ES2285041T3 - Un metodo de diseño de una linea de proceso para un sistema de fabricacion flexible. - Google Patents

Abstract

Un método para diseñar una línea de proceso flexible capaz de producir al menos dos conjuntos diferentes uno de otro a base de una pluralidad de subconjuntos generados a partir de diversas piezas de trabajo, caracterizado porque el método comprende proporcionar una pluralidad de puestos de tarea estandarizados (TS1 a TS16), determinar al menos unas plantillas primera y segunda, comprendiendo cada plantilla un grupo predefinido de puestos de tarea para producir un subconjunto, siendo único cada uno de los puestos de tarea de un grupo predefinido respecto de todos los demás puestos de tarea del grupo predefinido, y al menos uno de los puestos de tarea tiene un presentador (50) de pieza de trabajo con placas de utillaje (7) para fijar al menos una primera pieza de trabajo y una segunda pieza de trabajo que difiere de la primera pieza de trabajo, y al menos uno de los puestos de tarea es capaz de cambiar del utillaje utilizado para operar sobre una primera pieza de trabajo del conjunto al utillaje empleado para operar sobre una segunda pieza de trabajo del conjunto, disponer los puestos de tarea según un orden predeterminado y combinar al menos dichas plantilla primera y segunda en una alineación predeterminada a fin de formar dicha línea de proceso para fabricar dicho conjunto.

Description

Un método de diseño de una línea de proceso para un sistema de fabricación flexible.

El campo de la presente invención es el de las líneas de proceso para fabricar un conjunto a base de una pluralidad de subconjuntos generados a partir de diversas piezas de trabajo. El método inventivo de la presente invención es particularmente útil en el desarrollo de líneas de proceso para conjuntos de carrocería de vehículos automóviles.

Originariamente, las carrocerías de vehículos eran carros fabricados con madera y cuero. De ahí que se utilizara el término "carro sin caballos" para describir los automóviles. Subsiguientemente, se desarrollaron vehículos con un chasis de bastidor de acero que estaba conectado con el tren impulsor del vehículo. Una carrocería de vehículo de acero se unía entonces con el chasis.

Inicialmente, las carrocerías de vehículo de acero se conectaban juntas principalmente con remaches y fijadores roscados. La soldadura no era una opción en muchos casos dado que la chapa metálica era demasiado delgada para absorber el calor de la mayor parte de las técnicas de soldadura. A mediados del siglo XX se desarrolló una técnica de soldadura que podía soldar juntos miembros solapados relativamente delgados de chapa metálica, denominada comúnmente soldadura por puntos.

En la soldadura por puntos, una pistola de soldar comprime una pequeña porción de una junta de piezas de trabajo solapadas de chapa metálica y aplica presión. A continuación, se entrega una carga eléctrica a través de la junta. La junta se calienta hasta que el metal de la misma se funde parcialmente. Se detiene la carga eléctrica y se permite a la junta enfriarse, mientras que los metales de las dos piezas de trabajo de chapa metálica se fusionan uno con otro.

El desarrollo de la soldadura por puntos facilitó un avance tremendo en el diseño de carrocerías de vehículo. Los componentes estructurales de la carrocería podían ahora fabricarse a partir de un chapa metálica plegada según una forma tubular deseada u otra forma estructural, y a continuación soldarse conjuntamente para formar una viga estructural. Por tanto, podía minimizarse la utilización de miembros de placa más pesados para proporcionar los componentes estructurales de la carrocería de vehículo.

Inicialmente, la mayor parte de la soldadura por puntos de vehículos se realizaba con un equipo que podía manipularse manualmente o mediante controles manuales. A principios de los 80 había cada vez más equipos disponibles de modo que la función de soldadura por puntos podía hacerse mediante robots. Típicamente, las líneas de proceso que forman una carrocería se denominan taller de carrocería y son parte de una planta de ensamblaje. El taller de carrocería recibe típicamente piezas de trabajo estampadas desde una instalación de estampado que puede ser una instalación in situ o una planta que está situada a cierta distancia y que sirve a varias instalaciones de ensamblaje.

Típicamente, cada línea de vehículo tiene su propio taller de carrocería. Cuando un vehículo automóvil se actualiza para un rediseño importante, se desguaza el taller de carrocería y se construye desde cero un nuevo taller de carrocería dentro de la instalación de la planta de ensamblaje.

El taller de pintura de una planta de ensamblaje de vehículos automóviles que recibe la carrocería se utiliza típicamente una y otra vez. Sin embargo, el taller de carrocería se reconstruye típicamente y, por ello, es un consumidor tremendo de capital de utillaje. Este gasto de capital de utillaje no sólo reduce beneficios, sino que también desalienta el relevo de modelos. La falta de relevo de modelos provoca a menudo una carencia de demanda del consumidor.

Por tanto, los costes de capital del taller de carrocería generan un círculo vicioso que puede conducir a resultados financieros muy negativos para un fabricante de vehículos.

Otra razón de porqué el taller de carrocería consume una gran cantidad de capital es que el taller de carrocería se ha hecho a la medida típicamente de un vehículo dado. Por tanto, en la mayor parte de los casos los vehículos que tienen tamaños y funciones diferentes no pueden fabricarse en una línea de proceso de carrocería común. Incluso vehículos que son iguales, pero que se construyen en localizaciones de ensamblaje geográficamente separadas, tienen típicamente diferentes líneas de proceso de carrocería dado que las líneas de proceso están construidas típicamente para acomodar una planta de ensamblaje específica.

La falta de flexibilidad de las líneas de proceso de carrocerías no sólo conduce a un coste de capital incrementado, sino que también es menos eficiente en la utilización de equipo de mantenimiento y en las compras. El coste de mantenimiento y de la formación asociada del personal operacional también resulta incrementado. Se ha intentado proporcionar un equipo más flexible, pero la mayor parte de estos intentos han residido en la variación de la programación de trayectoria de operaciones robóticas y en la utilización de robots cuyos efectores extremos pueden modificarse. En general, estas acciones no han ahorrado ni tiempo ni dinero.

Se muestra en el documento US6098268 un ejemplo de la técnica anterior. Este documento describe una organización de taller de trabajo modular con módulos de patrón estándar con puestos estandarizados para racionalizar una línea de ensamblaje, dado que pueden ser estándares con independencia del tipo de conjunto de chapa metálica que se ha de construir. Los puestos son capaces de ensamblar dos subconjuntos diferentes.

Es deseable proporcionar una línea de proceso en la que ésta pueda acomodar un vehículo después de un rediseño importante con un mínimo coste de capital.

Es un objeto de esta invención proporcionar un método para diseñar una línea de proceso con una mayor flexibilidad de modo que puedan procesarse a una gama más amplia de carrocerías de vehículo sobre la misma línea de procesamiento.

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un método de diseño de una línea de proceso flexible capaz de producir al menos dos conjuntos diferentes uno de otro a base de una pluralidad de subconjuntos generados a partir de diversas piezas de trabajo, caracterizado porque el método comprende proporcionar una pluralidad de puestos de tarea estandarizados, determinar al menos unas plantillas primera y segunda, comprendiendo cada plantilla un grupo predefinido de puestos de tarea para producir un subconjunto, siendo único cada uno de los puestos de tarea de un grupo predefinido respecto de todos los demás puestos de tarea del grupo predefinido, y al menos uno de los puestos de tarea tiene un presentador de pieza de trabajo con placas de utillaje para fijar al menos una primera pieza de trabajo y una segunda pieza de trabajo que difiere de la primera pieza de trabajo, y al menos uno de los puestos de tarea es capaz de cambiar del utillaje utilizado para operar sobre una primera pieza de trabajo del conjunto al utillaje empleado para operar sobre una segunda pieza de trabajo del conjunto, disponer los puestos de tarea según un orden predeterminado y combinar al menos dichas plantilla primera y segunda en una alineación predeterminada a fin de formar dicha línea de proceso para fabricar dicho conjunto.

