IT201800004759A1 - Linea di assemblaggio di sottoinsiemi di carrozzeria di autoveicoli - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“LINEA DI ASSEMBLAGGIO DI SOTTOINSIEMI DI CARROZZERIA DI AUTOVEICOLI”

La presente invenzione è relativa ad una linea di assemblaggio di sottoinsiemi di carrozzeria di autoveicoli, quali porte, fiancate, pavimenti, ecc..

E’ noto assemblare i sottoinsiemi di carrozzeria di autoveicoli per mezzo di una serie di operazioni (prevalentemente di saldatura) effettuate in stazioni di lavoro (3) successive lungo una linea di produzione.

In particolare, con riferimento ad una specifica stazione, il sottoinsieme in corso di assemblaggio viene alimentato tramite un primo robot manipolatore che lo preleva dalla stazione precedente, sottoposto alla(e) operazione(i) previste tramite una pluralità di robot di lavoro, ad esempio di saldatura, e rimosso dalla stazione per mezzo di un secondo robot manipolatore, che lo alimenta alla stazione successiva.

Poiché l’impiego di linee dedicate per ciascun sottoinsieme comporterebbe l’impiego di un numero elevato di linee, con i costi e gli ingombri che ne derivano, la tendenza attuale delle case automobilistiche è quella di utilizzare linee di assemblaggio flessibili, in grado di assemblare un certo numero di modelli diversi (normalmente fino a quattro) con una successione qualsiasi (“random mix”). Linee di questo tipo sono note ad esempio da WO 2017/109557 A1. Tali linee di assemblaggio consentono la produzione di veicoli “on demand”.

Benché le linee flessibili risolvano i problemi sopra evidenziati delle linee di assemblaggio dedicate, non sono prive di inconvenienti.

In particolare, tali linee richiedono grandi macchinari (giostre girevoli, slitte, ecc.) per la riconfigurazione delle attrezzature nelle varie stazioni, e sono pertanto molto complesse, costose e ingombranti.

L’elevata complessità comporta un’incidenza relativamente elevata di guasti e conseguenti arresti di produzione.

Una ulteriore conseguenza diretta della complessità della linea è quella di richiedere un investimento iniziale molto elevato al momento dell’installazione della linea stessa, a prescindere dal numero di modelli inizialmente prodotti. Pertanto, nel caso in cui, come normalmente avviene, la linea sia inizialmente utilizzata per la produzione di un solo modello, il costo di produzione di tale modello risulta penalizzato.

Un altro problema connesso con le linee note è l’utilizzo non efficiente della manodopera. Infatti, essendo le operazioni di lavoro nelle stazioni della linea completamente automatiche, gli operatori sono addetti all’esecuzione di operazioni manuali ausiliarie, quali ad esempio il caricamento dei pezzi in una stazione. Tali operazioni durano solo una frazione del tempo-ciclo, per cui gli operatori sono inattivi per la restante parte del tempociclo nell’attesa che le operazioni automatiche vengano completate.

Ulteriore problema delle linee note è la perdita di produzione dovuta ai lunghi arresti necessari per l’introduzione dei modelli successivi.

Scopo della presente invenzione è la realizzazione di una linea di assemblaggio di sottoinsiemi di carrozzeria di autoveicoli, la quale risolva i problemi delle linee note sopra descritti.

Il suddetto scopo è raggiunto da una linea secondo la rivendicazione 1.

L’impiego di veicoli a guida automatica (AGV) per la sostituzione degli attrezzi specifici di supporto consente di evitare l’impiego di attrezzature complesse e costose, limitando al minimo l’investimento per le attrezzature dedicate ad un singolo modello e le probabilità di guasti.

Inoltre, secondo una forma di attuazione preferita dell’invenzione, l’impiego di un’area logistica associata alla linea e nella quale si svolgono tutte le operazioni manuali ausiliarie consente di saturare in modo completo il tempo degli operatori.

Per una migliore comprensione della presente invenzione, viene descritta nel seguito una forma preferita di attuazione, a titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati nei quali:

la figura 1 è una vista schematica parziale dall’alto di una linea di produzione secondo l’invenzione;

la figura 2 è una vista prospettica dall’alto di una stazione di lavoro della linea di figura 1;

la figura 3 è una vista in elevazione laterale della stazione di figura 2;

la figura 4 è una vista prospettica dall’alto di un attrezzo di supporto e bloccaggio di un sottoinsieme di carrozzeria in una stazione della linea;

la figura 5 è una vista prospettica esplosa dell’attrezzo di figura 4;

le figure 6, 7, 8, 9 e 10 sono schemi illustranti fasi di centraggio e posizionamento dell’attrezzo di figura 5; la figura 11 è una vista schematica prospettica dall’alto di un’area logistica della linea di figura 1; e la figura 12 è una vista schematica prospettica dall’alto di un’area di caricamento manuale dei pezzi;

