung
Fahrerlose Transportsysteme (FTS) oder Autonomous Guided Vehicles (AGV) werden beispielsweise im Umfeld der industriellen Fertigung und Montage verwendet Diese Systeme sind unter anderem darauf ausgelegt, Werkstücke/Bauteile innerhalb eines Fertigungs- oder Montagebetriebs zu transportieren. Funktion und Gestaltung orientieren sich dabei üblicherweise an herkömmlichen Transportsystemen, d.h. sie können beispielsweise eine Zugmaschine, einen oder mehrere Waggons/ Anhänger oder elektrische Hubwägen umfassen.
Die Erfindung betrifft eine Werkstückträgeranordnung, einen Werkstückträgerverbund, eine Ladestation, eine mobile Transporteinrichtung (im Folgenden auch als mobiles mechatronisches Objekt (MMO) bezeichnet) und einen Bauteileverbund.
Ein Vorteil der Erfindung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche, insbesondere der Auslagerung der Energieversorgung einer mobilen Transporteinrichtung auf eine Werkstückträgeranordnung, ist, dass somit Größe und Art des Energiespeichers flexibler auf Linienbedürfnisse eingestellt werden können, da kein Bauraum in der mobilen Transporteinrichtung für die Energieversorgung vorgesehen werden muss und insbesondere ein Verbauen der Energieversorgungseinrichtung in die mobile Transporteinrichtung nicht erforderlich ist. Insbesondere können je nach Erfordernissen/ Randbedingungen die Energieversorgungseinrichtungen ausgewählt und einfach an der Werkzeugträgeranordnung angeordnet, von dieser entnommen oder getauscht werden. Wird beispielsweise ein Energiespeicher mit mehr Energie benötigt, um die Aufgabe der mobilen Transporteinrichtung zu erfüllen, so kann einfach die Energieversorgungseinrichtung auf der Werkzeugträgeranordnung durch eine bzgl. der Kapazität entsprechend dimensionierte Energieversorgungseinrichtung ersetzt werden. Alternativ oder ergänzend kann an der Werkzeugträgeranordnung eine weitere Energieversorgungseinrichtung angeordnet werden und/ oder es kann eine weitere Werkzeugträgeranordnung mit einerweiteren Energieversorgungseinrichtung an der mobilen Transporteinrichtung, beispielsweise auf der bereits vorhandenen Werkzeugträgeranordnung, angeordnet werden, um die Anforderungen der mobilen Transporteinrichtung an die Energieversorgung zu erfüllen. Insbesondere kann die Speichergröße des Energiespeichers der Energieversorgungseinrichtung flexibel an die durch die mobile Transporteinrichtung zu erfüllende Aufgabe, insbesondere im Hinblick auf die Randbedingungen, wie beispielsweise Transportgut, Transportmenge, Transportstrecke, etc. und daraus abgeleitet der potentielle Energiebedarf, angepasst werden. Damit wird die Anzahl an Varianten von mobilen Transporteinrichtungen reduziert, da die mobilen Transporteinrichtungen somit flexibel für verschiedene Aufgaben, einsetzbar sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine Verfügbarkeit der mobilen Transporteinrichtungen auch während der Ladevorgänge ermöglicht werden kann, da nicht die mobile Transporteinrichtung, sondern lediglich ein Werkstückträgerverbund, umfassend die Werkstückträgeranordnung und die Energieversorgungseinrichtung, für den Ladevorgang in der Ladestation verbleiben. Prinzipiell kann die mobile Transporteinrichtung in dieser Zeit mit einem neuen (aufgeladenen) Werkstückträgerverbund bestückt werden, sodass lediglich die Zeit, die für das Ersetzen des leeren bzw. für die anstehende Aufgabe nicht mehr ausreichend geladenen Werkstückträgerverbunds durch einen vollen bzw. für die anstehende Aufgabe ausreichend geladenen Werkstückträgerverbunds die Verfügbarkeit der mobilen Transporteinrichtung beschränkt. In anderen Worten wird durch das Entkoppeln von MMO und Energieversorgungseinrichtung/ Ladevorgang eine Erhöhung der Auslastung/Nutzungszeit der MMO ermöglicht. Sollte beispielsweise aufgrund der logistischen Rahmenbedingungen ein „Overhead“ an insbesondere geladenen MMOs erforderlich sein, so wäre dieser kostengünstiger und platzsparender unterzubringen, da hierfür vor allem Werkstückträgeranordnung mit Energieversorgungseinrichtung (z. B. umfassend mindestens ein Akku) und nicht komplette Fahrzeuge mit Rädern, Steuerung, Sensorik etc. als Reserve zur Verfügung gestellt werden müssten.
Dies wird insbesondere erreicht mit einer Werkstückträgeranordung gemäß Anspruch 1 , umfassend eine T rägervorrichtung, auf welcher ein Werkstück anordenbar ist, welche sich dadurch auszeichnet, dass eine Energieversorgungseinrichtung an der Trägervorrichtung anordenbar ist, und welche sich dadurch auszeichnet, dass die Trägervorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Schnittstelle für eine elektrische Kontaktierung der Energieversorgungseinrichtung bereitzustellen.
Des Weiteren wird dies erreicht mit einem Werkstückträgerverbund, umfassend eine Werkstückträgeranordnung und eine Energieversorgungseinrichtung, wobei sich der Werkstückträgerverbund dadurch auszeichnet, dass die Energieversorgungseinrichtung an einer Trägervorrichtung der Werkstückträgeranordnung angeordnet ist. Insbesondere ist die Trägervorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Schnittstelle für eine elektrische Kontaktierung der Energieversorgungseinrichtung bereitzustellen.