El método puede comprender además los pasos de determinar una pluralidad de puestos de transferencia para mover partes de conjunto entre los puestos de tarea, determinar una pluralidad de puestos de transferencia para mover partes de conjunto entre las plantillas, determinar una colocación de un puesto de almacenamiento entre puestos de tarea y determinar una colocación de un puesto de almacenamiento entre plantillas de la línea de proceso.

El método puede ser un método para fabricar un conjunto de carrocería de vehículo automóvil a base de una pluralidad de subconjuntos generados a partir de diversas piezas de trabajo y al menos uno de los puestos de tarea incluye un presentador de pieza de trabajo para fijar una pieza de trabajo de un subconjunto de vehículo, incluyendo el presentador de pieza de trabajo una plataforma y una placa de utillaje conectada retirablemente a la plataforma, incluyendo la placa de utillaje un cuerpo plano para soportar las herramientas de fijación que sujetan la pieza de trabajo, e incluyendo un mecanismo conector para permitir que el cuerpo plano esté conectado retirablemente a la plataforma y teniendo la placa de utillaje un talón de sistema de apoyo de tres ejes que sitúa el cuerpo plano con respecto a la plataforma de una manera repetible, y en el que el puesto de tarea une conjuntamente al menos las piezas de trabajo primera y segunda.

El paso de proporcionar una pluralidad de puestos de tarea estandarizados puede incluir además el paso de proporcionar un número limitado de puestos estandarizados, comprendiendo al menos uno de los puestos estandarizados al menos un presentador de pieza de trabajo con al menos una placa de utillaje conectada retirablemente al presentador de pieza de trabajo.

El método puede comprender además el paso de disponer una pluralidad de placas de utillaje en el presentador de pieza de trabajo.

Según un segundo aspecto de la invención, se proporciona un sistema de fabricación para construir un conjunto a base de una pluralidad de piezas de trabajo, caracterizado porque el sistema comprende una pluralidad de plantillas dispuesta según una secuencia definida de tal manera que una porción del conjunto está formada en cada plantilla, estando formada cada plantilla por un grupo de puestos de tarea estandarizados, siendo único cada uno de los puestos de tarea del grupo respecto de todos los demás puestos de tarea del grupo y alineándose cada uno de los puestos de tarea según un orden predeterminado a fin de formar una línea de proceso para fabricar el conjunto, teniendo cada puesto de tarea estandarizado un presentador de pieza de trabajo que soporta la pieza de trabajo según una orientación espacial predefinida y una herramienta de procesamiento para realizar una operación sobre la pieza de trabajo.

Pueden existir dieciséis puestos de tarea únicos, en cuyo caso, los dieciséis puestos de tarea pueden comprender un primer puesto de tarea en el que el presentador de pieza de trabajo incluye un soporte de tablero de mesa que tiene una plataforma de inclinación y la herramienta de procesamiento se selecciona de un grupo que comprende un soldador y unas pinzas, un segundo puesto de tarea en el que el presentador de pieza de trabajo estandarizado incluye un manipulador hexápodo que tiene seis tornillos de bolas controlados por ordenador eléctricamente accionados y la herramienta de procesamiento se selecciona de un grupo que comprende un soldador de pedestal, una unidad dispensadora de sellante y una pistola de soldar por proyección, un tercer puesto de tarea en el que el presentador de pieza de trabajo es un robot para posicionar una pieza de trabajo y la herramienta de procesamiento se selecciona de entre un grupo que comprende un soldador de pedestal, una unidad dispensadora de sellante y una pistola de soldar por proyección, un cuarto puesto de tarea es un puesto de tarea doble que tiene una corredera de un séptimo eje para aumentar la envuelta de trabajo de un robot y la herramienta de procesamiento es una pistola de soldar, un quinto puesto de tarea en el que el presentador de pieza de trabajo incluye un soporte de muñón de caras múltiples destinado a girar alrededor de un eje horizontal y que tiene una pluralidad de soportes para recibir una pluralidad de piezas de trabajo y la herramienta de procesamiento se selecciona de un grupo que comprende un robot de soldar y un aplicador de sellante, un sexto puesto de tarea en el que el presentador de pieza de trabajo estandarizado incluye un soporte de mesa giratoria de caras múltiples destinado a girar alrededor de un eje vertical y que tiene una pluralidad de soportes para una pluralidad de piezas de trabajo y la herramienta de procesamiento es un soldador robótico, un séptimo puesto de tarea en el que el presentador de pieza de trabajo incluye una lanzadera indexadora que tiene al menos dos soportes controlados de manera independiente para al menos dos piezas de trabajo y la herramienta de procesamiento se selecciona de un grupo que consta de un robot soldador, un robot de mecanización y un robot de sellado, un octavo puesto de tarea en el que el presentador de pieza de trabajo incluye un lecho de rodillos para soportar un palet que lleva un soporte para una pieza de trabajo y la herramienta de procesamiento estandarizada es un robot soldador por láser, un noveno puesto de tarea en el que el presentador de pieza de trabajo incluye un soporte soldador de prensa, un décimo puesto de tarea en el que el presentador de pieza de trabajo es un robot manipulador y la herramienta de procesamiento se selecciona de un grupo que consta de una herramienta de ribeteado, una herramienta de remachado y una herramienta de perforación, undécimo puesto de tarea en el que el presentador de pieza de trabajo incluye una lanzadera indexadora y una placa de herramienta deslizante dispuesta sobre la lanzadera indexadora y la herramienta de procesamiento se selecciona de un grupo que consta de un robot soldador, un robot de manipulación de material, un dispensador de sellante y un dispensador de adhesivo, un duodécimo puesto de tarea en el que el presentador de pieza de trabajo incluye un palet que es recibido sobre un lecho de rodillos y la herramienta de procesamiento es un dispositivo de medición óptico, un decimotercer puesto de tarea que es un puesto de tarea de aplicación de sellante en el que el presentador de pieza de trabajo incluye un palet que es recibido sobre un lecho de rodillos y la herramienta de procesamiento se selecciona de un grupo que consta de un dispensador de sellante, un dispensador de masilla y un dispensador de adhesivo, un decimocuarto puesto de tarea que es un puesto de soldar en el que el presentador de pieza de trabajo incluye unas placas de utillaje con doble movimiento de vaivén montadas sobre un accionamiento de lanzadera, un decimoquinto puesto de tarea en el que el presentador de pieza de trabajo incluye una palet que es recibido sobre un lecho de rodillos y la herramienta de procesamiento estandarizada es un robot de soldar, un robot sellador o un robot de aplicación de adhesivo, y un decimosexto puesto de tarea es un armador que une un lado de una carrocería de vehículo a unos bajos de carrocería y el presentador de pieza de trabajo es un palet sobre un lecho de rodillos.

El sistema puede comprender además un puesto de almacenamiento destinado a acoplar al menos dos puestos de tarea estandarizados.

El sistema puede comprender además un puesto de transferencia destinado a mover el conjunto entre al menos dos puestos de tarea estandarizados.

El conjunto puede ser un vehículo automóvil.

La línea de proceso puede ser una línea de proceso flexible capaz de producir al menos dos conjuntos diferentes uno del otro.

Al menos uno de los puestos de tarea puede tener un presentador de pieza de trabajo con placas de utillaje para fijar al menos una primera pieza de trabajo y una segunda pieza de trabajo diferente de la primera pieza de trabajo.

Al menos uno de los puestos de tarea puede ser capaz de cambiar del utillaje utilizado para operar sobre una primera pieza de trabajo del conjunto al utillaje empleado para operar sobre una segunda pieza de trabajo del conjunto.

El sistema puede incluir además un número limitado de puestos estandarizados, comprendiendo al menos uno de los puestos estandarizados al menos un presentador de pieza de trabajo con al menos una placa de utillaje conectada retirablemente al presentador de pieza de trabajo.

El sistema puede comprender además una pluralidad de puestos de transferencia para mover partes del conjunto entre los puestos de tarea.

El sistema puede comprender además una pluralidad de puestos de transferencia para mover partes del conjunto entre las plantillas.

El sistema puede comprender además un puesto de almacenamiento entre puestos de tarea de la línea de proceso.

El sistema puede comprender además un puesto de almacenamiento entre plantillas de la línea de proceso.

