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Title:
MANUFACTURING SYSTEM WITH DRIVERLESS TRANSPORT VEHICLES AND IMPROVED WORKPIECE POSITIONING IN THE MANUFACTURING STATIONS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/030023
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a manufacturing system for manufacturing workpieces, in particular motor vehicles or motor vehicle assemblies, with a plurality of manufacturing stations, a plurality of workpiece carriers (200) and a plurality of driverless transport vehicles. The driverless transport vehicles are designed as underrunning industrial trucks which run under the workpiece carriers (200) for transportation purposes. At least one manufacturing station is formed with an indexing device (400) which aligns the workpiece carrier (200), which is located on a driverless transport vehicle that has been brought in, with the manufacturing station.

Inventors:
SCHMIDT, Jörg (Franz-Liszt-Str. 3, Ingolstadt, 85057, DE)
VEIT, Thorsten (Konrad-Regler-Str. 15, Eichstätt, 85072, DE)
Application Number:
EP2018/070447
Publication Date:
February 14, 2019
Filing Date:
July 27, 2018
Export Citation:
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Assignee:
AUDI AG (85045 Ingolstadt, 85045, DE)
International Classes:
B62D65/18
Foreign References:
DE102010051789A12012-05-24
EP0285527A11988-10-05
US5347700A1994-09-20
GB2439903A2008-01-09
DE102013113729A12015-06-11
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Claims:
Patentansprüche

Fertigungsanlage für die Fertigung von Werkstücken (100),

insbesondere Kraftfahrzeugen oder Kraftfahrzeugbaugruppen, mit:

- mehreren Fertigungsstationen, an denen jeweils ein oder mehrere Fertigungsschritte an den Werkstücken (100) durchgeführt werden;

- mehreren Werkstückträgern (200), auf denen die zu fertigenden Werkstücke (100) angeordnet sind;

- mehreren fahrerlosen Transportfahrzeugen (300), welche die

Werkstückträger (200) von einer Fertigungsstation zu einer anderen Fertigungsstation transportieren und hierbei auch in die

Fertigungsstationen einfahren;

dadurch gekennzeichnet,

dass die fahrerlosen Transportfahrzeuge (300) als Unterfahr- Flurförderzeuge ausgebildet sind, welche die Werkstückträger (200) zum Transportieren unterfahren, und

dass wenigstens eine Fertigungsstation mit einer Indexiervorrichtung (400) ausgebildet ist, welche den auf einem eingefahrenen fahrerlosen Transportfahrzeug (300) befindlichen Werkstückträger (200) zur Fertigungsstation ausrichtet.

Fertigungsanlage nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die fahrerlosen Transportfahrzeuge (300) und die Werkstückträger (200) so ausgebildet sind, dass die unterfahrenen Werkstückträger (200) die fahrerlosen Transportfahrzeuge (300) überragen und dadurch mit der Indexiervorrichtung (400) von unten ausgerichtet werden können. Fertigungsanlage nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Werkstückträger (200) mit nach unten weisenden Öffnungen (210) ausgebildet sind und dass die Indexiervorrichtung (400) mehrere vertikal verfahrbare Kegelbolzen (410) umfasst, wobei die Kegelbolzen (410) so von unten in die Öffnungen (210) eingreifen können, dass dadurch der Werkstückträger (200) zur Fertigungsstation ausgerichtet wird.

Fertigungsanlage nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Öffnungen (210) als Kreisöffnungen mit einem Durchmesser von 30 mm bis 40 mm ausgebildet sind.

Fertigungsanlage nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Indexiervorrichtung (400) wenigstens einen elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Antrieb für die Kegelbolzen (410) aufweist.

Fertigungsanlage nach Anspruch 3, 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Kegelbolzen (410) auch dazu vorgesehen sind, den

Werkstückträgerträger (200) anzuheben.