le figure 13 e 14 sono viste prospettiche, rispettivamente dall’alto e dal basso, di un primo tipo veicolo a guida automatica utilizzato nella linea dell’invenzione;

le figure 15 e 16 sono viste rispettivamente in pianta dall’alto ed in elevazione laterale di un basamento di un attrezzo di supporto e contatto e di un veicolo a guida automatica ad esso associato;

la figura 17 è una vista in elevazione corrispondente a quella di figura 16, in una diversa condizione operativa;

la figura 18 illustra schematicamente una sequenza di operazioni per il cambio di modello in una stazione di lavoro della linea;

la figura 19 illustra un particolare di una stazione di caricamento della linea;

le figure 20 e 21 sono viste prospettiche, rispettivamente dall’alto e dal basso, di un secondo tipo di veicolo a guida automatica utilizzato nella linea dell’invenzione.

Con riferimento alla figura 1, è indicata nel suo complesso con 1 una linea polivalente per l’assemblaggio di sottoinsiemi di carrozzeria per autoveicoli. La linea è in grado di assemblare modelli diversi (ad esempio fiancate esterne/fiancate interne; pavimento centrale/pavimento posteriore) con una logica produttiva a lotti, come sarà chiarito nel seguito. La linea può anche essere utilizzata per assemblare modelli di veicoli diversi, purché i parametri tecnologici siano compatibili.

Nel seguito, viene indicato come “sottoinsieme” un sottoinsieme di carrozzeria inteso come prodotto fisico, indipendentemente dal suo stadio di assemblaggio. Viene invece indicato come “modello” il tipo di sottoinsieme, in contrapposizione ad altri modelli producibili sulla linea.

La linea 1 comprende una stazione di caricamento 2 iniziale, nella quale vengono caricati i componenti del modello da assemblare, una pluralità di stazioni di lavoro (3) 3 ed una stazione di scarico 4 finale dalla quale viene prelevato il modello finito. La linea 1 può comprendere inoltre una o più stazioni di caricamento 2 intermedie qualora non sia possibile o pratico introdurre tutti i componenti nella stazione di caricamento 2 iniziale. La stazione di carico iniziale o intermedia può essere anche una stazione di lavoro

Il sottoinsieme in fase di assemblaggio viene trasferito da una stazione alla stazione successiva tramite robot di manipolazione 6 (cosiddetti “pick and place”) interposti tra ciascuna coppia di stazioni successive.

I robot 6 (figura 1) sono convenientemente tutti uguali fra loro, ed in particolare sono provvisti di un attrezzo di presa (o “mano”) 7 universale (figura 2).

Ciascuna stazione di lavoro 3 (figure 2 e 3) comprende un’area di lavoro 11 nella quale è disposto un attrezzo di supporto e posizionamento fisso 12, uguale per tutte le stazioni ed atto a ricevere un attrezzo 13 di supporto e bloccaggio specifico per il modello in produzione (nel seguito: “l’attrezzo specifico 13”), descritto in dettaglio nel seguito. La stazione 3 comprende inoltre un’area di attesa 14 adiacente all’area di lavoro 11, nella quale un attrezzo specifico 13 può essere depositato in attesa di un successivo utilizzo o prelievo.

La stazione di lavoro 3 comprende due serie di robot di lavoro 15, 16 (nell’esempio illustrato tre per ciascuna serie) disposte ai lati opposti della stazione di lavoro. In particolare, una prima serie di robot di lavoro 15 è posta su una piattaforma 17 posta su un lato dell’area di lavoro 11 opposto all’area di attesa 14; la seconda serie di robot di lavoro 16 è posta su un portale 18 disposto dal lato opposto dell’area di lavoro 11 rispetto alla prima serie di robot di lavoro 15. I robot di lavoro 16 sono quindi posti in posizione sopraelevata al di sopra dell’area di attesa 14, allo scopo di consentire il passaggio degli attrezzi specifici 13 dall’area di attesa 14 all’area di lavoro 11 e viceversa.

Sulla piattaforma 17 e sul portale 18 sono disposti, oltre ai rispettivi robot 15 e 16, anche una pluralità di armadi 19 alloggianti impianti e controlli per i robot di lavoro 15, 16, per un robot di manipolazione 6 associato alla stazione 3 e per i processi di saldatura.

La piattaforma 17 ed il portale 18 sono concepiti come moduli preassemblabili, completi di robot e relativi impianti.

La figura 2 illustra la stazione 3 in assenza di attrezzi specifici. La figura 3 illustra la stazione 3 con un attrezzo specifico 13A (relativo ad un modello A) disposto nell’area di lavoro 11 al di sopra dell’attrezzo di supporto fisso 12, ed un attrezzo specifico 13B (relativo ad un modello B) disposto nell’area di attesa 14.