El sistema puede comprender además una pluralidad de placas de utillaje dispuestas sobre el presentador de pieza de trabajo.

La invención se describirá ahora a modo de ejemplo con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:

Las figuras 1, 2 y 3 son vistas en perspectiva de un muñón empleado en el sistema de fabricación flexible de la presente invención;

Las figuras 1A y 4 son vistas en perspectiva de la placa de utillaje empleada con el muñón mostrado en la figura 1;

La figura 5 es una vista en perspectiva de un muñón con tres caras;

Las figuras 6 y 7 son vistas en perspectiva de los bloques de talón marcador de posición utilizados en las placas de utillaje y muñones antes mencionados;

La figura 8 es una vista en perspectiva de una mesa giratoria;

La figura 9 es una vista en perspectiva de un puesto de tarea de la presente invención;

Las figuras 10-62 son plantillas de grupos definidos de puestos de tarea del sistema de fabricación de la presente invención;

Las figuras 63-78 ilustran diversos puestos de tarea del sistema de fabricación de la presente invención;

Las figuras 79-87 enumeran unas plantillas que son específicas para coches de pasajeros;

Las figuras 88-106 enumeran unas plantillas que son específicas para camiones;

Las figuras 107-120 y 122-132 enumeran plantillas que son comunes tanto para coches como para camiones;

Las figuras 133-140 ilustran puestos de tarea de transferencia en el sistema de fabricación de la presente invención;

La figura 141 es una ampliación de una porción de la figura 1;

La figura 142 ilustra un puesto de transferencia de tipo palet con una mesa giratoria;

Las figuras 143-145 ilustran gráficamente una línea de proceso para producir una carrocería de vehículo automóvil;

Las figuras 146-149 ilustran gráficamente una línea de proceso para un vehículo similar a un camión; y

Las figuras 150-152 ilustran carrocerías de vehículo para un camión con tracción trasera, un vehículo de pasajeros de tracción delantera con bastidor único y una carrocería trasera sobre un vehículo de tipo chasis de bastidor, respectivamente.

El sistema de fabricación flexible de la presente invención se demuestra en el ambiente de una línea de proceso de soldadura para ensamblar una carrocería de un vehículo automóvil. En primer lugar se actúa sobre componentes metálicos del conjunto de carrocería de un vehículo automóvil en una instalación estampación de metal. En algunos casos, la instalación de estampación estará situada cerca de una planta de ensamblaje de vehículos. Sin embargo, la mayor parte de los fabricantes de automóviles tienen menos instalaciones de estampado que de ensamblaje. Por tanto, a menudo las piezas de trabajo estampadas son transportadas por ferrocarril o camión hasta una planta de ensamblaje.

Tras la llegada a la planta de ensamblaje, las piezas de trabajo estampadas se entregan al taller de carrocería de la instalación de ensamblaje. En el taller de carrocería, el armazón de carrocería del vehículo se ensambla principalmente en una línea de proceso de soldadura según se explicará adicionalmente. Después de que el armazón de carrocería del vehículo se ha ensamblado en la línea de proceso de soldadura, se entrega la carrocería a un taller de pintura de la planta de ensamblaje, en el que la carrocería es pintada. A menudo, una capa de imprimación aplicada al armazón de carrocería es blanca; de ahí que el término "carrocería en blanco" se emplee a menudo cuando se hace referencia al ensamblaje de carrocerías.

Después de haber aplicado la capa de imprimación a la carrocería se reviste ésta con color y típicamente se aplican múltiples capas transparentes de pintura sobre la capa de color. La carrocería pintada se une finalmente con los componentes de chasis y el tren de potencia, que incluye al motor, la transmisión y los ejes motores finales. En este momento, en un vehículo de tipo carrocería sobre bastidor, la carrocería se unirá al bastidor. Típicamente, el vehículo se entrega entonces a la porción de guarnición de la planta de ensamblaje en donde se añaden al vehículo los componentes interiores y los asientos.

Un ejemplo del método de fabricación flexible de la presente invención incluye un diseño de ingeniería para proporcionar una carrocería de vehículo automóvil en donde los componentes se unen primariamente uno con otro por procesos de soldadura. La línea de proceso produce un vehículo automóvil a base de una pluralidad de subconjuntos que son generados a partir de diversas combinaciones de piezas de trabajo. La línea de proceso es creada por una pluralidad de puestos de tarea estandarizados. Para disfrutar del mayor beneficio de la presente invención, se limita el número de puestos de tarea diferentes.

Al menos uno de los puestos de tarea en una línea de proceso dada tiene un presentador de pieza de trabajo. El presentador de pieza de trabajo tiene una plataforma que en algunos casos puede moverse. Conectada a la plataforma de una manera repetible y colocada sobre ella con precisión se encuentra una placa de utillaje. Para producir un subconjunto dado de una carrocería se toma la determinación de definir un grupo de puestos de tarea que se denomina plantilla. Una combinación de al menos dos o más plantillas se alinea de una manera predeterminada para formar una línea de proceso que fabrica el conjunto de carrocería.

Haciendo referencia a las figuras 1-7, se habilita una placa de utillaje 7 de realización preferida (denominada en ocasiones bandeja de utillaje). La placa de utillaje 7 se utiliza para fijar una pieza de trabajo (no mostrada) de un subconjunto soldado (no mostrado) de carrocería de vehículo automóvil. La placa de utillaje 7 incluye un cuerpo plano 10. El cuerpo plano, según se muestra, es creado típicamente por una placa de 1800 mm por 2400 mm y con un grosor de 25 mm.

En una línea de proceso de soldadura de carrocerías de vehículo automóvil según la presente invención existen típicamente diversas placas de utillaje que tienen carrocerías planas estandarizadas en 4-6 dimensiones estandarizadas. La placa de utillaje 7, según se muestra mejor en la figura 1A, tiene una serie de agujeros 11 con posición predeterminada formados en ella mediante taladrado y terrajado. Los agujeros 11 reciben sujetadores roscados que se extienden a su través (no mostrados) y que conectan las placas de base 14 de diversas herramientas de fijación.

Haciendo referencia específicamente a la figura 4, una superficie posterior 16 de la placa de utillaje tiene dos canales rigidizadores longitudinales 18 fijados por soldadura. La placa de utillaje 7 soporta diversas herramientas de fijación 32, 34 mediante sus placas de base respectivas 14, 36. Las herramientas de fijación son típicamente una combinación de soportes de localización, tal como un pasador de localización 38 junto con una pinza 40 accionada neumáticamente. Diversas piezas de trabajo soldadas pueden cargarse en el soporte manualmente o, como en la mayor parte de los casos, robóticamente mediante un robot (no mostrado). Se empleará una lógica de control apropiada para sincronizar el robot de carga con las diversas pinzas 40 que estén dispuestas.

La placa de utillaje 7 montará típicamente los actuadores neumáticos o eléctricos apropiados requeridos junto con cualesquiera dispositivos de control neumáticos necesarios. El utillaje de fijación puede, en ciertos casos, ser una función de geoposicionamiento en la que el utillaje posiciona dos piezas de trabajo separadas que se sueldan conjuntamente por un robot de soldadura (no mostrado). En otras configuraciones, el utillaje de fijación sujetará únicamente una pieza de trabajo para operaciones de soldadura u otras diversas operaciones de trabajo de metales. Estas operaciones pueden ser adicionalmente operaciones de soldadura por puntos, desbarbado o acabado de soldadura. En aún otras operaciones, el utillaje de fijación posicionará una pieza de trabajo o un subconjunto para operaciones de aplicación de sellante o adhesivo.

Haciendo referencia específicamente a la figura 2, se habilita un muñón 50. El muñón proporciona una plataforma para dos placas de utillaje 7. El muñón 50 incluye un pedestal 52 que incluye unas patas 54 de bastidor en A. Un extremo opuesto del muñón 50 tiene un pedestal 56 de motor. Montado giratoriamente en los pedestales 52, 56 está un tambor 58. El tambor 58 tiene conectado rígidamente al mismo un bastidor de soporte 60. El tambor 58 puede hacerse girar a lo largo de una línea horizontal mediante un tren de accionamiento impulsado por un motor 62. Posicionado sobre el bastidor 60 está un mecanismo marcador de posición que incluye unos bloques 64, 66, 68 de talón marcador de posición de apoyo con tres ejes.