Fertigungsanlage nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

die Fertigungsstation eine Abstützvorrichtung aufweist, mit der ein angehobener Werkstückträger (200) von unten abgestützt werden kann, nachdem das fahrerlose Transportfahrzeug (300) aus der Fertigungsstation ausgefahren ist.

8. Fertigungsanlage nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Indexiervorrichtung (400) dazu ausgebildet ist, einen angehobenen Werkstückträger (200) wieder in der ursprünglichen Position auf dem fahrerlosen Transportfahrzeug (300) abzusetzen. 9. Fertigungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Indexiervorrichtung (400) eine Verriegelungseinrichtung für die vertikal verfahrbaren Kegelbolzen (410) aufweist.

Description:
Fertigungsanlage mit fahrerlosen Transportfahrzeugen und verbesserter Werkstückpositionierung in den Fertigungsstationen

Die Erfindung betrifft eine Fertigungsanlage bzw. ein Fertigungssystem für die Fertigung, insbesondere Serienfertigung, von Werkstücken, wie insbesondere Kraftfahrzeugen oder Kraftfahrzeugbaugruppen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 . Im Automobilbau können zur Produktion bzw. Fertigung und insbesondere zur Serienproduktion bzw. Serienfertigung fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) eingesetzt werden, um Werkstückträger zusammen mit darauf angeordneten Werkstücken von einer Fertigungsstation zu einer anderen Fertigungsstation zu transportieren. Mit Hilfe einer übergeordneten

Produktionsplanung und -Steuerung können die fahrerlosen

Transportfahrzeuge die Fertigungsstationen in flexibler Reihenfolge anfahren.

Die DE 10 2013 1 13 729 A1 beschreibt ein Transportfahrzeug zum

Transportieren von Werkstücken bei der Fertigung, insbesondere zum Transportieren von Fahrzeugkarosserien bei der Endmontage von

Kraftfahrzeugen. Das Transportfahrzeug ist insbesondere ein

selbstfahrendes Transportfahrzeug. Das Transportfahrzeug umfasst insbesondere eine Werkstückaufnahmevorrichtung zur Aufnahme eines Werkstücks, bspw. einer Fahrzeugkarosserie. Die

Werkstückaufnahmevorrichtung ist insbesondere an einer

Handhabungsvorrichtung des Transportfahrzeugs angeordnet. Die

Handhabungsvorrichtung umfasst insbesondere zwei Hubvorrichtungen. Ein an der Werkstückaufnahmevorrichtung angeordnetes Werkstück kann somit angehoben und abgesenkt werden. Das Transportfahrzeug eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Fertigungsanlage zur Fertigung von Werkstücken, insbesondere zur Fertigung von Kraftfahrzeugen. Die

Fertigungsanlage umfasst mehrere Fertigungspositionen (Stationen). An diesen sind jeweils ein oder mehrere Fertigungsschritte zur Fertigung der Werkstücke, insbesondere herzustellender Kraftfahrzeuge, durchführbar. Beispielsweise kann eine Boxenfertigung vorgesehen sein. Mittels der Transportfahrzeuge werden die Werkstücke nacheinander mehreren

Fertigungspositionen (Stationen) zugeführt. Die Genauigkeit der Positionierung der Werkstücke in den

Fertigungspositionen (Stationen) ist dabei nur im Rahmen der

Positioniergenauigkeit der Transportfahrzeuge gegeben.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, in einer Fertigungsanlage betreffender Art die Genauigkeit der Positionierung der Werkstücke in den

Fertigungsstationen zu verbessern.

Die Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Fertigungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 . Ausgestaltungen und

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen

Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und der Zeichnung.

