ES2557734T3 - Celda de producción flexible - Google Patents

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ES2557734T3 ES12709504.0T ES12709504T ES2557734T3 ES 2557734 T3 ES2557734 T3 ES 2557734T3 ES 12709504 T ES12709504 T ES 12709504T ES 2557734 T3 ES2557734 T3 ES 2557734T3
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Manfred Schupp
Karl-Heinz THULLNER
Egon HUEFTLE
Fritz KLENK
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Abstract

Celda de fabricación flexible para la producción de componentes formados que tiene varios niveles de producción, que están equipados con varias instalaciones de producción, las instalaciones de producción de los niveles de producción son intercambiables y cada nivel de producción representa un nivel funcional separado, cuya función es el resultado de las instalaciones de producción activadas de este nivel de producción y un primer nivel de fabricación comprende toda la técnica de procesamiento, mientras que en un nivel de producción adicional separado se proporciona la tecnología de retención específica y en un nivel de producción dispuesto entre estos dos niveles funcionales se proporciona un nivel funcional con una manipulación robótica y en la que se proporciona un controlador subordinado para toda la celda de fabricación, que controla las funciones de los diferentes niveles y su interacción.

Description

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Celda de produccion flexible
La invencion se refiere a una celda de produccion flexible para la produccion de componentes formados, en particular, realizados en metal, preferiblemente como disenos de peso ligero para la construccion de carrocerfas, entre otras cosas.
En general, se entiende que una celda de produccion flexible es una maquina procesadora que, en base a un control CNC, posiciona las piezas de trabajo para su procesamiento parcial o completo. Las herramientas son cambiadas automaticamente, si es necesario. La celda de produccion puede consistir en realidad en tres componentes, es decir, un sistema de procesamiento, un sistema de flujo de material y un sistema de informacion. Hasta ahora, es caracterfstico de una celda de produccion flexible que las piezas de trabajo sean procesadas solamente en una maquina y que las piezas de trabajo pasen de manera totalmente automatica desde el almacenamiento de piezas de trabajo a la maquina en base al sistema de flujo de materiales. Si se combinan entre si multiples celdas de produccion flexibles, esto se conoce como un sistema de produccion flexible.
En el presente caso, la celda de produccion flexible es usada para producir cualquier componente formado. Esto puede implicar, por ejemplo, la produccion de piezas formadas para carrocerfas de vehfculos. Por medio de dichas celdas de produccion flexibles, es posible producir paneles interiores, puertas traseras, parachoques, etc., de vehfculos de motor. Los componentes pueden consistir en acero, o dentro del alcance de la construccion de peso ligero, de aluminio. Esto puede implicar tanto piezas para la produccion en serie como piezas de repuesto.
Las aplicaciones practicas conocidas de la tecnica anterior se refieren a celdas de produccion que estan configuradas para producir componentes formados especfficos y son operadas en consecuencia. Los cambios de herramienta son diffciles y requieren mucho tiempo. Es casi imposible producir pequenos lotes con dichas celdas de produccion, especfficamente debido a la insuficiente flexibilidad en lo referente a diferentes partes formadas. En cualquier caso, el gasto en herramientas es sustancial.
El documento DE 10 2009 031 018 A1 describe un sistema de procesamiento modular y un procedimiento para el montaje, la produccion, el procesamiento y el analisis. El documento define celdas de produccion flexibles con la ayuda de niveles de produccion y arreglos funcionales, que estan dispuestos en orden geografico.
Por lo tanto, el objeto de la presente invencion es indicar una celda de produccion flexible, definidora de categorfa, en la cual, en particular, pueden producirse tambien pequenas series de componentes formados. En particular, la celda de produccion tambien debe ser adecuada para producir piezas de repuesto para la construccion de carrocerfas. El cambio de herramientas debe realizarse tan facil y rapidamente como sea posible con un requisito mfnimo de personal. En general, se desea una gran flexibilidad con cantidades muy variadas. El problema anterior se resuelve mediante las caracterfsticas de la reivindicacion 1. Segun esta, una celda de produccion definidora de categorfa, flexible, incluye varios niveles de produccion equipados con diversas instalaciones de produccion. Para definir todo el proceso de produccion para un componente formado especffico, las instalaciones de produccion de los niveles de produccion son intercambiables, cuya funcion es el resultado de las instalaciones de produccion activadas de este nivel de produccion y en el que se proporciona un sistema de control de nivel superior para toda la celda de produccion.