Volviendo a hacer referencia a la figura 4, la placa de utillaje 7 tiene unos bloques (denominados en ocasiones placas) 70, 72, 74 de talón del sistema de apoyo con tres ejes. Todos los bloques de talón tienen un agujero 76 que permite la recepción de una caña de un sujetador 78. El bloque de talón 66 tiene una porción 80 de bloque de eje de localización longitudinal. El bloque 64 de talón tiene una ranura longitudinal formada por un escalón 82 de rebajo. El escalón 82 está configurado para que esté asociado operativamente con la porción 80 de bloque.

El bloque de talón 68 tiene unas porciones 84, 86 de bloque que se extienden perpendicularmente. El bloque 74 de talón tiene unos escalones rebajados 88, 90. Los escalones rebajados 88, 90 están dispuestos para hacer contacto de apoyo con las porciones de bloque respectivas 86, 86.

Los bloques de talón dispuestos sobre el bastidor 60 y sobre la placa de utillaje 7 proporciona un mecanismo marcador de posición para permitir que la placa de utillaje 7 sea posicionada de una manera repetible y precisa. El borde 94 de la placa de utillaje está alineado con un borde inferior 100 del bastidor. Los escalones 82 del bloque 64 de talón están alineados con la porción 80 de bloque. Adicionalmente, los escalones rebajados 88 están alineados con las porciones 84 de bloque. En este punto se consigue una alineación en el eje horizontal. La placa de utillaje se desliza entonces hacia la izquierda haciendo que los escalones rebajados 90 queden apoyados contra la porción 86 de bloque. Se consigue así una alineación del eje horizontal o del eje transversal de la placa de utillaje 7.

Para conectar la placa de utillaje 7 con el bastidor 60 se emplean sujetadores roscados que se extienden a través de los agujeros 76. El grosor de las placas de talón, cuando los sujetadores roscados se torsionan o se aprietan, fijarán la posición de la placa de utillaje 7 en el eje Z (una dirección generalmente perpendicular a la superficie del cuerpo plano 10 de la placa de utillaje). La placa de utillaje tiene ocho separadores 101. Los separadores 101 (figura 4) se extienden más hacia el exterior que los bloques de talón marcador de posición. Los separadores 101 impiden que los bloques de talón marcador de posición entren en contacto con cualquier superficie plana, tal como el suelo de la fábrica, sobre el cual pueda colocarse la placa de utillaje 7 cuando se retira de la plataforma (bastidor 60). Cuando la placa de utillaje está fijada al bastidor 60, el separador 101 sobresaldrá a través de una abertura 102 dispuesta en el bastidor 60 de muñón.

Según se muestra en la figura 1, el muñón 50 puede tener dos placas de utillaje idénticas 7. A menudo, una placa de utillaje se utilizará para cargar una pieza de trabajo o piezas de trabajo en la placa de utillaje, al tiempo que un robot está realizando una operación en la pieza de trabajo o piezas de trabajo en la otra placa de utillaje. En otras aplicaciones, las dos placas de utillaje pueden tener herramientas de fijación para piezas de trabajo que difieren una de otra. En una cara del muñón, las herramientas de fijación pueden sujetar dos piezas de trabajo para un coche de pasajeros. En la otra cara del muñón, las piezas de trabajo pueden ser para un camión.

Se realiza una desconexión rápida 11 para una tubería que suministra aire a los actuadores neumáticos a través de una caja 110 de conector dispuesta en el muñón 50. Se muestra en la figura 141 una ampliación de un conector rápido eléctrico múltiple 113.

Haciendo referencia en particular a la figura 5, se habilita un muñón 130 con tres placas de utillaje. El muñón 130 es muy similar al previamente descrito con referencia a las figuras 1-3, con la excepción de que puede sujetar tres placas de utillaje (no mostradas). Típicamente, las placas de utillaje empleadas en el muñón 130 serán miembros más pequeños que las placas de utillaje mostradas en la figura 4. Sin embargo, se aplicarán los mismos principios de localización y conectividad. Un muñón de esta clase se usará típicamente para subconjuntos más pequeños o en operaciones asociadas con máquinas manuales.

El muñón 130 tiene un bastidor 132 que está provisto de unos bloques 134, 136 de talón. Se dispone un motor con engranaje adecuado para girar un eje 140 montado horizontalmente que está articulado en un extremo por un cojinete 142 soportado sobre un pedestal 144. Un pedestal 148 en el lado opuesto soporta un extremo opuesto del eje 140.

Haciendo referencia a la figura 8, se habilita una mesa giratoria 150 que tiene una placa de base 151 sobre la cual está soportada una base giratoria 152. Un motor (no mostrado) hace girar una mesa giratoria 153 alrededor de un eje vertical de giro. La mesa giratoria 153 está conectada de manera rígida a cuatro bastidores 154 separados geométricamente. Los bastidores 154 tienen una serie de bloques 155 de talón similares a los explicados anteriormente, para proporcionar un sistema marcador de posición de apoyo con tres ejes. Unas placas de utillaje 156A, 156B, 156C y 156D son colocadas con precisión de una manera repetible por los bloques 155 de talón en cada bastidor 154.

La mesa giratoria 150 tendrá en algunos casos un utillaje de fijación que puede dedicarse exclusivamente a un subconjunto dado formado por dos o más piezas de trabajo. En una realización alternativa, la mesa giratoria proporcionara múltiples placas de utillaje para un primer subconjunto que son materialmente diferentes de las del segundo subconjunto. La diferencia puede ser la que hay entre coches de pasajeros y camiones y vehículos de uso deportivo, vehículos de tracción delantera y vehículos de tracción trasera, o vehículos que tienen una carrocería que está unida a un chasis que tiene su bastidor, o vehículos del tipo de carrocería única en los que una porción del vehículo está formada de modo que proporcione su porción de bastidor. En tales situaciones, la mesa giratoria 150 estará programada para presentar a una herramienta operacional (tal como un robot soldador por puntos, o un robot sellante o aplicador de adhesivo) de una manera selectiva, no secuencial, la pieza de trabajo prevista.

Un sistema de fabricación flexible según la presente invención utiliza preferiblemente dieciséis puestos de tarea de taller flexibles y estandarizados.

El puesto de tarea 1 (TS1), mostrado en la figura 64, es un soporte de tablero de mesa, que tiene una plataforma de inclinación 402 para montar una placa de utillaje 404, y al menos un robot 406. La plataforma de inclinación 402 acomoda la placa de utillaje 404 al inclinarse desde la horizontal hasta un ángulo conveniente similar a un atril según se muestra en la figura 65. La característica de inclinación permite que un operador, humano o de cualquier otra clase, alcance soportes (no mostrados) montados sobre la placa de utillaje 404 con el fin de montar una pieza de trabajo cuando la plataforma de inclinación 402 y la placa de utillaje 404 están en la posición inclinada, devolviéndose a la posición horizontal la placa de utillaje 404 y la plataforma 402 para soldadura o aplicación de sellante, u otras operaciones realizadas por uno o más robots 406. Si se desea soldadura, los robots 406 pueden equiparse con una pistola de soldadura 436, según se muestra en la figura 67. El soporte mostrado en las figuras 64 y 65 puede acomodar preferiblemente unas placas de utillaje que oscilan en tamaño desde aproximadamente 900 x 1200 mm hasta aproximadamente 1800 x 2400 mm.

El robot soldador 406 empleado en el puesto de tarea 1 (figuras 64 y 65) puede ser un soldador completamente robotizado o de cualquier otra clase. Otras unidades que pueden usarse con el puesto de tarea 1 incluyen dispositivos robotizados de manipulación de material que emplean unas pinzas diseñadas a medida para retirar un conjunto de piezas de un soporte montado sobre la placa de utillaje 404, o una combinación robotizada de manipulador de material y soldador. Como otra opción, las envueltas de trabajo de los robots 406 pueden aumentarse usando una corredera de un séptimo eje.