Un attrezzo specifico 13 è illustrato nelle figure 4 e 5 (in esploso) e comprende essenzialmente un basamento 20 uguale per tutti i modelli, una o più scatole impianti 21 specifiche per il modello ed una pluralità di attrezzi di posizionamento e bloccaggio 22 atti a supportare e bloccare il modello in corso di lavorazione. L’attrezzo specifico 13 è quindi anche specifico per la stazione, oltre che per il modello, in quanto le sue caratteristiche dipendono dallo stato di avanzamento dell’assemblaggio.

Il basamento 20 comprendente un piano di appoggio 23 rettangolare e quattro piedi 24. Alle estremità opposte del piano di appoggio 23 si trovano le scatole impianti 21. Sul piano di appoggio 23 sono montati inoltre gli attrezzi di posizionamento e bloccaggio 22 che non vengono qui descritti in dettaglio in quanto non facenti parte dell’invenzione.

Il basamento 20 è atto ad essere appoggiato sull’attrezzo di supporto fisso 12, sostanzialmente conformato a C (fig. 5), tramite un sistema di centratura e posizionamento atto ad assicurare un posizionamento relativo univoco come descritto nel seguito.

Più in particolare, l’attrezzo fisso 12 comprende una coppia di piastre 25 parallele ed affacciate tra loro le quali sono atte ad essere fissate al pavimento, ed una traversa 26 perpendicolare alle piastre 25 e collegante tra loro rispettive estremità delle piastre stesse. In uso, l’attrezzo fisso 12 è fissato nell’area di lavoro 11 della stazione 3 tramite bulloni di fondazione 28 in modo che la traversa 26 sia disposta parallelamente ad un asse X orizzontale longitudinale rispetto alla linea, e le piastre 25 siano parallele ad asse Y orizzontale e perpendicolare all’asse X.

In prossimità delle proprie estremità opposte alla traversa 26, le piastre 25 presentano rispettivi appoggi 27 superiori per il basamento 20.

Ciascuna delle due piastre 25 presenta, in prossimità della traversa 26, un rispettivo gruppo di centraggio e posizionamento 30 costituito da un perno conico 31 rastremato verso l’alto ed una coppia di rulli 32 aventi assi C paralleli tra loro e all’asse X, portati da rispettivi perni 33 fissati sulla piastre 25 ed estendentisi a sbalzo da essa.

Le coppie di rulli 32 sono atte a cooperare con rispettivi risalti inferiori 34 (non visibili in figura 5 ma illustrati schematicamente nelle figure da 6 a 10) del basamento 20 allo scopo di realizzare un centraggio relativo in direzione Y.

In modo del tutto analogo, la traversa 26 presenta inoltre, alla sua mezzeria, un gruppo di centraggio 35 comprendente una coppia di rulli 36 identici ai rulli 32 ma con assi paralleli all’asse Y ed atti a cooperare con un risalto inferiore (non illustrato) del basamento 20 per eseguire un centraggio in direzione X.

Il perno conico 31 di uno dei gruppi di centraggio e posizionamento 30 è atto ad impegnare un foro ricavato in un elemento di centraggio 37 (figure 6-10) fissato in posizione corrispondente al di sotto del basamento 20 ed avente un diametro interno tale da essere impegnato senza gioco dalla base del risalto 31.

Il perno conico 31 dell’altro dei gruppi di centraggio e posizionamento 30 è atto ad impegnare un’asola ricavato in un elemento di centraggio (non illustrato) fissato in posizione corrispondente al di sotto del basamento 20 ed estendentesi in direzione X.

Alla luce di quanto precede, quando il basamento 20 viene disposto al di sopra dell’attrezzo fisso, si ha dapprima un centraggio relativo nelle direzioni X e Y grazie ai rulli 32, 36 e quindi un impegno dei perni conici 31 nel foro 37 e, rispettivamente, nell’asola non illustrata.

Ciò è illustrato in dettaglio, con riferimento ad uno dei gruppi di centraggio e posizionamento 30, nella sequenza delle figure 6-10 ove i rulli 32 ed il perno 31 sono illustrati sfalsati lateralmente per evitare sovrapposizioni, essendo tuttavia chiaro che i rispettivi piani di simmetria M coincidono.

Dopo una prima fase di avvicinamento in posizione relativa indeterminata (figura 6), il risalto 34 del basamento 20, se disassato, giunge in contatto con uno dei rulli 32 (figura 7) e tende a portarsi in posizione centrata a mano a mano che il basamento 20 si abbassa rispetto all’attrezzo fisso 12.

Il gruppo di centraggio e posizionamento 30 è dimensionato in modo che l’ingresso del perno conico 31 nel foro 37 possa avvenire soltanto quando il centraggio relativo è sufficiente (fig. 10). Proseguendo nell’avvicinamento relativo tra il basamento 20 e l’attrezzo fisso 12, si ha l’impegno progressivo del perno conico 31 nel foro 37 (fig.