Die Werkstückträgeranordnung dient insbesondere als Träger an dem ein oder mehrere Werkstücke bzw. Bauteile angeordnet, insbesondere befestigt und/oder positioniert werden können. Insbesondere kann mindestens ein Werkstück auf der Werkstückträgeranordnung angeordnet werden. Insbesondere wird die Werkstückträgeranordnung dazu verwendet, um das mindestens eine angeordnete Werkstück entlang einer Fertigungs- oder Montagelinie durch mehrere Fertigungs- und/oder Montagestationen zu transportieren. Beispielsweise kann das Werkstück hierbei direkt auf der Werkstückträgeranordnung in den verschiedenen Fertigungs- und/oder Montagestationen, insbesondere von Robotern oder Arbeitern bearbeitet werden. Die Werkstückträgeranordung ermöglicht neben dem Transport von mindestens einem Werkstück auch ein Trage-, Halte- und/oder Positionierfunktion während eines Reinigens oder Lagerns des Werkstücks. Insbesondere ermöglicht die Verwendung der Werkstückträgeranordung eine Automatisierung dieser Vorgänge.
„X ist an Y angeordnet“ kann im Folgenden insbesondere so verstanden werden, dass X auf, unter, anliegend an, in physischem Kontakt mit Y angeordnet ist, es kann aber insbesondere auch bedeuten, dass X in einer beliebigen Weise mit Y verbunden ist, beispielsweise kann X von Y gehalten oder getragen werden, X zumindest teilweise in Y angeordnet sein oder X kann an Y befestigt sein.
Die Trägervorrichtung dient der Aufnahme mindestens eines Werkstücks, in anderen Worten kann mindestens ein Werkstück an der Trägervorrichtung angeordnet werden. Die Trägervorrichtung kann insbesondere eine Grundplatte umfassen. Je nach Anwendung kann die Trägervorrichtung aus unterschiedlichen Materialien oder Materialkombinationen, welche beispielsweise Metall (z. B. Aluminium, Edelstahl) und/oder Kunststoff umfassen, gefertigt sein. Insbesondere kann die Trägervorrichtung eine beliebig geformte, beispielsweise rund oder rechteckig, geformte Grundplatte umfassen, welche vorzugsweise eine tragende Funktion übernimmt. Beispielsweise kann die Trägervorrichtung zusätzlich weitere Elemente/ Strukturen aufweisen, welche insbesondere bei der Aufnahme und/oder Ausrichtung von Werkstücken und/ oder der Energieversorgungseinrichtung unterstützen, und welche insbesondere auf oder an der Grundplatte angeordnet oder anordenbar sind, wie beispielsweise
• Begrenzungselemente, welche einen Aufnahmebereich der Trägervorrichtung für Werkstücke und/ oder die Energieversorgungseinrichtung begrenzen: beispielsweise Erhebungen auf der Grundplatte, aufgesetzte Leisten, etc.
• Vereinzelungshilfen, welche eine Vereinzelung von Werkstücken auf der Trägervorrichtung ermöglichen, wie beispielsweise Nocken,
• Indexierhilfen, welche insbesondere einer genauen Justierung an der Bearbeitungsstation dienen, wie beispielsweise Indexierbuchsen,
• Positionierhilfen, welche eine gezielte Ausrichtung des mindestens einen Werkstücks und/ oder der Energieversorgungseinrichtung auf der Trägervorrichtung ermöglichen: beispielsweise Positionierbuchsen, Bohrungen, Vertiefungen, an die Werkstückgeometrie angepasste Aufnahmeelemente, wie beispielsweise Vertiefungen zur Aufnahme runder oder abgerundeter Werkstücke, etc.
• Befestigungselemente, welche ein Verrutschen des Werkstücks und/ oder der Energieversorgungseinrichtung reduzieren oder verhindern, wie beispielsweise Gurte, magnetische Halteelemente, etc.
• Führungselemente, welche insbesondere auf ein Fördersystem der Werkstückträgeranordnung abgestimmt sein können, wie beispielsweise Gleitleisten,
• eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme des mindestens einen Werkstücks und/ oder der Energieversorgungseinrichtung, beispielsweise eine an eine Werkstückgeometrie bzw. die Energieversorgungseinrichtung angepasste Halterung, welche auf die Grundplatte aufgebracht ist oder aufgebracht werden kann.
Die Energieversorgungseinrichtung kann insbesondere eine Anordnung sein, welche elektrisch kontaktierbar ausgebildet ist und elektrische Energie für eine mit der Energieversorgungseinrichtung verbindbare Verbrauchseinheit, insbesondere eine mobile Transporteinheit, bereitstellt. Insbesondere kann die Energieversorgungseinrichtung mindestens einen Energiespeicher, wie beispielweise eine Batterieanordnung, eine Akkuanordnung, etc., umfassen. Die Energieversorgungseinrichtung kann auf der Trägervorrichtung angeordnet werden. Die Energieversorgungseinrichtung ist insbesondere modular an die Werkstückträgeranordnung koppelbar, d.h. nicht fest in diese verbaut. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Energieversorgungseinrichtung fest mit der Werkstückträgeranordnung verbaut ist.