El puesto de tarea 2 (TS2), mostrado en la figura 63, es un puesto de tarea de manipulador hexápodo. Según se emplea en el presente documento, el término "manipulador hexápodo" significa un robot compacto que tiene seis tornillos de bolas 409 operados por ordenador y excitados eléctricamente que sujetan y posicionan una pieza de trabajo. Aquí, el manipulador hexápodo 410 usa pinzas 414 y pasadores 416 para sujetar con precisión una pieza de trabajo con el fin de soldarla por medio de una máquina soldadora de pedestal 418. A diferencia de los soldadores fijados a modo de efector extremo a un robot móvil, el soldador de pedestal 418 no se mueve, sino que en vez de ello la pieza de trabajo debe ser llevada al soldador 418. El soldador de pedestal 418 puede ser complementado o incluso suplantado por una unidad de pistola de soldar por proyección (no mostrada) que incluye un transformador, cables y un controlador de soldadura, manipulando el hexápodo la pieza de trabajo en la pistola soldadora del soldador de pedestal.

Como otras alternativas más para el puesto de tarea 2 puede usarse una unidad dispensadora de sellador (no mostrada) para colocar sellador sobre ciertas superficies de una pieza de trabajo al tiempo que se posiciona la pieza de trabajo por el manipulador hexápodo 410. Finalmente, pueden usarse un alimentador de tuercas con una tolva y un tubo alimentador (no mostrado) para suministrar tuercas que pueden soldarse o sujetarse mecánicamente en su sitio sobre la pieza de trabajo.

El puesto de tarea 3 (TS3), mostrado en la figura 66, es un puesto de tarea de soladura de pedestal que tiene un robot 424 para posicionar una pieza de trabajo. Cuando se emplea el puesto de tarea 3, un operador, humano o de cualquier otra clase, posicionará las partes de la pieza de trabajo dentro de unos soportes 425 fijados a una placa de utillaje 426, que es montada a la altura de un banco. A continuación, un efector extremo 428, que es una pinza, y el robot 424 recogerán las partes de la placa de utillaje 426 y las moverán hacia un soldador de pedestal del tipo mostrado en la figura 63 para el puesto de tarea 2, o hacia un soldador de proyección o dispensador de sellador (no mostrado).

El puesto de tarea 4 (TS4), mostrado en la figura 67, es un puesto doble que tiene una corredera de un séptimo eje para aumentar la envuelta de trabajo de un robot 432. Según se muestra, el puesto de tarea 4 puede tener unas placas de utillaje dobles 434 y puede utilizar un robot compartido 432 o robots múltiples. Puede usarse una variedad de placas de utillaje, con diversos tamaños diferentes que abarcan desde aproximadamente 900 x 1200 mm hasta el más grande de aproximadamente 1800 x 2400 mm. Una pistola de soldar 436 se ocupa de la tarea de suministrar la corriente y electrodos localizados necesarios para una operación de soldadura por puntos o fusión.

Según se describió anteriormente, pueden emplearse con este puesto de tarea unidades de soldadura robotizadas o robots combinados manipuladores de material y soldadores. Asimismo, la orientación de la placa de utillaje puede ser 0º o plana, inclinada 30º o inclinada 70º. Un punto importante es que las placas de utillaje intercambiables o platos permiten una posicionamiento repetible y preciso de las piezas.

El puesto de tarea 5 (TS5), mostrado en las figuras 5 y 68, incluye un soporte 444 de muñón de tres caras, que puede equiparse con tres placas de utillaje 444 (figura 68) y que gira alrededor de un eje horizontal con la finalidad de presentar piezas de trabajo a un robot soldador 446. La figura 5 ilustra un soporte 442 de muñón con las placas de utillaje retiradas y sin el robot 446.

Las figuras 1-3 ilustran el muñón 50 de dos caras antes mencionado, que es una segunda versión más grande del puesto de tarea 5 y que también gira alrededor de un eje horizontal y acepta una placa de utillaje estándar 7, aunque de mayor tamaño que las placas de utillaje empleadas con el soporte 130 de muñón de tres caras. El muñón 50 de dos caras también funciona como un presentador de pieza de trabajo, preferiblemente para una operación de soldadura o sellado.

Según se muestra en la figura 1, la placa de utillaje 7 tiene una pluralidad de soportes de mecanización 34 montados sobre ella. Los soportes de mecanización 34 incluyen una pluralidad de pasadores de localización 38. Esta configuración de placa de utillaje tiene una desconexión rápida 111 para servicio neumático (no mostrado).

El puesto de tarea 6 (TS6), mostrado en la figura 8, es un soporte giratorio 460 de cuatro caras que tiene cuatro posiciones y que monta cuatro placas de utillaje estándares 450. Se podría esperar que la mesa giratoria 460 estuviese construida según aproximadamente tres gamas de capacidad diferentes desde 3000 hasta 9300 kg (6500 a 20.500 libras de capacidad total). Esta mesa giratoria más grande podría acomodar placas de utillaje de hasta 1800 x 2400 mm.

Según se muestra en la figura 69, la soldadura robotizada podría lograrse mediante al menos un robot soldador 464. Aunque se muestran múltiples módulos de fijación de utillaje 452 fijados a las placas de utillaje 450, los versados en la técnica apreciarán a la vista de esta descripción que podrían seleccionarse otros tipos de disposiciones de utillaje. La manipulación de material robotizada es otra opción como lo es una combinación de manipulador de material y soldador (no mostrada). Finalmente, una corredera de un séptimo eje (no mostrada) puede usarse para aumentar la envuelta de trabajo del robot soldador.

El puesto de tarea 7 (TS7), mostrado en la figura 7, es un puesto de tarea de placa de utillaje de indexación que tiene dos placas de utillaje 468 que son controladas independientemente y que se cargan preferiblemente por un operador humano. Las placas de utillaje 468 están montadas en un mecanismo de lanzadera de indexado 470 que indexa las placas de utillaje cargadas y las piezas de trabajo fijadas hacia una zona de soldadura o sellado. Pueden usarse con el puesto de tarea 7 hasta cinco robots de mecanización soldadores o selladores 472 u otros tipos de robots. Debido a que la lanzadera 470 se desplaza perpendicular al flujo del sistema de material, los operadores pueden cargar partes desde tres lados del soporte y pueden acomodarse en el lado opuesto un mecanismo de corredera adicional 474 y robots manipuladores de material 476. El puesto de tarea 7 puede usarse con soldadores robotizados o manipuladores de material robotizados o una combinación de robots soldadores y manipuladores de material robotizados, según se describió previamente.

El puesto de tarea 8 (TS8), mostrado en la figura 71, es un puesto de tarea de soldadura por láser equipado para recibir una placa de utillaje muy grande (no mostrada) por medio de un lecho de rodillos 482. Esta placa de utillaje grande se denomina a menudo "palet" en el comercio. Aunque se muestran dos robots soldadores por láser 484, podrían usarse robots adicionales o incluso un solo robot con este puesto de tarea. Un equipo adicional que podría usarse con el puesto de tarea 8 según las necesidades de alguien que desee poner en práctica la presente invención podría incluir un sistema de visión por robot para seguir un robot láser, o una corredera de un séptimo eje para aumentar la envuelta de trabajo del robot.

El puesto de tarea 9 (TS9), mostrado en la figura 72, incluye un soporte de soldadura por presión 486 que permite realizar muchas soldaduras por puntos en un corto período de tiempo. Este tipo de soporte se ha usado durante muchos años en los talleres de carrocería de planta de ensamblaje de automóviles, pero sin la adición del sistema de placas de utillaje de la invención, y sin ser parte de una sistema de puestos de tarea estandarizados según la presente invención.

El puesto de tarea 10 (TS10), mostrado en la figura 73, es una representación esquemática de un puesto de tarea que puede incluir un ribeteador convencional, un remachador o un perforador. Puede usarse un manipulador de material robotizado con este puesto de tarea para retirar conjuntos y subconjuntos procesados.