11), finché il foro 37 si accoppia con la base del perno conico 31 eliminando qualsiasi gioco (fig. 12), quando il basamento 20 si appoggia sull’attrezzo fisso 12.

Si noti che la presenza di un’asola in luogo di un foro nell’altro gruppo di centraggio e posizionamento 30, e l’assenza del perno conico nel gruppo di centraggio 35 consente di ottenere un vincolo isostatico tra il basamento 20 e l’attrezzo fisso 12.

Il trasferimento dei sottoinsiemi da una stazione all’altra è eseguito, come si è detto, mediante robot 6 di manipolazione di tipo universale. Per adattare la “mano” standard dei robot 6 al modello specifico, è necessario utilizzare un attrezzo di presa 40 o “gripper” (figure 4 e 5), il quale è specifico per ogni modello e per ogni coppia di stazioni.

Il gripper 40 è provvisto di una flangia 41 di interfaccia atta a cooperare con la mano dei robot 6, e costituisce di fatto un’estensione della mano stessa atta a consentire ad una mano universale di movimentare modelli diversi.

Il gripper 40 è sostanzialmente costituito da un traliccio di supporto 42 provvisto di organi di presa e supporto 43 per il sottoinsieme in corso di assemblaggio.

L’attrezzo specifico 13, come illustrato in figura 4, è configurato in modo da supportare anche il gripper 40, oltre che il sottoinsieme, e può pertanto fungere da “magazzino” per il gripper 40 quando non in uso.

La figura 10 illustra un’area logistica 45 facente parte della linea 1 e convenientemente disposta ad un’estremità della linea stessa.

L’area logistica 45 si divide a sua volta in due aree: - un magazzino attrezzi 46, nel quale gli attrezzi specifici 13 vengono depositati quando il relativo modello non è in produzione o in produzione imminente; e

- un’area di caricamento manuale dei componenti o “kitting” designata con il numero 47 e illustrata in maggiore dettaglio in figura 12.

L’area di kitting 47 è adibita al caricamento manuale dei componenti costituenti il sottoinsieme su carrelli 48 destinati ad essere inviati alla stazione di caricamento 2 della linea 1. I carrelli 48 (v. anche la fig. 19) sono provvisti di un piano di supporto 49 che porta una pluralità di elementi di riferimento 50 per il posizionamento dei componenti. Il carrelli 48 sono inoltre provvisti di piedi di appoggio che consentono di distanziare il piano di supporto 49 dal pavimento.

I componenti vengono prelevati manualmente da contenitori 53 e caricati sul carrelli 48 sotto forma di kit disposti a strati, in modo tale che siano prelevabili mediante uno o più robot manipolatori nella stazione 2 di caricamento. Ogni carrello 48 è quindi specifico per un modello, e viene dotato di una pluralità di kit di componenti sovrapposti ed atti ad essere prelevati in successione.

La stazione di caricamento 2 è convenientemente provvista di un’area di prelievo 53 e di un’area di attesa 54 atte a ricevere rispettivi carrelli 48 (figura 19).

L’area di prelievo 53 è convenientemente provvista di mezzi di riferimento di posizione per i carrelli 48, in modo analogo a quanto descritto per il riferimento di posizione degli attrezzi specifici 13 nell’area di lavoro delle stazioni 3. L’area di prelievo 53 contiene il carrello 48 specifico per il modello in produzione.

L’area di attesa 54 è atta a contenere un carrello 48 relativo al modello successivo a quello in produzione corrente nell’imminenza di un cambio di modello oppure, come illustrato in figura 19, un carrello 48 vuoto dopo la sua sostituzione con un carrello pieno nell’area di prelievo 53.

Secondo la presente invenzione, la movimentazione degli attrezzi specifici 13 viene effettuata mediante veicoli a guida automatica, nel seguito per brevità “AGV” (Automatic Guided Vehicle).

In particolare, gli attrezzi specifici 13 sono movimentati mediante una prima pluralità di AGV 55 aventi una forma piatta ed allungata (figure 13 e 14), in grado di disporsi al di sotto del basamento 20 degli attrezzi specifici 13 e di sollevarlo.

Un esempio di AGV utilizzabile per questo impiego è l’AGV denominato MR-Q9-LD300A(H) prodotto dalla Hangzhou Hikrobot Technology Co.,Ltd (Cina).

L’AGV 55 è provvisto inferiormente di quattro set di ruote 56 motorizzate indipendenti e di un sensore 57 per il rilevamento del percorso (ad esempio di tipo ottico).

L’AGV 55 è inoltre provvisto superiormente di una coppia di elementi di sollevamento 58 paralleli tra loro ed estendentisi trasversalmente alla dimensione maggiore dell’AGV. Tali elementi di sollevamento 58 sono atte a sollevarsi, sotto la spinta di un attuatore elettrico non illustrato. Gli elementi di sollevamento sono provvisti, ciascuno, di una coppia di zone di caricamento 59 disposte alle rispettive estremità ed atte a contattare il basamento 20.