Die erfindungsgemäße Fertigungsanlage für die Fertigung, insbesondere für die Serienfertigung, von Werkstücken umfasst:

- mehrere Fertigungsstationen bzw. Bearbeitungsstationen, an denen jeweils ein Fertigungsschritt oder mehrere Fertigungsschritte an den Werkstücken durchgeführt werden bzw. durchführbar sind;

- mehrere Träger bzw. Werkstückträger, auf denen die zu fertigenden Werkstücke angeordnet werden bzw. anordenbar sind; und - mehrere fahrerlose Transportfahrzeuge (FTFe), welche die Werkstückträger von einer Fertigungsstation zu einer anderen Fertigungsstation transportieren und hierbei auch in die Fertigungsstationen einfahren können. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die fahrerlosen Transportfahrzeuge als Unterfahr-Flurförderzeuge ausgebildet sind, welche die Werkstückträger zum Transportieren unterfahren, und dass wenigstens eine der

Fertigungsstationen, bei der es auf eine genaue Positionierung des

Werkstücks ankommt, mit einer Indexiervorrichtung ausgebildet ist, welche den auf einem eingefahrenen fahrerlosen Transportfahrzeug bzw. Unterfahr- Flurförderzeug befindlichen Werkstückträger zur Fertigungsstation ausrichten kann, insbesondere horizontal ausrichten kann.

Die Werkstücke werden also mittelbar über die Werkstückträger, auf denen diese typischerweise in vorgegebener Lage angeordnet sind, zur

Fertigungsstation ausgerichtet, wobei die Fertigungsstation mit geeigneten Mitteln, nämlich einer sogenannten Indexiervorrichtung, ausgebildet ist, welche die Werkstückträger zur Fertigungsstation ausrichtet. Beim

Ausrichten kann der Werkstückträger relativ zum fahrerlosen

Transportfahrzeug verschoben werden. Somit ist die

Positionierungenauigkeit der fahrerlosen Transportfahrzeuge, die

typischerweise im Bereich mehrerer Millimeter liegt, für die Ausrichtung der Werkstücke in der betreffenden Fertigungsstation weitgehend unbedeutend. Bei der erfindungsgemäßen Fertigungsanlage sind die Werkstückträger und die fahrerlosen Transportfahrzeuge, anders als die in der

DE 10 2013 1 13 729 A1 beschriebenen Transportfahrzeuge, separate Objekte. Die fahrerlosen Transportfahrzeuge sind erfindungsgemäß als Unterfahr-Flurförderzeuge ausgebildet, die einen Werkstückträger

unterfahren, aufnehmen und transportieren bzw. tragen können. Bevorzugt ist vorgesehen, dass jedes Unterfahr-Flurförderzeug einen einzelnen

Werkstückträger aufnehmen und transportieren kann. Die fahrerlosen Transportfahrzeuge bzw. die fahrerlosen Unterfahr-Flurförderzeuge können hierzu mit Hubeinrichtungen oder dergleichen ausgebildet sein. Ferner sind die als Unterfahr-Flurförderzeuge ausgebildeten fahrerlosen

Transportfahrzeuge mit eigenen Fahrantrieben ausgebildet, die automatisch gesteuert und berührungslos geführt werden können.

Bei den zu fertigenden Werkstücken kann es sich um herzustellende

Kraftfahrzeuge handeln, an denen in der erfindungsgemäßen

Fertigungsanlage Fertigungsschritte (hierzu zählen im Rahmen der Erfindung auch Montageschritte und dergleichen) durchgeführt werden. Bei den zu fertigenden Werkstücken kann es sich aber auch um herzustellende

Kraftfahrzeugbaugruppen handeln, wie z. B. Rohkarosserien, Getriebe, Motoren und dergleichen, an denen Fertigungsschritte durchgeführt werden.