El puesto de tarea 11 (TS11), mostrado en la figura 9, tiene dos placas de utillaje deslizantes 514 y múltiples robots. Las placas de utillaje 514 están montadas sobre una lanzadera de indexado común 515. Los robots incluyen cuatro robots 516 para soldar y tres robots 518, 519 y 520 montados sobre corredera para manipular material. Los robots 519 y 520 permiten que las piezas de trabajo se coloquen sobre una cualquiera de las placas de utillaje 514 dependiendo de la mezcla de partes que necesita el puesto de tarea 11. Debe observarse que las correderas para los robots 519 y 520 no son ni paralelas entre ellas ni perpendiculares al eje central de la lanzadera de indexado 515. Opcionalmente, los robots 515 pueden ser robots soldadores o podrían ser otros tipos de robots tales como unidades dispensadoras de sellado o adhesivo.

El puesto de tarea 11 proporciona un nivel muy alto de flexibilidad ya que la disposición divergente de las monturas de corredera para los robots manipuladores de material 519 y 520 permiten puestos alimentadores extensos y grandes (no mostrados) que pueden acomodar una gama muy amplia de partes y subconjuntos componentes. Esta flexibilidad es extremadamente útil junto con la capacidad de procesar partes múltiples con las placas de utillaje 514.

El puesto de tarea 12 (TS12), mostrado en la figura 74, que tiene medios para recibir un palet 525 sobre un lecho de rodillos 526, es una puesto de tarea de visión que contiene dispositivos de medición ópticos y soportes para realizar inspecciones usando cuatro robots 522 y unas cámaras 524 con equipo de calibración asociado. Opcionalmente, podría emplearse un menor o mayor número de cámaras y robots con este puesto de tarea.

El puesto de tarea 13 (TS13), mostrado en la figura 75, es un puesto de tarea de aplicación de sellador que tiene dos robots 506 que aplican adhesivo, sellador o masilla almacenados en unos depósitos 508. Aunque se ilustra en la figura 75 una placa de utillaje más grande 507, al igual que con otros puestos de tarea podrían emplearse para manipular las piezas de trabajo una placa de utillaje más pequeña o un palet grande. Si se usa un palet, el puesto de tarea 13 podría tener un lecho de rodillos para acomodar el sistema de palet.

El puesto de tarea 14 (TS14), mostrado en la figura 76, es un puesto de tarea de soldadura que incluye placas de utillaje de lanzadera doble (no mostradas) montadas sobre el mecanismo impulsor 504 de la lanzadera, y cuatro robots 498 montados sobre unos balcones 502 que permiten que aquéllos lleguen hasta abajo para operar sobre piezas de trabajo transportadas sobre las placas de utillaje a medida que éstas se mueven hacia delante y hacia atrás bajo los robots 498. Las placas de utillaje deslizantes proporcionan una capacidad de mezcla de modelos. En otras palabras, se pueden manipular distintos tipos de vehículos sin necesidad de cambiar el utillaje.

El puesto de tarea 15 (TS15), mostrado en la figura 77, es una puesto de tarea de soldadura usado para conjuntos grandes e incluye un lecho de rodillos 492 para acomodar un palet (no mostrado) y puede utilizar no sólo los seis robots ilustrados 494, sino también soldadores robotizados o robots de aplicación de sellado o adhesivo. Alternativamente, podría emplearse un menor número de robots de soldadura, bien en solitario o con robots de aplicación de adhesivo o sellante.

El puesto de tarea 16 (TS16), mostrado en la figura 78, es un armador de representación esquemática que se usa para unir un lado de una carrocería de vehículo a unos bajos de carrocería. En uso, los bajos de carrocería serían montados sobre un palet y llevados a un lecho de rodillos 550 que está incorporado en el puesto de tarea 16. Un soporte 552 de puerta se usa para emparejar el lado de una carrocería con los bajos de carrocería, mientras los bajos de carrocería están sobre el palet, para permitir la soldadura del lado de la carrocería y de los bajos de carrocería. Si se desea, el equipo del puesto de tarea 16 puede aumentarse con un balcón elevado que sujeta robots adicionales o una unidad de indexación y una puerta extra con la finalidad de acomodar otras configuraciones de carrocería.

El sistema de fabricación flexible también tiene puestos de tarea de transferencia para mover piezas de trabajo y subconjuntos entre diversas plantillas y estaciones de tarea operacionales. Un robot 555 (figura 133) proporciona un primer puesto de tarea de transferencia y transfiere entre cualesquiera de los puestos de tarea antes mencionados 1-16. Haciendo referencia a la figura 134, un segundo puesto de tarea de transferencia comprende un transportador superior e inferior 554, accionado por gravedad, que está soportado típicamente por unas perchas elevadas 556. Haciendo referencia a la figura 135, se proporciona un tercer puesto de tarea de transferencia mediante un transportador superior e inferior accionado eléctricamente 558 que está suspendido de los perchas elevadas 560. Se proporciona un cuarto puesto de tarea de transferencia mediante un monorraíl de pista cerrada 562 (figura 136). Se proporciona un quinto puesto de tarea de transferencia mediante un monorraíl expuesto 564 (figura 137, mostrado parcialmente). Se proporciona un sexto puesto de tarea de transferencia mediante un monorraíl electrificado 570 (figura 138). Se proporciona un séptimo puesto de tarea de transferencia mediante un sistema de transferencia de palets 572 (figura 139) que tiene un sistema de entrega de rodillos/cadena para subconjuntos más pesados. Se proporciona un octavo puesto de tarea de transferencia mediante una grúa de puente elevado 574 (figura 140). Se muestra en la figura 142 un palet 580 con una mesa giratoria.

Según se mencionó previamente, la línea de proceso está formada por una pluralidad de plantillas que se combinan según una alineación predeterminada para formar la línea de proceso. La línea de proceso puede hacerse flexible de múltiples maneras. En primer lugar, la línea de proceso puede hacerse flexible de modo que una primera serie de subconjuntos diferentes pueda fabricarse en la línea de proceso, siendo diferentes unos de otros. Estos subconjuntos diferentes pueden fabricarse simultáneamente debido a la presencia en la línea de proceso de presentadores de pieza de trabajo que tienen una placa de utillaje para cada subconjunto independiente. En casos raros en los que la línea de proceso está dedicada a un tipo de vehículo, toda la línea de proceso puede reequiparse rápidamente con utillaje cambiando las placas de utillaje apropiadas y reprogramando los operadores robotizados. Sin embargo, en la mayor parte de los casos, la flexibilidad se consigue principalmente teniendo presentadores de pieza de trabajo con placas de utillaje para todos los tipos de subconjuntos deseados.

Ejemplos de diferencias de vehículos son dos vehículos similares que tienen estructuras diferentes y diferencias diversas en componentes de carrocería, al tiempo que tienen dimensiones básicas similares. Otros ejemplos son una línea de proceso para una serie diferente de vehículos de pasajeros.

En algunos casos puede resultar deseable que la línea de proceso proporcione una porción de carrocería a dos líneas de ensamblaje independientes que difieren enormemente una de otra, tal como una línea de ensamblaje de coches de pasajeros y una línea de ensamblaje de vehículos tipo camión ligero. En otros casos, las plantas de ensamblaje diferentes pueden incluir una planta de ensamblaje de vehículos de tracción delantera y otra para vehículos de tracción trasera. Aún en otros casos, las plantas de ensamblaje pueden ser para un vehículo de pasajeros del tipo de carrocería única y para un vehículo de pasajeros del tipo de carrocería sobre bastidor.

Para minimizar los recursos requeridos, se hace una determinación acerca de qué puestos de tarea se requieren para formar un subconjunto dado.

La figura 61 proporciona una disposición de una plantilla 700 para producir un conjunto de puerta levadiza del vehículo. La puerta levadiza es un recinto de extremo trasero de un coche de cinco puertas. Un panel exterior es geoposicionado (sujeto y situado rígidamente) con refuerzos en una estación de tarea de soldadura 6 indicado con la posición 702. Desde el puesto de tarea 702, mediante un puesto de transferencia número uno (no se muestra la entrega robotizada), el panel exterior con su refuerzo soldado es enviado a un puesto de tarea de soldadura por puntos suplementario, posición 704. Desde el puesto de tarea 3, 704, por transferencia robotizada se entrega el panel exterior al puesto de tarea 3, 706, en donde se aplica sellante. Simultáneamente, el panel interior junto con el refuerzo se entrega a un puesto de tarea 6, 712, de geoposicionamiento, en donde se realizan soldaduras que fijan la posición del panel interior y sus refuerzos. El panel interior se entrega entonces a dos puestos de tarea de soldadura suplementarios 3, 714 y 716.