L’AGV 55 comprende infine un sensore 60 superiore, ad esempio di tipo ottico, atto a “leggere” un corrispondente codice di identificazione disposto al di sotto del basamento 20 di un attrezzo specifico 13 allo scopo di identificare correttamente l’attrezzo stesso.

L’ingombro verticale dell’AGV 55 nella posizione di riposo in cui gli elementi di sollevamento 58 sono abbassati è leggermente minore dell’altezza libera al di sotto del piano di appoggio 23 del basamento 20.

Ad esempio, la portata dell’AGV è dell’ordine di 3000 kg, e la corsa di sollevamento dell’ordine di 100 mm.

Le figure 15, 16 e 17 illustrano un AGV 55 disposto al di sotto di un basamento 20. Come si vede in figura 15, l’ingombro in pianta dell’AGV 55 è sostanzialmente uguale a quello del piano di appoggio 23.

Nella figura 16 l’AGV è in posizione di riposo, nella quale i piedi 24 del basamento 20 dell’attrezzo specifico 13 sono appoggiati sul pavimento. Nella figura 17 l’AGV 55 è nella posizione di sollevamento, nella quale il basamento 20 è sollevato dal terreno e l’AGV 55 può trasportare l’attrezzo specifico 13.

In modo sostanzialmente analogo, secondo una forma preferita di attuazione dell’invenzione, i carrelli 48 sono movimentati mediante una seconda pluralità di AGV 61 (figure 20 e 21), in grado di disporsi al di sotto dei carelli 48 e di sollevarli.

Un esempio di AGV utilizzabile per questo impiego è l’AGV denominato MR-Q7-LR050C prodotto dalla Hangzhou Hikrobot Technology Co.,Ltd (Cina).

L’AGV 61 è provvisto inferiormente di quattro set di ruote 62 motorizzate indipendenti e di un sensore 63 per il rilevamento del percorso (ad esempio di tipo ottico).

L’AGV 55 è inoltre provvisto superiormente di un elemento di sollevamento 64 anulare atto a sollevarsi sotto la spinta di un attuatore elettrico non illustrato, e di un sensore 65 per l’identificazione corretta del carrello 48.

L’ingombro verticale dell’AGV 55 nella posizione di riposo in cui l’elemento di sollevamento 64 è abbassato è leggermente minore dell’altezza libera al di sotto del piano di supporto 49 del carrello 48.

Ad esempio, la capacità di caricamento dell’AGV è dell’ordine di 500 kg, e la corsa di sollevamento dell’ordine di 60 mm.

Come si è detto, gli AGV 55, 61 sono responsabili della movimentazione degli attrezzi specifici 13 e dei carrelli 48 tra l’area logistica 46 e le stazioni di lavoro (3) 3 e, rispettivamente, la stazione di caricamento 2 della linea 1.

Tale movimentazione avviene lungo una corsia 65 dedicata, posta a fianco della linea 1, alla quale gli operatori non hanno accesso, nel seguito denominata corsia AGV 65 (figure 2 e 11).

La linea 1 comprende infine un sistema di controllo 66 programmabile per controllare gli AGV 55 e 61.

Il sistema di controllo 66 comprende convenientemente un controllore di linea 67 collegato tramite una rete di campo ai controllori delle singole stazioni 2, 3, 4 e, in modalità wireless, agli AGV 55, 61. Il controllore di linea 67 controlla il trasporto degli attrezzi specifici tra il magazzino attrezzi e le stazioni di lavoro (3) e la sostituzione degli attrezzi specifici.

Gli AGV 61 possono essere controllati dal controllore di linea 67 oppure da un diverso controllore, eventualmente comune a più linee, nel qual caso il controllo avviene attraverso una rete wireless di stabilimento.

Il funzionamento della linea 1, già in parte evidente da quanto precede, è il seguente.

Durante la produzione di un modello di sottoinsieme, ad esempio il modello A, il corrispondente carrello 48 provvisto dei componenti relativi al modello è disposto nell’area di prelievo 53 nella(e) stazione di caricamento 2. Nelle stazioni di lavoro (3) 3, l’attrezzo specifico 13A del modello in corso di produzione è disposto nell’area di lavoro 11.

Nella stazione di caricamento 2 i componenti vengono caricati su un gripper 40; inoltre, vengono eseguite (tramite robot dedicati) la spalmatura con adesivi ove necessario.

Il primo robot di manipolazione 6 trasferisce il modello dalla stazione di caricamento 2 alla prima stazione di lavoro 3 tramite il gripper 40. Nella stazione di lavoro 3 il modello viene bloccato sull’attrezzo specifico 13 per l’esecuzione delle operazioni di saldatura. Il gripper 40 viene quindi riportato alla stazione 2 di caricamento per il ciclo successivo.