Insbesondere kann auf der Trägervorrichtung ein Aufnahmebereich für Versorgungsinfrastruktur, insbesondere die Energieversorgungseinrichtung, vorgesehen sein, welcher beispielsweise baulich und/ oder funktionell von der restlichen Trägervorrichtung getrennt ist. Als Aufnahmebereich wird ein Bereich bezeichnet, welcher ein Objekt, hier die Energieversorgungseinrichtung, aufnehmen kann, d. h. in dem die Energieversorgungseinrichtung angeordnet, insbesondere befestigt, werden kann. Insbesondere kann die Trägervorrichtung im Aufnahmebereich zumindest eine Auswahl der folgenden Elemente umfassen: • Befestigungselemente um eine - insbesondere lösbare - mechanische Verbindung zwischen der Energieversorgungseinrichtung und der Trägervorrichtung herzustellen, in anderen Worten, um die Energieversorgungseinrichtung an der Trägervorrichtung zu befestigen,
• Isolieranordnung, wie beispielsweise eine elektrisch isolierende Schicht auf der Trägervorrichtung im Aufnahmebereich für Versorgungsinfrastruktur, auf der die Energieversorgungseinrichtung angeordnet werden kann, sodass eine insbesondere unbeabsichtigte elektrische Kontaktierung der Energieversorgungseinrichtung durch die Trägervorrichtung vermieden werden kann
• eine Kopplungsanordnung, insbesondere eine Anordnung zur Herstellung einer mechanischen und/oder elektrischen Verbindung zwischen Energieversorgungseinrichtung und Schnittstelle bzw. zwischen Energieversorgungseinrichtung und anschließbarer Verbrauchseinheit, insbesondere mobile Transporteinrichtung.
Die Schnittstelle zur elektrischen Kontaktierung der Energieversorgungseinrichtung kann insbesondere eine Aussparung oder Öffnung in der Trägervorrichtung im Aufnahmebereich der Energieversorgungseinrichtung umfassen, welche einen Kontaktierungsbereich, insbesondere Anschlüsse, an der Energieversorgungseinrichtung, an welchem elektrische Energie zur Versorgung einer Verbraucheinheit bereitgestellt werden kann, freilässt, sodass die Energieversorgungseinrichtung, wenn sie auf der Trägervorrichtung angeordnet ist für eine Verbrauchseinheit elektrisch kontaktierbar ist, d. h., dass die Energieversorgung der Verbrauchseinheit durch die auf der Trägervorrichtung angeordnete Energieversorgungseinrichtung erfolgen kann.
Alternativ oder ergänzend kann die Schnittstelle der Werkstückträgeranordnung und/ oder die Energieversorgungseinrichtung mindestens ein Kontaktierungselement umfassen, welches insbesondere an der Trägervorrichtung oder der Energieversorgungseinrichtung angeordnet ist, über welches eine elektrische Energieversorgung für eine mit der Werkstückträgeranordnung verbindbare Verbrauchseinheit, insbesondere eine mobile Transporteinrichtung, bereitstellbar ist. In anderen Worten kann also eine elektrische Kontaktierung zwischen der Energieversorgungseinrichtung und der Verbrauchseinheit über dieses Kontaktierungselement erfolgen. Die Verbrauchseinheit kann beispielsweise mit dem passenden Gegenstück des Kontaktierungselements ausgestattet sein, sodass eine elektrische Verbindung/ Kontaktierung zwischen Verbrauchseinheit und Energieversorgungseinrichtung über das Inkontaktbringen des Kontaktierungselements der Schnittstelle und des Gegenstücks erfolgen. Das Kontaktierungselement kann insbesondere mindestens einen Federkontakt umfassen.
Vorzugsweise umfassen die Schnittstelle und/ oder die Energieversorgungseinrichtung mindestens ein Kontaktierungselement, welches insbesondere für alle Werkstückträgeranordnungen an der gleichen Position der Trägervorrichtung zu finden ist. Dies hat den Vorteil, dass somit unabhängig von der genauen Bauart der Energieversorgungseinrichtung, insbesondere unabhängig von der Geometrie der Energieversorgungseinrichtung, der Beschaffenheit der elektrischen Anschlüsse, sowie deren Anordnung an der Energieversorgungseinrichtung, eine elektrische Verbindung zwischen Energieversorgungseinrichtung und Verbrauchseinheit hergestellt werden kann.