En este punto, cabe senalar que la expresion "instalacion de produccion" debe entenderse en su sentido mas amplio. Por lo tanto, esto no incluye simplemente tecnologfa de procesamiento junto con tecnologfa de retencion, sino tambien zonas de manipulacion, de seguridad y areas de almacenamiento. Esto se describira mas detalladamente mas adelante.
Segun la presente invencion, se ha reconocido que para promover la flexibilidad es una ventaja que varios niveles de produccion esten equipados con diferentes instalaciones de produccion, donde es posible intercambiar las instalaciones de produccion en los niveles respectivos. La funcion es el resultado de los equipos en cada nivel, es decir, de las instalaciones de produccion que han sido activadas respectivamente en ese nivel. El sistema de control de nivel superior no solo controla la funcion real de las instalaciones de produccion respectivas y, por lo tanto, los niveles de produccion respectivos, sino tambien el intercambio o el cambio de herramientas en los niveles de produccion. Por lo tanto, es posible una operacion completamente automatica de una celda de produccion flexible definida de esta manera.
De manera ventajosa, cualquier numero opcional, incluyendo diferentes niveles de produccion con instalaciones de produccion identicas o diferentes, pueden interconectarse o combinarse entre sf, dependiendo de los componentes formados a producir. Son posibles adaptaciones opcionales. Tambien es concebible que los niveles de produccion puedan intercambiarse entre sf y/o puedan estar opcionalmente interconectados de manera similar segun el componente formado a producir. Esto asegura una flexibilidad optima de la celda de produccion.
Ademas, es ventajoso que las instalaciones de produccion de los niveles de produccion individuales sean
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intercambiadas por medio de medios auxiliares, preferiblemente carretillas elevadoras. Pueden usarse manipuladores o robots opcionales.
De manera particularmente ventajosa, las instalaciones de produccion pueden intercambiarse de manera automatica, preferiblemente controlada por medio del sistema de control de nivel superior. Una vez mas, esto favorece el funcionamiento automatico.
Tal como se ha indicado ya anteriormente, pueden proporcionarse varios niveles de produccion, en los que los componentes estandar formados requieren la provision de tres a seis niveles de produccion, preferiblemente cinco niveles de produccion.
Si se proporcionan cinco o seis niveles de produccion, estos pueden equiparse o definirse funcionalmente como sigue:
Un primer nivel puede incluir la tecnologfa de procesamiento y unidades de supervision para la tecnologfa de procesamiento. La tecnologfa de procesamiento puede implicar la union, por ejemplo mediante soldadura por puntos, remachado, remachado, pegado, estampado, engatillado con rodillo, etc. Se proporciona tambien la manipulacion de los componentes formados. Ademas, el primer nivel puede incluir la supervision mediante camaras u otro equipo auxiliar, especfficamente para ejecutar el proceso de produccion, por un lado, y para supervisarlo, por otro lado.
Pueden proporcionarse rangos de manipulacion y de desplazamiento roboticos en un segundo nivel, con el fin de manipular y transportar especfficamente los componentes formados producidos en el primer nivel.
El tercer nivel puede incluir tecnologfas de retencion especfficas. Mas precisamente, esto implica tecnologfa de retencion especffica de los componentes respectivos o piezas formadas, en el que la tecnologfa de retencion es cambiada durante un cambio de tipo y es almacenada en zonas de almacenamiento especiales, por ejemplo en el quinto nivel. La produccion se realiza normalmente en lotes. El proceso de utillaje sigue a continuacion.
En el cuarto nivel, puede proporcionarse equipo de seguridad general. Esto incluye vallas de seguridad, puertas enrollables, escaneres, etc. Cualquier disposicion para promover la seguridad puede ser integrada aquf.
El quinto nivel es usado para proporcionar zonas de almacenamiento o espacio de almacenamiento, en particular para el almacenamiento intermedio. Aquf, los dispositivos especfficos de componentes son colocados normalmente en el almacenamiento intermedio.