En un puesto de tarea de soldadura 10, 718, de geoposicionamiento se empareja el panel interior con el panel exterior. Después del puesto de tarea 10 de soldadura se entregan los paneles emparejados a dos puestos de tarea de soldadura suplementarios 10, 720 y 722. Mediante transferencia robotizada, el conjunto de puerta levadiza se entrega entonces a un puesto de tarea de ribeteado 10, 724, en el que se ribetea el panel exterior sobre el panel interior. El conjunto de puerta levadiza se entrega entonces a una línea de almacenamiento 726 con seis conjuntos de puerta levadiza en cola. La línea de almacenamiento actúa como un depósito intermedio. La línea de almacenamiento se denomina en ocasiones desacoplador.

El conjunto de puerta levadiza se transfiere entonces robotizadamente desde un puesto de almacenamiento 726 hasta un puesto de tarea 10, 730, el cual aplica sellante. El conjunto de puerta levadiza se transfiere entonces robóticamente a un puesto de tarea 3, 732, en donde se aplica sellante adicional.

El conjunto de puerta levadiza se transfiere entonces a un puesto de tarea 3, 734, en el que porciones del sellante se curan por inducción. El conjunto de puerta levadiza se transfiere entonces a otro puesto de tarea 3, 736, en el que se produce un curado secundario por inducción. El conjunto de puerta levadiza se prepara entonces para enviarlo al recinto de la línea de entrega principal, mostrada en la figura 145.

Según se mencionó previamente, la plantilla 700 de conjuntos de puerta levadiza tiene dos puestos de tarea de resoldadura por puntos 10 indicados como posición 720 y 722. La tasa de alimentación máxima del conjunto de puerta levadiza es aproximadamente de 40 conjuntos de puerta levadiza por hora. Si se desea, se puede eliminar el puesto de tarea de resoldadura por puntos 722 y puede aumentarse el número de soldaduras finalizadas en el puesto de tarea de soldadura de geoposicionamiento 10, 718, junto con un número aumentado de soldaduras en el puesto de tarea de resoldadura por puntos 10, 720. Se establecerá una tercera tasa de alimentación de treinta conjuntos de puerta levadiza.

Si es aceptable una tasa de finalización de treinta conjuntos de puerta levadiza por hora, pueden materializarse opciones de flexibilidad adicionales. El puesto de tarea 10, 720, puede dedicarse a un primer subconjunto que se utiliza para vehículos de tipo carrocería sobre bastidor (tales como un coche de pasajeros de tracción trasera 742, figura 152) y el puesto de tarea 10, 722 puede ser un puesto de tarea dedicado para vehículos de coche de pasajeros de tipo bastidor con una sola carrocería (como un vehículo de tracción delantera 744, figura 151).

Los conjuntos de puertas levadizas en sus pases iniciales de diseño serán estampados con agujeros de modo que el utillaje anterior al puesto de tarea de geoposicionamiento de soldadura 10, 718, e incluyendo éste, puede ser común para ambos tipos de carrocerías de vehículo de pasajeros. Después de esto, las diferencias entre los conjuntos de puerta levadiza serán acomodadas en los puestos de tarea 724, 730, 732, 734 y 736.

Las plantillas de subconjuntos mostradas en las figuras 10-18 son específicas para conjuntos de carrocería de coche. Las plantillas de subconjuntos mostradas en las figuras 19-37 son específicas para conjuntos de carrocería de camión. Las plantillas de subconjuntos mostradas en las figuras 37-52 son comunes a carrocerías de coche y de camión. Al combinar las plantillas de una manera predeterminada, se proporciona la línea de proceso, según se muestra en las figuras 143-145 y 146-149, para los coches y camiones materialmente diferentes, dando como resultado una carrocería de vehículo que se entrega al taller de pintura.

Haciendo referencia a las figuras 79-87, el sistema de fabricación flexible de la presente invención tiene un primer juego de plantillas derivadas de un grupo de puestos de tarea estandarizados para fabricar subconjuntos de una porción de un primer tipo de vehículo. De igual manera, las figuras 97-105 proporcionan plantillas extraídas de un grupo definido de puestos de tarea usados para formar una línea de proceso para ciertos subconjuntos de un segundo tipo de vehículo que difiere materialmente del primer tipo de vehículo. Debe apuntarse que los subconjuntos de la figura 1 no son únicamente para un primer tipo de vehículo, que en el ejemplo es un coche de pasajeros, sino que pueden ser para una familia de coches de pasajeros. De igual manera, las plantillas indicadas en las figuras 88-106 son para una familia de vehículos de camión 831 (figura 150).

Las figuras 107-132 son un listado de plantillas que se ha decidido que sean comunes para una línea de proceso de fabricación de coches y de producción de camiones. Al diseñar una línea de proceso, si es deseable producir coches, las plantillas de las figuras 79-87 serán combinadas para formar la línea de proceso. Si es deseable producir camiones, las plantillas de las figuras 89-106 se combinarán para producir la línea de proceso. Tanto las plantillas que son específicas para coches como las plantillas que son específicas para camiones se combinarán con las plantillas de las figuras 107-132 que son comunes a ambos juegos de conjuntos si es deseable que la línea de proceso produzca ambos tipos de carrocería de vehículo. En algunos casos, puede reservarse un espacio en una plantilla para modelos futuros.

Según se mencionó previamente, aunque los juegos de conjuntos de vehículo se han explicado en una situación de coches de pasajeros y camiones, en otros casos las familias de vehículos diferirán en que una familia será de tracción trasera y la otra familia será de tracción delantera. Otra variación es para vehículos que tienen una construcción de carrocería única y vehículos que tienen una construcción del tipo de carrocería montada sobre bastidor.

Por tanto, en resumen, la presente invención proporciona un método para diseñar una línea de proceso para fabricar un conjunto a base de una pluralidad de subconjuntos generados a partir de diversas piezas de trabajo. El método de la presente invención incluye una etapa de proporcionar una pluralidad de puestos de tarea estandarizados. Se hace una determinación sobre al menos unas plantillas primera y segunda. Cada plantilla comprende un grupo definido de puestos de tarea para producir un subconjunto. Se realiza una combinación de plantillas que incluye al menos las plantillas primera y segunda en una alineación predeterminada a fin de formar la línea de producción para fabricar el conjunto.

La presente invención proporciona una ventaja consistente en que los costes de diseño se reducen significativamente debido a la estandarización de los puestos de tarea.

Aunque se han mostrado diversas realizaciones de la presente invención en la aplicación de una línea de proceso para carrocerías de vehículos automóviles, será evidente para los versados en la técnica que podrían realizarse diversas modificaciones y cambios en las realizaciones mostradas y descritas sin apartarse del alcance de la invención.

Claims (11)

1. Un método para diseñar una línea de proceso flexible capaz de producir al menos dos conjuntos diferentes uno de otro a base de una pluralidad de subconjuntos generados a partir de diversas piezas de trabajo, caracterizado porque el método comprende proporcionar una pluralidad de puestos de tarea estandarizados (TS1 a TS16), determinar al menos unas plantillas primera y segunda, comprendiendo cada plantilla un grupo predefinido de puestos de tarea para producir un subconjunto, siendo único cada uno de los puestos de tarea de un grupo predefinido respecto de todos los demás puestos de tarea del grupo predefinido, y al menos uno de los puestos de tarea tiene un presentador (50) de pieza de trabajo con placas de utillaje (7) para fijar al menos una primera pieza de trabajo y una segunda pieza de trabajo que difiere de la primera pieza de trabajo, y al menos uno de los puestos de tarea es capaz de cambiar del utillaje utilizado para operar sobre una primera pieza de trabajo del conjunto al utillaje empleado para operar sobre una segunda pieza de trabajo del conjunto, disponer los puestos de tarea según un orden predeterminado y combinar al menos dichas plantilla primera y segunda en una alineación predeterminada a fin de formar dicha línea de proceso para fabricar dicho conjunto.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que método comprende además los pasos de determinar una pluralidad de puestos de transferencia para mover partes del conjunto entre los puestos de tarea, determinar una pluralidad de puestos de transferencia para mover partes del conjunto entre las plantillas, determinar un lugar de colocación de un puesto de almacenamiento entre puestos de tarea y determinar un lugar de colocación de un puesto de almacenamiento entre plantillas de la línea de proceso.