Als Verbrauchseinheit kann insbesondere eine mobile Transporteinrichtung vorgesehen sein.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die elektrische Kontaktierung zwischen der Energieversorgungseinrichtung, welche an der Werkstückträgeranordnung angeordnet ist, und MMO mittels mindestens eines Federkontakts, wobei der Federkontakt wie vorstehend beschrieben, insbesondere als Teil der Werkstückträgeranordnung und/ oder der Energieversorgungseinrichtung ausgebildet sein kann. Die elektrische Kontaktierung, also das Schließen eines elektrischen Stromkreises, erfolgt dann hierbei nicht wie bei Steckverbindern durch das Einstecken eines Stiftes in eine Buchse, sondern durch Antastung mittels eines federunterstützten Stiftes. Andere Bezeichnungen für Federkontakt sind Testpin, Prüfspitze, gefederter Kontakt/ Pin, Prüfpin, Pogo-Pin oder SLC (Spring Loaded Contact). Federkontakte stellen eine bewährte Technologie zur zuverlässigen Kontaktierung insbesondere von unebenen Oberflächen dar und eignen sich somit besonders für eine einfache, zuverlässige und robuste elektrische Kontaktierung zwischen Energieversorgungseinrichtung und MMO und somit eine hohe Funktionssicherheit. Der Federkontakt eignet sich daher sehr gut für die elektrische Kontaktierung von Energiespeichern, wie beispielsweise Akkus oder Batteriefächern der Energieversorgungseinrichtung. Federkontakte können insbesondere mehrere Federkontaktstifte umfassen, die beispielsweise in einem Kunststoffgehäuse zusammengefügt sind. Beispielsweise lässt sich die elektrische Kontaktierung zwischen der Energieversorgungseinrichtung der Werkstückträgeranordnung und MMO über einen magnetischen Verbinder realisieren. Hierfür können die Kontaktierungselemente, insbesondere die vorstehend beschriebenen Federkontakte bzw. deren Gehäuse, und die Gegenstücke der Verbrauchseinheit (z.B. MMO) mit magnetischen Elementen versehen werden und somit einen magnetischen Verbinder realisieren.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Energieversorgungseinrichtung mindestens einen ersten Energiespeicher und einen zweiten Energiespeicher, wobei der zweite Energiespeicher als Superkondensator ausgebildet ist. Insbesondere ist der Superkondensator dazu eingerichtet, elektrische Energie zum Aufladen des ersten Energiespeichers bereitzustellen. Damit kann vorteilhafterweise ein schnelles Aufladen des ersten Energiespeichers ermöglicht werden, sodass dem mit dem Werkstückträgerverbund verbundenen MMO schnell weitere Energie durch den ersten Energiespeicher bereitgestellt werden kann. Insbesondere erfolgt die elektrische Kontaktierung zwischen dem ersten Energiespeicher und der Verbrauchseinheit, wobei der erste Energiespeicher von weiteren Energiespeichern geladen werden kann. Ein Vorteil ist, dass kein Tausch des Werkstückträgerverbunds und kein Tauschen der Energieversorgungseinrichtung zur Bereitstellung weiterer elektrischer Energie erfolgen muss und dennoch die Kapazität der Energieversorgungseinrichtung modular erweitert und damit der Verbrauchseinheit zur Verfügung gestellt werden kann. Dadurch steigt die Verfügbarkeit des MMOs. Insbesondere in einem Umfeld mit begrenzten Lademöglichkeiten und/oder hohen Verbräuchen der MMOs kann somit kurzfristig Energie für das MMO bereitgestellt werden, beispielsweise um eine Ladestation anzusteuern. Insbesondere kann der Superkondensator einen bestehenden Energiespeicher, wie beispielsweise einen Akku, somit ergänzen. Superkondensatoren, auch (elektrochemische) Supercaps oder Ultra-Kondensatoren genannt, sind eine Weiterentwicklung von Doppelschichtkondensatoren. Des Weiteren lassen sie sich mit etwa einer Million Ladezyklen praktisch unbegrenzt oft aufladen. Zudem geben sie durch ihren außergewöhnlich niedrigen Innenwiderstand hohe Ströme in sehr kurzer Zeit ab. Sie eignen sich daher insbesondere dafür schnell und zuverlässig große Strommengen zu liefern. Aufgrund ihrer verglichen mit Akkumulatoren gleichen Gewichts deutlich geringeren Energiedichte bei einem Vielfachen von deren Leistungsdichte zeichnen sie sich durch vergleichsweise schnelle Auflade- und Entladezeiten aus, wodurch die Ladepausen der Werkstückträgerverbünde reduziert werden können und somit insbesondere weniger Werkstückträgerverbünde als „Overhead“ bereitgestellt werden. Ein besonderer Vorteil kann darin gesehen werden, dass der Superkondensator den anderen Energiespeicher, insbesondere einen Akku besonders schnell laden kann, sodass die Verfügbarkeit des mit einem solchen Werkstückträgerverbund ausgestatteten MMO steigt.
Eine Ladestation zum elektrischen Aufladen des Werkstückträgerverbunds, der die Werkstückträgeranordnung und die Energieversorgungseinrichtung umfasst, umfasst eine Haltevorrichtung zum Halten des Werkstückträgerverbunds während des Aufladevorgangs, und eine Ladevorrichtung. Die Ladevorrichtung ist zur Bereitstellung elektrischer Energie für das Aufladen der Energieversorgungseinrichtung eingerichtet. Des Weiteren ist die Ladevorrichtung mit der Energieversorgungseinrichtung des von der Haltevorrichtung gehaltenen Werkstückträgerverbunds für das Aufladen elektrisch verbindbar. Insbesondere erfolgt das Laden über die Schnittstelle der Werkzeugträgeranordnung, auf der die Energieversorgungseinrichtung angeordnet ist. Anders gesagt ist die Ladevorrichtung dazu eingerichtet die Energieversorgungseinrichtung, insbesondere mindestens einen Energiespeicher der Energieversorgungseinrichtung, vollständig oder zumindest teilweise aufzuladen.