Opcionalmente, puede proporcionarse el sexto nivel y al mismo tiempo puede definirse una zona de cambio automatizado. Esta zona de cambio puede ser automatizada para la tecnologfa de retencion especffica, segun la cual los respectivos dispositivos o instalaciones de produccion son intercambiados con sistemas de transporte automatizados. Esto puede minimizar el despliegue de operadores y carretillas elevadoras.
En este punto, cabe senalar una vez mas que la celda de produccion flexible esta equipada con un sistema de control total de nivel superior. Este sistema de control total controla toda la instalacion, es decir, la funcion de los niveles individuales y su interaccion.
Ademas, la celda de produccion flexible tiene la enorme ventaja de que puede estar equipada con los componentes de equipo usados como instalaciones de produccion en los respectivos niveles de produccion, de manera que es posible, en base a una produccion originalmente rfgida, usar los componentes del equipo de aquellos niveles de produccion para configurar la celda de produccion flexible. Esto es excepcionalmente beneficioso con respecto al coste de dicha una celda de produccion.
Hay diversas opciones para configurar y desarrollar, de manera ventajosa, la ensenanza de la presente invencion. Con este proposito, se hace referencia a las reivindicaciones subordinadas de la reivindicacion 1, por un lado, y a la posterior explicacion de una realizacion preferida de la presente invencion con la ayuda del dibujo, por otro lado. En conjuncion con la explicacion de la realizacion preferida de la presente invencion con la ayuda del dibujo, se describen tambien, en general, realizaciones y mejoras de la ensenanza.
Los dibujos muestran:
La Fig. 1 es una vista esquematica de la estructura basica y la interaccion de una realizacion de una celda de produccion flexible segun la presente invencion con un total de cinco niveles de produccion, y
La Fig. 2 es una vista esquematica de la estructura basica y la interaccion de una segunda realizacion de una celda de produccion flexible segun la presente invencion con un total de seis niveles de produccion.
Segun la representacion en la Fig. 1, el primer nivel de produccion, nivel 1, incluye la tecnologfa de procesamiento, por ejemplo, la tecnologfa de soldadura o union.
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En el segundo nivel, el nivel 2, se proporcionan robots para manipular los componentes formados.
El tercer nivel de produccion, el nivel 3, incluye una tecnologfa de retencion especffica para los componentes formados, en la que se proporciona un cambio especffico de componente. En cada caso, los respectivos componentes formados estan armonizados.
El cuarto nivel, el nivel 4, rodea simbolicamente los tres primeros niveles de produccion, y debe entenderse como una zona de seguridad en forma de vallas, cerramientos, etc.
Un quinto nivel de produccion, el nivel 5, incluye las zonas de almacenamiento para los dispositivos especfficos de componentes, por ejemplo, para la tecnologfa de retencion a ser sustituida o a ser cargada.
La interconexion de multiples celdas de produccion segun las explicaciones anteriores es posible.
La Fig. 2 muestra una realizacion adicional de una celda de produccion flexible, en la que se proporcionan un total de seis niveles de produccion. Como un complemento a los niveles de produccion descritos en la Fig. 1, se proporciona aquf un sexto nivel de produccion, el nivel 6, que incluye una zona de cambio automatizada para la tecnologfa de retencion especffica del tercer nivel de produccion. Por ultimo, el sexto nivel de produccion puede servir para la transferencia de la tecnologfa de retencion desde el nivel 3 de produccion a las zonas de almacenamiento del nivel 5 de produccion, y viceversa. Al proporcionar el nivel 6, es posible un cambio automatizado para producir otros componentes formados, por ejemplo un cambio desde una puerta de vehfculo de motor a una puerta trasera de un vehfculo de motor.
Segun la presente invencion, las celdas de produccion flexibles segun las explicaciones anteriores son adecuadas tanto para la produccion de componentes de serie como para la produccion de piezas de recambio.
De manera ventajosa, en una celda de produccion son posibles varios procesos, por ejemplo soldadura por puntos, union, remachado, manipulacion de componentes, acoplamiento, engatillado con rodillo, gelatinizacion, etc. Pueden realizarse diferentes fases de expansion.