Bevorzugt sind die fahrerlosen Transportfahrzeuge bzw. die Unterfahr- Flurförderzeuge und die Werkstückträger so beschaffen bzw. ausgebildet, dass die unterfahrenen bzw. von den fahrerlosen Transportfahrzeugen aufgenommenen Werkstückträger die fahrerlosen Transportfahrzeuge überragen, d. h. zumindest abschnittsweise überstehen bzw. über die Fahrzeugumrisse der fahrerlosen Transportfahrzeuge hinausragen. In den überstehenden bzw. hinausragenden Abschnitten bzw. Bereichen kann ein Werkstückträger, trotz eines darunter befindlichen fahrerlosen

Transportfahrzeugs, in einer Fertigungsstation mit der Indexiervorrichtung von unten ausgerichtet werden, sobald diese in die Fertigungsstation eingefahren sind.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Werkstückträger (in den überstehenden Abschnitten) mit nach unten weisenden Öffnungen ausgebildet sind und dass die Indexiervorrichtung mehrere vertikal verfahrbare bzw. verstellbare Kegelbolzen umfasst, wobei die Kegelbolzen so von unten in die Öffnungen eingreifen können, dass dadurch der

Werkstückträger zur Bearbeitungsstation ausgerichtet wird. Bevorzugt sind vier Kegelbolzen und am Werkstückträger vier komplementäre Öffnungen vorgesehen.

Die Öffnungen im Werkstückträger sind insbesondere als Kreisöffnungen ausgebildet und können einen Durchmesser von 20 mm bis 50 mm, bevorzugt von 30 mm bis 40 mm, aufweisen. Die Kegelbolzen sind entsprechend ausgebildet.

Die Indexiervorrichtung kann wenigstens einen elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Antrieb für die Kegelbolzen aufweisen, mit dem die vertikalen Verfahr- bzw. Verstellbewegungen erzeugt werden können.

Die Kegelbolzen können auch dazu vorgesehen sei, den

Werkstückträgerträger anzuheben. Der Werkstückträgerträger kann z. B. um 1 mm bis 5 mm, bevorzugt um 2 mm bis 3 mm, angehoben werden. Die Kegelbolzen, die Bolzenführungen, der Antrieb und dergleichen sind in geeigneter Weise ausgebildet. Der Werkstückträger kann dadurch soweit angehoben werden, dass während der Werkstückbearbeitung keine Kräfte, insbesondere keine vertikalen Kräfte, in das fahrerlose Transportfahrzeug eingeleitet werden. Stattdessen können die Kräfte über die Kegelbolzen, die in den überstehenden Abschnitten von unten in den Werkstückträger eingreifen, abgestützt werden. Die Kegelbolzen haben insofern nicht nur eine Ausrichtungsfunktion, sondern auch eine Hubfunktion und gegebenenfalls auch eine Abstützfunktion. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Fertigungsstation auch wenigstens eine Abstützvorrichtung aufweist, mit der ein angehobener Werkstückträger von unten abgestützt werden kann, nachdem das fahrerlose

Transportfahrzeug aus der Fertigungsstation herausgefahren ist. Mit der Abstützvorrichtung können auch größere Kräfte, insbesondere vertikale Kräfte, während der Werkstückbearbeitung abgestützt werden. Das fahrerlose Transportfahrzeug kann nach der Werkstückbearbeitung wieder einfahren und der Werkstückträger kann darauf abgesetzt werden. Die Indexiervorrichtung kann außerdem dazu ausgebildet sein, einen angehobenen Werkstückträger wieder in der ursprünglichen Position auf dem fahrerlosen Transportfahrzeug abzusetzen. D. h., beim Absetzen kann die ursprüngliche Relativposition zwischen dem Werkstückträger und dem fahrerlosen Transportfahrzeug wieder hergestellt werden.

Bevorzugt weist die Indexiervorrichtung auch wenigstens eine

Verriegelungseinrichtung für die Kegelbolzen auf. Die

Verriegelungseinrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet, die Kegelbolzen in ihrer Position zu arretieren, sobald der Werkstückträger angehoben ist.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die in der Zeichnung gezeigten oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch losgelöst von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.

Fig. 1 zeigt schematisch ein fahrerloses Transportfahrzeug mit einem

aufgenommenen Werkstückträger.

