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Die Erfindung betrifft ein Puffersystem
und ein Verfahren für
die Produktion von in verschiedenen Varianten herstellbaren Massenartikeln,
insbesondere in der Fahrzeugindustrie.
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Die Fahrzeugindustrie stellt ein
hervorragendes Beispiel für
die Produktion eines Artikels dar, der zwar in sehr großer Stückzahl hergestellt
wird, wobei jedoch eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen
des Artikels auftreten können.
Je nach Ausstattungs-, Farbwunsch etc. des Kunden eines Fahrzeugs
werden an einem Produktionstag eine Vielzahl von Varianten desselben
Fahrzeugtyps hergestellt, die jeweils unterschiedliche Herstellungsschritte
erfordern.
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Die offengelegte deutsche Patentanmeldung
DE 41 22 037 A1 offenbart
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Linienfertigung,
wie sie in Fertigungslinien, die beispielsweise das Färben von
Automobilkarosserien durchführen,
verwendet werden. Als "Färben"
ist hierbei das Versehen von Artikeln mit Farbmaterial bezeichnet.
Da nachfolgend meist auf das Färben
von Automobilkarosserien Bezug genommen wird, wird im folgenden
anstelle des Ausdrucks "Färben" überwiegend
der bei dieser Anwendung gebräuchlichere
Ausdruck "Lackieren" verwendet. Beim Lackieren wird als Farbmaterial
Lack auf die Automobilkarosserien aufgebracht.
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Herkömmlich werden in Linien, die
das Lackieren von Automobilkarosserien durchführen, eine Mehrzahl von Karosserietypen
gemischt, und außerdem
gibt es eine Mehrzahl vorbestimmter Lackfarben. Entsprechend ist
es notwendig, daß ein
Fertigungsarbeiter an jeder Karosserie Arbeiten entsprechend dem
Karosserietyp und der vorbestimmten Farbe durchführt. An den Karosserien oder
Förderhängern, die
sich entlang der Linie bewegen, ist eine Identifizierungskarte mit
einem Code angebracht, welcher den Fahrzeugtyp, die vorbestimmte
Lackfarbe oder dergleichen anzeigt. Der Arbeiter führt unter Beachtung
dieser Identifizierungskarten bestimmte Arbeiten durch. Bei einem
Prozess, bei dem Arbeiten mittels Robotern durchgeführt werden,
werden der Fahrzeugtyp oder die vorbestimmte Farbe von der Identifizierungskarte
automatisch abgelesen und die Betriebsanweisungen abgeleitet.
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Die 8A und 8B zeigen schematisch in
einer dreidimensionalen Ansicht eine Lackierlinie gemäß dem Stand
der Technik. 8 zeigt eine Linie, die
zu bearbeitende Artikel (Automobilkarosserien), die in einem Eingangsabschnitt
an einen Hänger
gehängt
werden, als Transporteinheit, nachfolgend als TE bezeichnet, zu
einem Ausgangsabschnitt fördert bzw.
transportiert und die mittels einer Vielzahl von entlang des Fördenniegs
angeordneten Bearbeitungsstationen gebildet wird. Nachfolgend werden die
einzelnen Prozesse (Stationen) dieser Fertigungslinie näher erläutert.
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Nachdem eine Karosserie B zeitweise
in einem Schweißlagerbereich
gelagert wurde, wird sie auf einen Hängeförderer gesetzt und zum Vorbearbeitungsabschnitt 801 gefördert. Wenn
die Vorbearbeitung durchgeführt
wurde, wird eine Elektroabscheidungs-Beschichtung in einem Elektroabscheidungsabschnitt 802 und
einem Elektroabscheidungsofen 803 durchgeführt. Als
nächstes
wird in einer Versiegelungsvorrichtung 804 eine Versiegelungsbearbeitung
an den Nähten
der Stahlplatten durchgeführt und
in einem Grundierungsabschnitt 805 eine Bearbeitung an
dem unteren Teil des Bodens durchgeführt. Dann wird über einen
Versiegelungsofen 806 ein Inspektionsabschnitt 807 erreicht.