Al termine delle operazioni di saldatura, il modello viene prelevato dalla stazione di lavoro 3 e trasferito a quella successiva tramite il robot di manipolazione 6 seguente, utilizzando un altro gripper, e così via per tutte le stazioni di lavoro (3) 3 della linea.

Nella stazione di scarico 4, il modello viene scaricato dalla linea.

Nelle aree di attesa 14 delle stazioni di lavoro (3) 3 sono disposti attrezzi specifici 13B per il modello successivo da produrre. Nelle aree di attesa 54 delle stazioni di caricamento 2 è presente un carrello 48 per il modello successivo da produrre, oppure per lo stesso modello se il numero di kit presenti nel carrello 48 posto nell’area di prelievo 53 è insufficiente per il completamento del lotto previsto.

In preparazione ad un cambio di modello, ad esempio dal modello A al modello B, gli attrezzi 13A nelle stazioni di lavoro (3) devono essere sostituiti con gli attrezzi 13b presenti nelle stazioni di attesa 14. La sostituzione viene eseguita mediante due AGV 55, in successione per tutte le stazioni.

In figura 18 è illustrata in dettaglio la sequenza di operazioni necessarie allo scopo. La sequenza è illustrata a partire da una condizione in cui i due AGV 55 si trovano al di sotto dei rispettivi attrezzi 13A, 13B. Tali AGV sono pertanto identificati come AGV 55A e AGV 55B per chiarezza nel seguito (essendo comunque chiaro che gli AGV sono dispositivi standard e non specifici).

La sequenza delle operazioni è la seguente:

1) I due AGV 55A, 55B sollevano i rispettivi attrezzi 13A, 13B

2) L’attrezzo 13B viene spostato nella corsia AGV 65 tramite l’AGV 55A;

3) L’attrezzo 13B viene spostato lungo la corsia AGV 65 tramite l’AGV 55B, in modo da liberare il percorso di estrazione per l’attrezzo 13A;

4) L’attrezzo 13A viene spostato nella corsia AGV 65 tramite l’AGV 55A;

5) Entrambi gli attrezzi 13A, 13B vengono spostati lungo la corsia AGV 65 tramite i rispettivi AGV 55A, 55B in modo da allineare l’attrezzo 13B all’asse della stazione;

6) L’attrezzo 13B viene spostato nell’area di lavoro 11 tramite l’AGV 55A;

7) L’attrezzo 13A viene spostato lungo la corsia AGV 65 tramite l’AGV 55A in modo da allinearlo all’asse della stazione stessa;

8) L’attrezzo 13B viene spostato nell’area di attesa 14 tramite l’AGV 55B;

9) L’AGV 55A viene rimosso dall’attrezzo 13A e spostato nella corsia AGV 65;

10) L’AGV 55A viene spostato lungo la corsia AGV 65; 11) L’AGV 55A viene rimosso dall’attrezzo 13A e spostato nella corsia AGV 65.

Al termine di questa operazione, la stazione di lavoro 3 è operativa e può riprendere il lavoro sul nuovo modello. Il tempo totale di fermo produzione, necessario per il completamento delle operazioni 1-10 sopra descritte, non supera i 90 s.

A questo punto gli AGV 55A, 55B possono essere spostati verso la stazione 3 successiva e disposti sotto i due attrezzi 13A, 13B. Questa fase non è indicata in figura 18 perché avviene in tempo mascherato, con entrambe le stazioni di lavoro (3) operative. Il tempo di fermo della stazione successiva inizia con l’operazione 1.

Poiché durante il cambio di attrezzatura in una stazione di lavoro 3 le altre stazioni continuano a lavorare normalmente, il tempo totale di fermo della produzione è pari al tempo di arresto di una singola stazione (il tempo di arresto è una sorta di discontinuità che si “propaga” di stazione in stazione).

Lo scambio dei carrelli 48 disposti nella stazione di prelievo 53 e nella stazione di attesa 54, e la sostituzione di un carrello 48 esaurito con un carrello pieno avvengono tramite due AGV 61, con modalità simili a quanto descritto per gli attrezzi specifici 13. La sequenza delle operazioni non viene qui descritta in dettaglio.

Da un esame del metodo di assemblaggio dell’invenzione e della linea 1 descritta, sono evidenti i vantaggi che la presente invenzione permette di ottenere rispetto allo stato dell’arte.

L’impiego di AGV per la movimentazione degli attrezzi specifici 13 consente di semplificare notevolmente la struttura della linea, in quanto non sono più necessari meccanismi complessi di cambio modello quali giostre girevoli, slitte, ecc.