3. Un método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el método es un método para fabricar un conjunto de carrocería de vehículo automóvil a base de una pluralidad de subconjuntos generados a partir de diversas piezas de trabajo y al menos uno de los puestos de tarea incluye un presentador (50) de pieza de trabajo para fijar una pieza de trabajo de un subconjunto de vehículo, incluyendo el presentador (50) de pieza de trabajo una plataforma (60) y una placa de utillaje (7) conectada retirablemente a la plataforma (60), incluyendo la placa de utillaje (7) un cuerpo plano (10) para soportar herramientas (32, 34) de fijación que sujetan la pieza de trabajo, e incluyendo un mecanismo conector para permitir que el cuerpo plano (10) sea conectado retirablemente a la plataforma (60), y teniendo la placa de utillaje (7) un talón (70, 72, 74) de sistema de apoyo de tres ejes que sitúa el cuerpo plano (10) con respecto a la plataforma (60) de una manera repetible, y en el que el puesto de tarea une al menos unas piezas de trabajo primera y segunda una con otra.

4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el paso de proporcionar una pluralidad de puestos de tarea estandarizados incluye además el paso de proporcionar un número limitado de puestos estandarizados, comprendiendo al menos uno de los puestos estandarizados al menos un presentador (50) de pieza de trabajo con al menos una placa de utillaje (7) conectada retirablemente al presentador de pieza de trabajo.

5. Un método según la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en el que el método comprende además el paso de disponer una pluralidad de placas de utillaje en el presentador de pieza de trabajo.

6. Un sistema de fabricación para construir un conjunto a partir de una pluralidad de piezas de trabajo, caracterizado porque el sistema comprende una pluralidad de plantillas dispuestas según una secuencia definida de tal manera que se forma una porción del conjunto en cada plantilla, estando formada cada plantilla por un grupo de puestos de tarea estandarizados (TS1 a TS16), siendo único cada uno de los puestos de tarea (TS1 a TS16) del grupo respecto de todos los demás puestos de tarea (TS1 a TS16) del grupo y estando alineado cada uno de los puestos de tarea (TS1 a TS16) según un orden predeterminado a fin de formar una línea de proceso para fabricar el conjunto, teniendo cada puesto de tarea estandarizado (TS1 a TS16) un presentador de pieza de trabajo que soporta la pieza de trabajo según una orientación espacial predefinida y una herramienta de procesamiento para realizar una operación sobre la pieza de trabajo.

7. Un sistema según la reivindicación 6, en el que existen dieciséis puestos de tarea únicos (TS1 a TS16).

8. Un sistema según la reivindicación 7, en el que los dieciséis puestos de tarea comprenden un primer puesto de tarea (TS1) en el que el presentador de pieza de trabajo incluye un soporte de tablero de mesa que tiene una plataforma de inclinación (402) y la herramienta de procesamiento se selecciona de un grupo que comprende un soldador (436) y unas pinzas, un segundo puesto de tarea (TS2) en el que el presentador de pieza de trabajo estandarizado incluye un manipulador hexápodo que tiene seis tornillos (409) de bolas controlados por ordenador eléctricamente accionados y la herramienta de procesamiento se selecciona de un grupo que comprende un soldador (418) de pedestal, una unidad dispensadora de sellante y una pistola de soldar por proyección, un tercer puesto de tarea (TS3) en el que el presentador de pieza de trabajo es un robot (424) para posicionar una pieza de trabajo y la herramienta de procesamiento se selecciona de entre un grupo que comprende un soldador de pedestal, una unidad dispensadora de sellante y una pistola de soldar por proyección, un cuarto puesto de tarea (TS4) es un puesto de tarea doble que tiene una corredera de un séptimo eje para aumentar la envolvente de trabajo de un robot (432) y la herramienta de procesamiento es una pistola de soldar, un quinto puesto de tarea (TS5) en el que el presentador de pieza de trabajo incluye un soporte (442) de muñón de caras múltiples destinado a girar alrededor de un eje horizontal y que tiene una pluralidad de soportes (444) para recibir una pluralidad de piezas de trabajo y la herramienta de procesamiento se selecciona de un grupo que comprende un robot de soldar y un aplicador de sellante, un sexto puesto de tarea (TS6) en el que el presentador de pieza de trabajo estandarizado incluye un soporte de mesa giratoria (460) de caras múltiples destinado a girar alrededor de un eje vertical y que tiene una pluralidad de soportes (450) para una pluralidad de piezas de trabajo y la herramienta de procesamiento es un soldador robótico (464), un séptimo puesto de tarea (TS7) en el que el presentador de pieza de trabajo incluye una lanzadera indexadora (470) que tiene al menos dos soportes (468) controlados de manera independiente para al menos dos piezas de trabajo y la herramienta de procesamiento se selecciona de un grupo que consta de un robot soldador, un robot de mecanización (472), y un robot de sellado, un octavo puesto de tarea (TS8) en el que el presentador de pieza de trabajo incluye un lecho de rodillos (482) para soportar un palet que lleva un soporte para una pieza de trabajo y la herramienta de procesamiento estandarizada es un robot soldador por láser (484), un noveno puesto de tarea (TS9) en el que el presentador de pieza de trabajo incluye un soporte soldador de prensa (486), un décimo puesto de tarea (TS10) en el que el presentador de pieza de trabajo es un manipulador robotizado y la herramienta de procesamiento se selecciona de un grupo que consta de una herramienta de ribeteado, una herramienta de remachado y una herramienta de perforación, un undécimo puesto de tarea (TS11) en el que el presentador de pieza de trabajo incluye una lanzadera indexadora (515) y una placa de utillaje deslizante (514) dispuesta sobre la lanzadera indexadora (515) y la herramienta de procesamiento se selecciona de un grupo que consta de un robot soldador, un robot de manipulación de material, un dispensador de sellante y un dispensador de adhesivo, un duodécimo puesto de tarea (TS12) en el que el presentador de pieza de trabajo incluye un palet (525) que es recibido sobre un lecho de rodillos (526) y la herramienta de procesamiento es un dispositivo de medición óptico, un decimotercer puesto de tarea (TS13) que es un puesto de tarea de aplicación de sellante en el que el presentador de pieza de trabajo incluye un palet que es recibido sobre un lecho de rodillos y la herramienta de procesamiento se selecciona de entre un grupo que consta de un dispensador de sellante, un dispensador de masilla y un dispensador de adhesivo, un decimocuarto puesto de tarea (TS14) que es un puesto de soldar en el que el presentador de pieza de trabajo incluye unas placas de utillaje con doble movimiento de vaivén montadas en un accionamiento de lanzadera (504), un decimoquinto puesto de tarea (TS15) en el que el presentador de pieza de trabajo incluye un palet que es recibido sobre un lecho de rodillos (492) y la herramienta de procesamiento estandarizada es un robot de soldar, un robot sellador o un robot de aplicación de adhesivo, y un decimosexto puesto de tarea (TS16) es un armador para unir un lado de una carrocería de vehículo a unos bajos de carrocería y el presentador de pieza de trabajo es un palet sobre un lecho de rodillos (550).

9. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el sistema comprende además un puesto de almacenamiento destinado a acoplar al menos dos puestos de tarea estandarizados (TS1 a TS16).

10. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que el sistema comprende además un puesto de transferencia (555) destinado a mover el conjunto entre al menos dos puestos de tarea estandarizados (TS1 a TS16).

11. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, en el que el conjunto es un vehículo automóvil.