Hier wird eine Inspektion der Elektroabscheidungs-Beschichtung durchgeführt. Nach
Verlassen des Inspektionsabschnitts 807 wird mittels eines
Zwischenlackierabschnitts 808 und eines Zwischenlackierofens 809 eine
Zwischenlackierbearbeitung durchgeführt. Nach der Zwischenlackierbearbeitung
wird ein Inspektionsabschnitt 811 (vgl. 8B) über
einen Speicher 810 mit Speicherreihen zum Ordnen nach Farben
(auch als Farbreihenspeicher bezeichnet) erreicht und eine Inspektion
der Zwischenlackierung durchgeführt.
Als nächstes
wird in einem Endlackierabschnitt 812 das Lackieren der
vorgegebenen Farbe durchgeführt. Anschließend wird
in einem Endlackierofen 814 mittels Einbrennen die Endlackierungsbearbeitung
beendet. Eine Karosserie B, an der die Endlackierung beendet wurde,
durchläuft
in einem Inspektionsabschnitt 815 verschiedene Inspektionen
und erreicht über
einen Lackierspeicherbereich 818 einen Wachsbearbeitungsabschnitt 819,
in dem Wachs aufgetragen wird. Eine mit Wachs bearbeitete Karosserie
wird an einen Lackierspeicherbereich 820 geschickt. In den
Lackierspeicherbereichen 818 und 820 werden die
Karosserien B umgeordnet, um ein effizientes Beschicken der nachfolgenden
Prozesse, beispielsweise der Automobilmontagelinie, mit Karosserien
B zu ermöglichen.
Bei der Automobilmontagebearbeitung unterscheiden sich die Operationen
jedes Prozesses je nach Automobiltyp, Bestimmungsort oder der Art von
Sonderausstattung, so daß eine
hocheffiziente Ordnung der sich entlang der Linie bewegenden Karosserien
erforderlich ist. In den Lackierspeicherbereichen 818 und 820 werden
die Karosserien B gemäß dieser
Forderung umgeordnet. Der Grund dafür, daß die Umordnung in zwei Lackierspeicherbereichen 818 und 820 durchgeführt wird,
ist, daß es
unmöglich
ist, eine ausreichende Umordnung an einer Stelle durchzuführen. Die
von dem Lackierspeicherbereich 820 gelieferten Karosserien
B werden vorübergehend
in einem Automobilmontage-Speicherbereich 821 gehalten
und dann zur Automobilmontagebearbeitung geführt. Der automatische Montage-Lager-Bereich 821 kann
etwa 100 Karosserien aufnehmen und dient als Puffer für die Karosserien.
Aufgrund dieser Pufferfunktion ist es möglich, Gegenstandsbeschaffungszeiten
im Automobilmontageprozess einzusparen und eine Anpassung an eine Änderung
in der Bearbeitungsmenge im Automobilmontageprozess bereitzustellen.
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Weiter sind ein Elektroabscheidungs-Pufferspeicher 822,
ein Versiegelungs-Pufferspeicher 823, ein Zwischenlackier-Pufferspeicher 824 und
ein Endlackier-Pufferspeicher 825 als Schienen ausgebildet, die
einen Aufbau derart aufweisen, daß die Karosserien auf ihnen
umlaufen. Wenn sich im Lackierprozeß die Karosserien an einem
Punkt über
einen längeren Zeitraum
anhäufen,
ergeben sich fehlerhafte Produkte, so daß im allgemeinen ein Bedarf
besteht, die Karosserien kontinuierlich zu bewegen. Während Zeiten,
beispielsweise bei Nacht, wenn die reguläre Linie angehalten ist, wird
die Förderung
der Karosserien von der Hauptlinie auf die vorstehend beschriebenen
Pufferspeicher 822 bis 825 umgeschaltet und die Karosserien
laufen dann auf diesen Pufferspeichern um.