Ademas, es posible integrar los denominados componentes reutilizados y elementos opcionales de ingenierfa de sistemas.
El funcionamiento de la celda de produccion flexible segun la presente invencion requiere solamente un mfnimo de personal. Pueden conseguirse tiempos de produccion extremadamente cortos con bajos inventarios. Es factible una alta utilizacion de los recursos. La celda de produccion flexible segun la presente invencion proporciona un alto grado de flexibilidad con relacion a diferentes geometrfas de componentes y cantidades diferentes.
Otra ventaja son los cortos perfodos de cambio de herramienta. Debido a la flexibilidad, la celda de produccion flexible descrita en la presente memoria, en particular con relacion al nivel de la tecnologfa de procesamiento, es adecuada para aluminio y acero. En este sentido, la celda de produccion puede estar equipada opcionalmente de cualquier manera.
El sistema de control de nivel superior asume un papel muy especial, debido al control centralizado de todos los niveles de produccion, ademas del flujo de material. El cambio automatizado de la tecnologfa de retencion especffica es controlado tambien desde un punto central, de manera que el cambio de herramienta automatico pueda ser realizado lo mas rapidamente posible
Con respecto a realizaciones ventajosas adicionales del dispositivo segun la presente invencion, con el proposito de evitar repeticiones, se hace referencia a la parte general de la especificacion, asf como a las reivindicaciones adjuntas.
Por ultimo, debe senalarse expresamente que las realizaciones descritas anteriormente del dispositivo segun la presente invencion sirven meramente para describir la ensenanza reivindicada, pero esta no esta limitada a estas realizaciones.

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Celda de fabricacion flexible para la produccion de componentes formados que tiene varios niveles de produccion, que estan equipados con varias instalaciones de produccion, las instalaciones de produccion de los niveles de produccion son intercambiables y cada nivel de produccion representa un nivel funcional separado, cuya funcion es el resultado de las instalaciones de produccion activadas de este nivel de produccion y un primer nivel de fabricacion comprende toda la tecnica de procesamiento, mientras que en un nivel de produccion adicional separado se proporciona la tecnologfa de retencion especffica y en un nivel de produccion dispuesto entre estos dos niveles funcionales se proporciona un nivel funcional con una manipulacion robotica y en la que se proporciona un controlador subordinado para toda la celda de fabricacion, que controla las funciones de los diferentes niveles y su interaccion.
  2. 2. Celda de fabricacion segun la reivindicacion 1, caracterizada por que cualquier numero de niveles de produccion con las mismas o diferentes instalaciones de produccion estan conectados o pueden combinarse de manera conectada.
  3. 3. Celda de fabricacion segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada por que los niveles de produccion son intercambiables y/o conectables entre si.
  4. 4. Celda de fabricacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que las instalaciones de produccion de los niveles de produccion son intercambiables por medio de elementos auxiliares, preferiblemente por medio de una carretilla elevadora.
  5. 5. Celda de fabricacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que las instalaciones de produccion son intercambiables automaticamente.
  6. 6. Celda de fabricacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que se proporcionan de 3 a 7 niveles de produccion, preferiblemente 5 o 6 niveles de produccion.
  7. 7. Celda de fabricacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que un primer nivel incluye la tecnica de procesamiento y unidades de supervision para la tecnica de procesamiento.
  8. 8. Celda de fabricacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que un segundo nivel incluye las regiones de manipulacion y de movimiento del robot.
  9. 9. Celda de fabricacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por que un tercer nivel incluye tecnicas de retencion especfficas para los componentes.
  10. 10. Celda de fabricacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que un cuarto nivel incluye dispositivos de seguridad generales.
  11. 11. Celda de fabricacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por que un quinto nivel incluye zonas de almacenamiento o espacio de almacenamiento para un almacenamiento temporal.
  12. 12. Celda de fabricacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por que un sexto plano comprende preferiblemente una zona de cambio para cambiar automaticamente la tecnologfa de retencion especffica, en particular, los sistemas de transporte automatizados.
  13. 13. Celda de fabricacion segun una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada por que los niveles de produccion estan equipados, al menos parcialmente, con equipo de fabricacion usado en conceptos de fabricacion dispuestos anteriormente de manera fija.
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