Ne consegue che il costo iniziale di struttura della linea è ridotto, e che i costi delle attrezzature sono “spalmati” sui vari modelli. Pertanto, qualora la linea sia inizialmente utilizzata per la produzione di un solo modello, il costo di quest’ultimo non risulta penalizzato.

L’introduzione di nuovi modelli non determina, come nello stato dell’arte, lunghe interruzioni della produzione. Una volta che gli attrezzi specifici per il nuovo modello sono disponibili nel magazzino attrezzi, il cambio di modello avviene in modo molto rapido tramite gli AGV, come descritto. Poiché la struttura della linea è assolutamente neutra, il numero di modelli che possono essere prodotti è potenzialmente illimitato.

Il fermo di produzione per un cambio di modello è confrontabile con il tempo ciclo. La linea 1 non è pertanto adatta alla produzione in modalità “random mix”, ma ad una produzione a lotti.

Tuttavia, considerando la maggiore semplicità della linea rispetto all’arte nota, l’incidenza dei guasti è praticamente trascurabile. Ne consegue che se il numero di sottoinsiemi per lotto è abbastanza elevato (ad esempio corrispondente ad almeno un’ora di produzione), le perdite di produzione per cambio modello sono più che compensate dalle minori perdite di produzione per problemi tecnici rispetto alle linee flessibili note.