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Prinzipiell stellt sich bei der Linienfertigung immer
das Problem, daß die
Fertigungsgeschwindigkeit durch das langsamste Glied der sequentiell
angeordneten Fertigungseinrichtungen bestimmt ist. Ferner ist es
nur unter zusätzlichem,
nicht unerheblichem Aufwand möglich,
daß eine
in der Fertigungsreihenfolge weiter hinten stehende TE eine vor
ihr stehende TE überholt,
ohne daß die
zu überholende TE
aus der Reihenfolge herausgenommen wird und solange gewartet werden
muß, bis
die hinter ihr stehende TE sie überholt
hat. Anders ausgedrückt,
ist es nur schwerlich möglich,
eine TE beschleunigt zu behandeln, ohne daß es zu erheblichen zeitlichen
Verzögerungen
für alle
anderen TEs kommt. Das bedeutet, daß wenn die Reihenfolge der
möglicherweise unterschiedlich
zu fertigenden TEs erst einmal festgelegt ist, so läßt sich
diese Reihenfolge im nachhinein nur eingeschränkt ändern. Das System gemäß dem Stand
der Technik ist somit nicht sehr flexibel.
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Außerdem ist eine Nachbearbeitung
von fehlerhaft gefertigten Gegenständen an dem Fertigungsort,
wo der Fehler verursacht wurde, nicht mehr möglich, da dieser Fertigungsort
bereits in der sequentiellen Reihenfolge passiert wurde. Dies macht
es erforderlich, daß der
fehlerhafte Gegenstand zum Zwecke der Nachbearbeitung nochmals die
Fertigungslinie von vorne durchläuft
oder daß zusätzliche
Bearbeitungsplätze
nach einer Qualitätskontrolle
angeordnet werden, wo festgestellte Mängel beseitigt werden können. Dies
ist zum einen zeitaufwendig und zum anderen sehr kostenintensiv.
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Ein weiterer Nachteil bei herkömmlichen
Fertigungslinien, insbesondere in der Automobilindustrie, ist, daß eine einmal
etablierte Fertigungslinie nur unter erheblichen Kosten und Aufwand
geändert werden
kann, was die Anordnung der einzelnen Bearbeitungsplätze betrifft.
Es ist durchaus möglich, daß in eine
existierende Fertigungslinie ein zusätzlicher Bearbeitungsplatz
integriert oder daß die
Anordnung der Bearbeitungsplätze
verändert
werden muß. Auch
die Reihenfolge der Prozessschritte kann sich ändern. Dies macht es erforderlich,
daß die
Fertigungslinie solange angehalten wird, sprich die Produktion still
steht, bis neue Bearbeitungsplätze
eingerichtet bzw. die Bearbeitungsplätze neu angeordnet sind, was
bei einer Fertigungslinie gemäß dem Stand der
Technik in der Regel in den Betriebsferien stattfindet, d.h. nur
einmal jährlich
möglich
ist, da die Zeitdauer des nächtlichen
Produktionsstillstands für
solche Änderungen
in aller Regel nicht ausreicht.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Linienfertigung zu ermöglichen,
die flexibel auf äußere Bedingungen
reagieren kann, ohne daß es
zu nennenswerten Ausfällen
bei der Produktion kommt.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ein Puffersystem zu schaffen, bei dem ein gegenseitiges Überholen
der zu fertigenden Artikel möglich
ist.