Gemäß einer Ausführungsform können mindestens ein Kontaktierungselement, wie beispielsweise mindestens ein Federkontakt, des Werkstückträgerverbunds für die elektrische Kontaktierung der Ladevorrichtung verwendet werden, d. h. eine elektrische Kontaktierung zwischen der Energieversorgungseinrichtung und der Ladevorrichtung kann über das Kontaktierungselement, insbesondere einen Federkontakt, erfolgen. Insbesondere umfasst die Ladevorrichtung ein Gegenstück zum Kontaktierungselement.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Haltevorrichtung als Racksystem zur Aufnahme einer Vielzahl von Werkstückträgerverbünden ausgebildet und insbesondere zum parallelen Aufladen der Energieversorgungseinrichtungen der Werkstückträgerverbünde eingerichtet. Ein Vorteil ist, dass die Energieversorgungseinrichtungen somit platzsparend und insbesondere parallel zueinander geladen werden können. Ein Racksystem ist eine Art von Hardware, die dazu dient, elektronische Komponenten oder Systeme, hier die Werkstückträgerverbünde sicher, effizient und geordnet für den Ladevorgang zu lagern und zu organisieren.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Ladestation eine Beladeeinheit zum Einbringen des mindestens einen zu ladenden Werkstückträgerverbunds in die Haltevorrichtung und/ oder eine Entladeeinheit zum Entfernen des mindestens einen geladenen Werkstückträgerverbunds aus der Haltevorrichtung. Ein Vorteil ist, dass somit der Ladevorgang automatisiert, insbesondere vollständig automatisiert erfolgen kann, indem der Werkstückträgerverbund von der mobilen Transporteinrichtung an die Entladeeinheit übergeben wird und/ oder die mobile Transporteinheit einen geladenen Werkstückträgerverbund von der Entladeeinheit entgegennimmt. Über die Schnittstelle wird beispielsweise beim Anordnen des Werkstückträgerverbunds auf der mobilen Transporteinrichtung eine elektrische Kontaktierung zwischen mobiler Transporteinrichtung und Energieversorgungseinrichtung hergestellt, sodass die mobile Transporteinrichtung mit elektrischer Energie versorgt wird und insbesondere die Ladestation wieder verlassen kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Beladesystem dazu eingerichtet sein einen Werkstückträgerverbund von einer mobilen Transporteinrichtung zu entnehmen und in die Haltevorrichtung, insbesondere eine der Ebenen des Racksystems, einzubringen, sodass eine elektrische Kontaktierung zwischen der Energieversorgungseinrichtung und der Ladevorrichtung erfolgt. Gemäß einer Ausführungsform kann das Entladesystem dazu eingerichtet sein einen Werkstückträgerverbund der Haltevorrichtung zu entnehmen und auf eine mobile T ransporteinrichtung aufzusetzen.
Eine mobile Transporteinrichtung (MMO), umfassend
• eine Antriebsplattform zur Bereitstellung eines Antriebs der mobilen T ransporteinrichtung,
• eine mit der Antriebsplattform verbundene Lastaufnahmevorrichtung zur Aufnahme eines Werkstückträgerverbunds, insbesondere eines Werkstückträgerverbunds wie vorstehend beschrieben, und
• einen Energieabnehmer, wobei der Energieabnehmer zur elektrischen Kontaktierung zwischen der Energieversorgungseinrichtung und der mobilen Transporteinrichtung zur Versorgung der mobilen Transporteinrichtung mit elektrischer Energie eingerichtet ist, hat den Vorteil, dass eine Energieversorgung der mobilen Transporteinrichtung flexibel anpassbar ist, indem einfach der Werkstückträgerverbund durch einen Werkstückträgerverbund mit einer anderen Energieversorgungseinrichtung ersetzt wird. Zudem ist die Verfügbarkeit einer solchen mobile Transporteinrichtung wie oben beschrieben höher als die einer mobilen Transporteinrichtung mit eingebauter Energieversorgungseinrichtung, da der mobilen Transporteinrichtung für das Aufladen der Werkstückträgerverbund entnommen werden kann und dieser separat geladen werden kann. Nach Entnehmen des zu ladenden Werkstückträgerverbunds kann die mobile Transporteinrichtung mit einem vollständig oder zumindest teilweise geladenen Werkstückträgerverbund bestückt werden und somit während des Ladevorgangs des zu ladenden Werkstückträgerverbunds für die Übernahme von Aufgaben zur Verfügung stehen.
Die mobile Transporteinrichtung ist insbesondere als ein autonomes Fahrzeug ausgebildet. Alternativ ist die mobile Transporteinrichtung als ein schwebendes oder fliegendes Mobil ausgebildet. Insbesondere ist die mobile Transporteinrichtung menschenfrei ausgebildet. Alternativ oder ergänzend ist die mobile Transporteinrichtung ausgebildet, insbesondere Güter oder dergleichen zu transportieren, insbesondere ist die mobile Transporteinrichtung dazu eingerichtet einen Transport von Gütern oder dergleichen innerhalb einer Produktionslinie zu ermöglichen. Hierzu wird insbesondere eine Werkstückträgeranordnung bzw. ein Werkstückträgerverbund auf die mobile Transporteinrichtung aufgesetzt, auf welcher die Güter angeordnet werden können. Insbesondere werden die Güter zusammen mit der Werkstückträgeranordnung bzw. dem Werkstückträgerverbund an einer Station abgegeben und ggf. von einer weiteren mobilen Transporteinrichtung nach Abschluss des dort implementierten Fertigungs- oder Montageschritt wieder entgegengenommen und zur nächsten Station transportiert. Beispielsweise ist die mobile Transporteinrichtung als ein Transportroboter, Niederflurfahrzeug etc. realisiert. Bevorzugte Bezeichnungen sind AGV (Automated Guided Vehicle) und/oder FTF (Fahrerloses Transportfahrzeug), wobei die mobile Transporteinrichtung auch als Mobiles Mechatronisches Objekt (MMO) bezeichnet wird. Die mobile Transporteinrichtung kann bevorzugt zum Transport innerhalb einer Produktionslinie verwendet werden. Optional kann die mobile Transporteinrichtung als Zug aus einer Zugmaschine, einem oder mehrere Waggons/ Anhänger oder als elektrischer Hubwagen ausgebildet sein.