Infine, poiché gli operatori lavorano in un’area logistica separata dalle stazioni di lavoro (3) e non sono pertanto soggetti ai tempi-macchina, l’invenzione consente di eliminare i tempi di attesa e dunque di saturare l’impiego della manodopera.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di assemblaggio di sottoinsiemi di carrozzeria di autoveicoli in una linea di assemblaggio (1) comprendente: - una pluralità di stazioni di lavoro (3) robotizzate disposte in successione tra loro; - una pluralità di robot di movimentazione (6) disposti, ciascuno, tra una prima ed una seconda stazione di lavoro (3) adiacenti tra loro per spostare i sottoinsiemi di carrozzeria in lavorazione dalla prima alla seconda stazione, e - una pluralità di attrezzi specifici (13) per il supporto ed il bloccaggio dei sottoinsiemi nelle stazioni di lavoro (3), detti attrezzi specifici (13) essendo configurati per la produzione di un determinato modello di sottoinsieme ed essendo sostituibili per riconfigurare la linea di assemblaggio (1) per la produzione di almeno un altro modello di sottoinsieme, il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di movimentare gli attrezzi specifici (13) da e verso le stazioni di lavoro (3) mediante almeno un veicolo a guida automatica(55).
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la fase di movimentazione degli attrezzi specifici (13) comprende, per ciascuna stazione, le operazioni di disporre un primo attrezzo specifico (13) per un primo modello di sottoinsieme di carrozzeria in un’area di lavoro (11) della stazione, disporre un secondo attrezzo specifico (13) per un secondo modello di sottoinsieme di carrozzeria in un’area di attesa (14) della stazione, e sostituire il primo attrezzo specifico (13) con il secondo attrezzo specifico (13) quando la linea di assemblaggio (1) viene convertita da una prima configurazione atta alla produzione del primo modello di sottoinsieme di carrozzeria ad una seconda configurazione atta alla produzione del secondo modello di sottoinsieme di carrozzeria.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la fase di movimentazione degli attrezzi specifici (13) comprende, per ciascuna stazione di lavoro (3), l’operazione di trasportare gli attrezzi specifici (13) tra la stazione stessa ed un magazzino attrezzi (46).
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la detta operazione di trasporto viene eseguita utilizzando una corsia (65) dedicata ai veicoli a guida automatica (55, 61) e posta a fianco della linea di assemblaggio (1).
5. 5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di fornire i componenti da assemblare ad una stazione di caricamento (2) della linea di assemblaggio (1) su carrelli (48) movimentati tramite almeno un veicolo a guida automatica (61).
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la fase di fornire i componenti da assemblare alla stazione di caricamento (2) comprende una fase di caricamento manuale dei componenti su carrelli (48) eseguita manualmente in un’area logistica (45) della linea di assemblaggio (1) ed una fase di movimentazione dei carrelli (48) tra l’area logistica (45) e la detta stazione di caricamento (2).
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la fase di movimentazione dei carrelli (48) comprende le operazioni di disporre un primo carrello (48) contenente i componenti per un primo modello di sottoinsieme di carrozzeria in un’area di prelievo (53) della stazione di caricamento (2), disporre un secondo carrello (48) contenente i componenti per un secondo modello di sottoinsieme di carrozzeria in un’area di attesa (54) della stazione di caricamento, e sostituire il primo carrello (48) con il secondo carrello (48) quando la linea di assemblaggio (1) viene convertita da una prima configurazione atta alla produzione del primo modello di sottoinsieme di carrozzeria ad una seconda configurazione atta alla produzione del secondo sottoinsieme di carrozzeria.
8. 8. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 5 a 7, caratterizzato dal fatto che la fase di movimentazione dei carrelli (48) comprende l’operazione di riportare carrelli (48) vuoti dalla stazione di caricamento (2) all’area logistica (45).
9. 9. Linea di assemblaggio di sottoinsiemi di carrozzeria di autoveicoli comprendente: - una pluralità di stazioni di lavoro (3) robotizzate disposte in successione tra loro; - una pluralità di robot di movimentazione (6) disposti, ciascuno, tra una prima ed una seconda stazione di lavoro (3) adiacenti tra loro per spostare i sottoinsiemi di carrozzeria in lavorazione dalla prima alla seconda stazione di lavoro (3), e - una pluralità di attrezzi specifici (13) per il supporto ed il bloccaggio dei sottoinsiemi nelle stazioni di lavoro (3), detti attrezzi essendo configurati per la produzione di un determinato modello di sottoinsieme ed essendo sostituibili per riconfigurare la linea di assemblaggio (1) per la produzione di un altro modello di sottoinsieme, caratterizzata dal fatto di comprendere: - un magazzino attrezzi (46) atto a contenere gli attrezzi specifici (13) per i modelli di sottoinsiemi da produrre; - una pluralità di veicoli (55) a guida automatica; e - un sistema di controllo (66) dei veicoli a guida automatica (55) programmabile per controllare il trasporto gli attrezzi specifici (13) tra il magazzino attrezzi e le stazioni di lavoro (3) e la sostituzione degli attrezzi specifici (13) nelle stazioni di lavoro (3) per riconfigurare la linea di assemblaggio (1).
10. 10. Linea secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto di comprendere: - almeno una stazione di caricamento (2) per il caricamento di componenti da assemblare; - una pluralità di carrelli (48) configurati, ciascuno, per supportare componenti per un determinato modello di sottoinsieme; - un’area logistica (46) atta al deposito ed al caricamento manuale dei detti carrelli (48); il sistema di controllo dei veicoli a guida automatica essendo programmabile per controllare il trasporto dei carrelli (48) tra l’area logistica (46) e la detta almeno una stazione di caricamento (2), e la sostituzione dei carrelli (48) nella detta almeno una stazione di caricamento (2).
11. 11. Linea di assemblaggio secondo la rivendicazione 9 o 10, caratterizzata dal fatto che ciascuna stazione di lavoro (3) comprende un’area di lavoro (11) ed un’area di attesa (14) atte a ricevere rispettivi attrezzi specifici (13), detta area di lavoro (11) essendo provvista di elementi di riferimento di posizione (30) atti a cooperare con corrispondenti elementi di riferimento di posizione degli attrezzi specifici (13) per definire la posizione degli stessi in modo univoco.
12. 12. Linea di assemblaggio secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che i detti attrezzi specifici (13) comprendono un basamento (20) uguale per tutti gli attrezzi e provvisto dei detti elementi di riferimento di posizione, ed una pluralità di attrezzature specifiche (22) portate dal basamento e configurate per cooperare con il rispettivo sottoinsieme di carrozzeria.
13. 13. Linea di assemblaggio secondo una delle rivendicazioni da 10 a 12, caratterizzata dal fatto che dette attrezzature specifiche comprendono un elemento (40) di supporto e movimentazione configurato per supportare il sottoinsieme di carrozzeria e per essere prelevato da un robot di movimentazione (6) per trasportare il sottoinsieme di carrozzeria da una stazione di lavoro (3) ad una stazione di lavoro (3) successiva.
14. 14. Linea di assemblaggio secondo una delle rivendicazioni da 11 a 13, caratterizzata dal fatto che in ciascuna stazione di lavoro (3) l’area di lavoro (11) e l’area di attesa (14) sono disposte affiancate tra loro, la stazione di lavoro (3) comprendendo almeno un primo robot di lavoro (15) disposto ad un primo lato dell’area di lavoro (11) opposto all’area di attesa (14) ed almeno un secondo robot di lavoro disposto ad un secondo lato dell’area di attesa (11) dalla parte dell’area di attesa (14), la stazione di lavoro (3) comprendendo una struttura sopraelevata sulla quale è montato il detto almeno un secondo robot e configurata per permettere il passaggio degli attrezzi specifici (13) dall’area di attesa (14) all’area di attesa (11) e viceversa.
15. 15. Linea di assemblaggio secondo una delle rivendicazioni da 10 a 14, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno una stazione di caricamento (2) provvista di un’area di prelievo (53) e di un’area di attesa (54) configurate per ricevere rispettivi carrelli (48) in una posizione di riferimento prefissata.
16. 16. Linea di assemblaggio secondo la rivendicazione 15, caratterizzata dal fatto di comprendere una corsia di movimentazione (65) dei veicoli a guida automatica (55, 61) adiacente alle aree di attesa (14, 54) delle stazioni di lavoro (3) e della stazione di caricamento (2).