Fig. 2 veranschaulicht schematisch die Ausrichtung des Werkstückträgers aus Fig. 1 in einer Fertigungsstation. Das in Fig. 1 a in einer schematischen Seitenansicht gezeigte fahrerlose Transportfahrzeug (FTF) 300 ist als Unterfahr-Flurförderzeug ausgebildet. Das fahrerlose Transportfahrzeug bzw. Unterfahr-Flurförderzeug 300 kann einen zu transportierenden Werkstückträger 200 unterfahren und

aufnehmen. Der Werkstückträger 200 kann eine Plattform, ein Gestell oder dergleichen sein. Auf dem Werkstückträger 200 ist ein Werkstück 100, z. B. ein herzustellendes Kraftfahrzeug, angeordnet. Innerhalb einer erfindungsgemäßen Fertigungsanlage wird der

Werkstückträger 200 zusammen mit dem darauf angeordneten Werkstück 100 mithilfe des fahrerlosen Transportfahrzeugs 300 von einer

Fertigungsstation zu einer anderen Fertigungsstation transportiert. Hierbei kann das fahrerlose Transportfahrzeug 300 zusammen mit dem

Werkstückträger 200 und dem Werkstück 100 in die Fertigungsstationen einfahren, wo dann am Werkstück 100 Fertigungsschritte durchgeführt werden.

Das fahrerlose Transportfahrzeug bzw. das Unterfahr-Flurförderzeug 300 und der Werkstückträger 200 sind so ausgebildet, dass der aufgenommene

Werkstückträger 200 das fahrerlose Transportfahrzeug 300 überragt, d. h. nach vorne, nach hinten und/oder seitlich, gegebenenfalls auch umlaufend, übersteht. Der überstehende Bereiche ist in der in Fig. 1 b gezeigten schematischen Draufsicht schraffiert und mit dem Bezugszeichen A bezeichnet. In diesem überstehenden Außenbereich A ist der

Werkstückträger 200 in den Ecken mit vier nach unten weisenden Öffnungen

210 ausgebildet.

Wenigstens eine der zur erfindungsgemäßen Fertigungsanlage gehörenden Fertigungsstationen ist mit einer Indexiervorrichtung ausgebildet, die den vom eingefahrenen fahrerlosen Transportfahrzeug 300 aufgenommenen bzw. getragenen Werkstückträger 200 zusammen mit dem darauf

angeordneten Werkstück 100 zur Fertigungsstation ausrichtet und dadurch das Werkstück 100 innerhalb der Fertigungsstation möglichst genau positioniert.

Diese Indexiervorrichtung 400 umfasst vier vertikal verfahrbare Kegelbolzen 410, die von unten in die Öffnungen 210 am Werkstückträger 200 eingreifen und dabei aufgrund eines Zentriervorgangs zwischen den Kegelbolzen 410 und den Öffnungen 210 den Werkstückträger 200 horizontal verschieben und zur Fertigungsstation ausrichten. Dies ist für eine der Öffnungen 210 in einer schematischen Schnittansicht in der Fig. 2 gezeigt. Die vertikale

Verfahrbewegung des Kegelbolzens 410 ist durch den Pfeil V

veranschaulicht und die horizontale Ausrichtungsbewegung des

Werkstückträgers 200 ist durch den Pfeil H veranschaulicht. Der gezeigte Kegelbolzen 410 ist als Pinole mit einer nach oben weisenden Kegelspitze ausgebildet. Der Antrieb ist nicht gezeigt.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Werkstückträger 200 mithilfe der in die Öffnungen 210 eingreifenden Kegelbolzen 410 angehoben und dabei insbesondere auch vom fahrerlosen Transportfahrzeug 300 abgehoben wird, wie bereits erläutert. Das Ausrichten und Anheben erfolgt dabei quasi gleichzeitig.