Die Antriebsplattform ist dazu eingerichtet die Mobilität bzw. Bewegung, insbesondere autonome Fortbewegung, der Transporteinrichtung zu ermöglichen. Sie kann unter anderem alles umfassen, was eine Fortbewegung des MMO ermöglicht, insbesondere den Motor, Getriebe, aber auch Räder, Achsen, Steuerung, Bremsen etc.
Beispiele für das Lastaufnahmemittel sind aktive Lastaufnahmemittel, wie beispielsweise eine Rollenbahn, ein Kettenförderer, ein Bandförderer, eine Schubgabel, eine starre Gabel, eine Teleskopgabel oder passive Lastaufnahmemittel, wie beispielsweise eine Platte oder eine mit Gewicht belastbare Fläche.
Der Energieabnehmer ist dazu eingerichtet die Energieversorgungseinrichtung zu kontaktieren. Hierzu kann er insbesondere als Gegenstück des Kontaktierungselements des Werkstückträgerverbunds ausgebildet sein, sodass der Energieabnehmer und das Kontaktierungselement zusammen die elektrische Kontaktierung realisieren können. Beispielsweise kann das Kontaktierungselement einen Federkontakt und der Energieabnehmer ein Kontaktpad umfassen, wobei eine elektrische Verbindung zwischen Werkstückträgerverbund und MMO hergestellt wird, wenn der Federkontakt und das Kontaktpad einander berühren, d. h. durch Antasten des Federkontakts.
Gemäß einer Ausführungsform kann die mobile Transporteinrichtung zusätzlich über eine interne Energieversorgungseinrichtung zur Versorgung der mobilen Transporteinrichtung mit elektrischer Energie umfassen. Insbesondere kann diese so ausgelegt sein, dass die mobile Transporteinrichtung damit kurze Strecken ohne Werkstückträgerverbund zurücklegen kann und/ oder die Energieversorgung zur Bereitstellung von Basisfunktionalitäten, wie beispielsweise die Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung, für eine definierte Zeitspanne gewährleistet ist. Insbesondere kann die Kapazität der internen Energieversorgungseinrichtung kleiner oder deutlich kleiner als die der Energieversorgungseinrichtung des Werkstückträgerverbunds sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist an der Lastaufnahmevorrichtung mindestens ein weiterer Werkstückträgerverbund anordenbar. Dieser kann beispielsweise neben oder auf den bereits auf der mobilen Transporteinrichtung angeordneten Werkstückträgerverbund angeordnet werden.
Ein Bauteileverbund, umfassend zumindest einen Werkstückträgerverbund und eine mobile Transporteinrichtung, wobei der Werkstückträgerverbund an oder auf der Lastaufnahmevorrichtung der mobilen Transporteinrichtung angeordnet ist, insbesondere von dieser aufgenommen ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die mobile Transporteinrichtung über den Energieabnehmer der mobilen Transporteinrichtung elektrisch mit der Energieversorgungseinrichtung verbunden ist. In anderen Worten befindet sich der Energiespeicher zur Energieversorgung des MMO auf der Werkstückträgeranordnung, welche auf das MMO aufgesetzt wird.
Beispielsweise kann ein Verfahren zum Laden des Bauteileverbunds die nachfolgenden Schritte umfassen:
• Anfahren einer Beladeeinheit der Ladestation, durch den Bauteileverbund,
• Einbringen des Werkstückträgerverbunds des Bauteileverbunds in die Ladestation, • Entnehmen eines zumindest teilweise aufgeladenen Werkstückträgerverbunds aus der Ladestation und
• Anordnen des entnommenen Werkstückträgerverbunds auf der mobilen Transporteinheit.
In anderen Worten kann ein MMO, dessen Energiespeicher geladen werden soll, die Ladestation anfahren und über die Beladeeinheit den Werkstückträgerverbund mit dem zu ladenden Energiespeicher in die Haltevorrichtung der Ladestation einbringen und/ oder einen bereits geladenen Werkstückträgerverbund über die Entladeeinheit annehmen und sich mit diesem elektrisch verbinden, sodass das MMO die Ladestation direkt mit einem geladenen Energiespeicher wieder verlassen kann. Somit steigt vorteilhafterweise die Verfügbarkeit der MMOs.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente.
Es zeigen
Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Bauteileverbunds in einer Seitenansicht, umfassend eine Werkstückträgeranordnung, eine Energieversorgungseinrichtung und eine mobile Transporteinrichtung und
Fig. 2 eine Prinzipskizze einer Ladestation in einer Seitenansicht.
In Fig. 1 ist eine Prinzipskizze eines Bauteileverbunds 400 in einer Seitenansicht dargestellt. Dargestellt ist eine Werkstückträgeranordnung 100, umfassend eine Trägervorrichtung 101, wobei die Trägervorrichtung 101 eine Schnittstelle 103 für eine elektrische Kontaktierung der Energieversorgungseinrichtung 201 bereitstellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Trägervorrichtung 101 als Platte ausgeführt, die auf einer mobile Transporteinrichtung 300 angeordnet ist. Auf der Trägervorrichtung 101 sind eine Energieversorgungseinrichtung 201 in einer Vertiefung und ein Werkstück/ Transportgut 401 angeordnet. Die Schnittstelle 103 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Vertiefung in der Trägerplatte 101 und ein Durchloch durch die Trägerplatte 101. Die Vertiefung definiert hierbei einen Aufnahmebereich für die Energieversorgungseinrichtung 201. Das Durchloch erstreckt sich von einer der mobilen Transporteinrichtung 300 zugewandten Seite der Trägerplatte 101 bis zu einer der Energieversorgungseinrichtung 201 zugewandten Seite der Trägerplatte 101. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Energieversorgungseinrichtung 201 im Bereich des Durchlochs Federkontakte (hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt) und die mobile Transporteinrichtung 300 umfasst im Bereich des Durchlochs ein Kontaktpad 302. Die Federkontakte erstrecken sich durch das Durchloch hindurch von der Energieversorgungseinrichtung 201 bis zum Kontaktpad 302, welches insbesondere als Gegenstück zu den Federkontakten ausgebildet ist, wobei durch das Berühren der Federkontakte und des Kontaktpads 302 eine elektrische Verbindung zwischen Energieversorgungseinrichtung 201 und mobiler Transporteinrichtung 300 hergestellt ist, sodass die Energieversorgungseinrichtung 201 die mobile Transporteinrichtung 300 mit elektrischer Energie versorgen kann. Beispielsweise können somit die Räder 301 der mobilen Transporteinrichtung 300 angetrieben werden, um eine Fortbewegung der mobilen Transporteinrichtung 300 zu ermöglichen. Des Weiteren können beispielsweise auch die Steuerung der mobilen Transporteinrichtung 300, sowie eine Kommunikationseinheit der mobilen Transporteinrichtung 300, mittels derer die mobile Transporteinrichtung 300 mit einer übergeordneten Steuerungseinheit, insbesondere zum Zwecke der Aufgabenverteilung- und/oder Planung, kommunizieren kann, mit Energie versorgt werden. Der Werkstückträgerverbund 200, umfassend die Werkstückträgeranordnung 100 und die Energieversorgungseinrichtung 201 , ist auf einer Lastaufnahmevorrichtung 303 der mobilen Transporteinrichtung 300 angeordnet. Die Lastaufnahmevorrichtung 303 ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine Fläche auf der Oberseite der mobilen Transporteinrichtung 300 ausgebildet. Hier sind jedoch auch andere Ausgestaltungen der Lastaufnahmevorrichtung 303, beispielsweise umfassend eine Rollenbahn, ein Kettenförderer, ein Bandförderer, eine Schubgabel, eine starre Gabel, eine Teleskopgabel, etc. möglich. Der in Fig. 1 dargestellte Bauteileverbund 400 umfasst den Werkstückträgerverbund 200 und die mobile Transporteinrichtung 300.
Fig. 2 zeigt beispielhaft eine Prinzipskizze einer Ladestation 800, umfassend eine Haltevorrichtung 801 in Form eines Racksystems. Die Haltevorrichtung 801 umfasst in diesem Ausführungsbeispiels vier übereinaneinander angeordnete Ebenen, welche jeweils zur Aufnahme eines Werkstückverbunds 200 zum Aufladen eingerichtet sind. In jeder der Ebenen ist hier ein Werkstoffträgerverbund 200 angeordnet. Hier ist beispielhaft eine andere Ausführungsform eines Werkstoffträgerverbunds 200 als in Fig. 1 dargestellt, wobei der in Fig. 1 gezeigte Werkstoffträgerverbund 200 ebenso in einer solchen Ladestation 800 angeordnet werden kann. Jede Ebene ist jeweils mit einer Ladevorrichtung, umfassend einen Ladeanschluss 802, hier in Form eines Kontaktpins oder -pads, versehen, über welche die jeweilige auf der Ebene angeordnete Energieversorgungseinrichtung 201 in Verbindung mit der jeweiligen Schnittstelle 103 des Werkstückträgerverbunds 200 zum Aufladen elektrisch kontaktiert werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Energieversorgungseinrichtung 201 des Werkstückträgerverbunds in einer Vertiefung der Trägervorrichtung 101 angeordnet, so dass sie nicht über die Trägervorrichtung 101 hinausragt. Des Weiteren umfasst die Ladestation 800 in diesem Ausführungsbeispiel ein Be- und Entladesystem 803, welches eine heb- und absenkbare Aufnahmebasis, beispielsweise ähnlich einem Gabelstapler, umfasst, mit der die Werkstückträgerverbünde 200 aus den Ebenen entnommen und/oder auf diesen angeordnet werden können. Die Aufnahmebasis 804 ist dazu eingerichtet mindestens einen Werkstückträgerverbund 200 aus der Haltevorrichtung 801 zu entnehmen und/ oder mindestens einen Werkstückträgerverbund 200 in die Haltevorrichtung 801 einzubringen. Insbesondere kann die Aufnahmebasis 804 hierzu horizontal und/oder horizontal verfahrbar ausgebildet sein.

Claims

Ansprüche
1. Werkstückträgeranordnung (100), umfassend
• eine Trägervorrichtung (101), an welcher ein Werkstück (401) anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
• eine Energieversorgungseinrichtung (201) an der Trägervorrichtung (101) anordenbar ist, und
• die Trägervorrichtung (101) dazu eingerichtet ist, eine Schnittstelle (103) für eine elektrische Kontaktierung der Energieversorgungseinrichtung (201) bereitzustellen.
2. Werkstückträgeranordnung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die Schnittstelle (103) eine elektrische Energieversorgung für eine mit der Werkstückträgeranordnung (100) verbindbare Verbrauchseinheit, insbesondere eine mobile Transporteinrichtung (300), bereitstellbar ist.
3. Werkstückträgerverbund (200), umfassend eine Werkstückträgeranordnung (100), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und eine Energieversorgungseinrichtung (201), dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinrichtung (201) an einer Trägervorrichtung (101) der Werkstückträgeranordnung (100) angeordnet ist.
4. Werkstückträgerverbund (200) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinrichtung (201) einen oder mehrere Energiespeicher umfasst, insbesondere wobei die Energieversorgungseinrichtung (201) mindestens einen ersten Energiespeicher und einen zweiten Energiespeicher umfasst, wobei der zweite Energiespeicher als Superkondensator ausgebildet ist.
5. Werkstückträgerverbund (200) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinrichtung (201) und/oder eine Schnittstelle (103) der Werkstückträgeranordnung (100) mindestens ein Kontaktierungselement umfasst, über welches eine elektrische Energieversorgung für eine mit dem Werkstückträgerverbund (200) verbindbare Verbrauchseinheit, insbesondere eine mobile Transporteinrichtung (300), bereitstellbar ist.
6. Ladestation (800) zum elektrischen Aufladen eines Werkstückträgerverbunds (200), insbesondere nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Werkstückträgerverbund (200) eine Werkstückträgeranordnung (100) und eine Energieversorgungseinrichtung (201) umfasst, wobei die Ladestation (800) eine Haltevorrichtung (801) zum Halten des Werkstückträgerverbunds (200) während des Aufladevorgangs, und eine Ladevorrichtung (802) umfasst,
• wobei die Ladevorrichtung (802) zur Bereitstellung elektrischer Energie für das Aufladen der Energieversorgungseinrichtung (201) eingerichtet ist, und
• wobei die Ladevorrichtung (802) mit der Energieversorgungseinrichtung (201) des von der Haltevorrichtung (801) gehaltenen Werkstückträgerverbunds (200) für das Aufladen elektrisch verbindbar ist.
7. Ladestation (800) nach Anspruch 6, wobei die Haltevorrichtung (801) dazu eingerichtet ist, einen Werkstückträgerverbund (200) und zumindest einen weiteren Werkstückträgerverbund zu halten und wobei die Ladevorrichtung (800) mit der Energieversorgungseinrichtung (201) und/oder mit einer weiteren Energieversorgungseinrichtung des weiteren Werkstückträgerverbunds für das jeweilige Aufladen elektrisch verbindbar ist.
8. Ladestation (800) nach Anspruch 7, wobei die Haltevorrichtung (801) als Racksystem zur Aufnahme einer Vielzahl von Werkstückträgerverbünden (200) ausgebildet ist und insbesondere zum parallelen Aufladen der Energieversorgungseinrichtungen (201) der Werkstückträgerverbünde (200) eingerichtet ist.
9. Ladestation (800) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Ladestation eine Beladeeinheit (803) zum Einbringen des mindestens einen Werkstückträgerverbunds (200) in die Haltevorrichtung (801) und/ oder eine
Entladeeinheit (803) zum Entfernen des mindestens einen
Werkstückträgerverbunds (200) aus der Haltevorrichtung umfasst.
10. Mobile Transporteinrichtung (300), umfassend
• eine Antriebsplattform zur Bereitstellung eines Antriebs der mobilen Transporteinrichtung (300),
• eine mit der Antriebsplattform verbundene Lastaufnahmevorrichtung (303) zur Aufnahme eines Werkstückträgerverbunds (200), insbesondere eines Werkstückträgerverbunds (200) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, umfassend eine Werkstückträgeranordung (100) und eine Energieversorgungseinrichtung (201), und
• einen Energieabnehmer (302), wobei der Energieabnehmer (302) zur elektrischen Kontaktierung zwischen der Energieversorgungseinrichtung (201) und der mobilen Transporteinrichtung (300) zur Versorgung der mobilen Transporteinrichtung (300) mit elektrischer Energie eingerichtet ist.
11. Mobile Transporteinrichtung (300) nach Anspruch 10, welche eine interne Energieversorgungseinrichtung zur Versorgung der mobilen Transporteinrichtung mit elektrischer Energie umfasst.
12. Mobile Transporteinrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei an der Lastaufnahmevorrichtung (303) mindestens ein weiterer Werkstückträgerverbund anordenbar ist.
13. Bauteileverbund (400), umfassend zumindest einen Werkstückträgerverbund (200) nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und eine mobile Transporteinrichtung (300) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Werkstückträgerverbund (200) an der Lastaufnahmevorrichtung (303) der mobilen Transporteinrichtung (300) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Transporteinrichtung (300) über den Energieabnehmer (302) elektrisch mit der Energieversorgungseinrichtung (201) verbunden oder verbindbar ist.
14. Bauteileverbund (400) nach Anspruch 13, wobei die mobile Transporteinrichtung (300) eine interne Energieversorgungseinrichtung zur Versorgung der mobilen Transporteinrichtung (300) mit elektrischer Energie umfasst und wobei eine Kapazität der internen
Energieversorgungseinrichtung kleiner als eine Kapazität der Energieversorgungseinrichtung (201) des Werkstückträgerverbunds (200) ist.
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