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Eine weitere Aufgabe ist es, eine
Fertigung zu ermöglichen,
bei der die zu fertigenden Artikel die einzelnen Prozessschritte
eines Fertigungsprozesses in beliebiger Reihenfolge durchlaufen
können.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein Puffersystem zur Anbindung mehrerer Bearbeitungsplätze zur
Ausführung
einzelner Prozessschritte eines Gesamttertigungsprozesses einer
Produktionslinie zur industriellen Herstellung eines Artikels, das
aufweist: mehrere Pufferplätze
zum wahlfreien Zwischenlagern der Artikel, mehrere einzeln ansteuerbare
Förderfahrzeuge
zum wahlfreien Transportieren der Artikel zwischen Fertigungsstationen
und Pufferplätzen
, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des wahlfreien Transports
der Artikel mittels der Förderfahrzeuge.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung weist das System auf: mindestens einen anbindbaren Arbeitsbereich
mit Bearbeitungsplätzen,
an denen einzelne Prozessschritte des Gesamtfertigungsprozesses
durchgeführt
werden, mindestens eine Reihe von Pufferplätzen, die den Bearbeitungsplätzen gegenüberliegend
angeordnet sind, und mehrere Förderfahrzeugen,
die sich entlang einer Gasse bewegen, die zwischen dem Arbeitsbereich
und einer Pufferreihe angeordnet ist, zum Fördern der Artikel zwischen
den Pufferplätzen
und den Bearbeitungsplätzen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung weist das system auf: zwei parallele Pufferreihen,
zwei Gassen, die jeweils an einen Arbeitsbereich grenzen und eine
Gasse zwischen den parallelen Pufferreihen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung sind in der zwischen den Pufferreihen gelegenen Gasse
bewegliche Querverschiebungswagen zur Förderung der Artikel zwischen
den Pufferplätzen
der beiden parallelen Pufferreihen vorgesehen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung sind mehrere Pufferreihen und Arbeitsbereiche in übereinander
liegenden Ebenen angeordnet und die Förderfahrzeuge mit einer Hebeeinrichtung
zum Heben und Senken eines Artikels von einer Ebene zu einer anderen
Ebene ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung weist jede Ebene mindestens eine zwischen den Pufferreihen
gelegene Gasse auf.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung sind die zwischen den Pufferreihen gelegenen Gassen
jeweils mit einer flexiblen Anzahl von Querverschiebungswagen ausgestattet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung ist ferner einen Lift für Förderfahrzeuge, insbesondere
für Querverschiebungswage
vorgesehen, der an einem der Enden der zwischen den Pufferreihen
gelegenen Gasse angeordnet ist, um Förderfahrzeuge von einer Ebene
in eine andere Ebene zu fördern.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung sind die Querverschiebungswagen Lastaufnahmemittel
für Artikel
aufweisen, die um eine vertikale Achse rotierbar.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung ist des weiteren eine Umsetzbrücke zum Umsetzen von Förderfahrzeugen zwischen
den Gassen vorgesehen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung weist das System eine Wartungsbucht für Förderfahrzeuge
auf.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung ist die Wartungsbucht in einer Pufferreihe oder einem
Arbeitsbereich angeordnet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung sind manuelle oder automatisierte Bearbeitungsplätze an die
Pufferplätze
angebunden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung ist ein Bearbeitungsplatz ein Einzelfertigungsplatz,
dessen Anbindung an die Pufferplätze
erfolgt, indem ein Artikel in einer Richtung in den Bearbeitunsplatz
hineinbeförderbar
und in umgekehrter Richtung herausbeförderbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung erfolgt die Anbindung eines Bearbeitungsplatzes durch
eine vertikale Fertigungsschleife.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung erfolgt die Anbindung eines Bearbeitungsplatzes durch
eine horizontale Fertigungsschleife.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung ist das System in der Fahrzeugindustrie, insbesondere
zur Lackierung von Autokarosserien und/oder der Montage von Kraftfahrzeugen,
nutzbar.
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Gemäß einem anderen Aspekt der
Erfindung wird ein Verfahren offenbart, wobei die Artikel wahlfrei
mehrere Bearbeitungsplätze
zur Durchführung einzelner
Prozessschritte eines Gesamtfertigungsprozesses durchlaufen, die
Artikel auf Pufferplätzen wahlfrei
zwischengelagert werden, und die Artikel auf einzeln ansteuerbaren
Förderfahrzeugen
zwischen Bearbeitungsplätzen
und Pufferplätzen
zum Durchlaufen des Gesamtfertigungsprozesses transportiert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung heben und/oder senken die Förderfahrzeuge mit einer Hebeeinrichtung
die Artikel von einer Ebene zu einer anderen Ebene.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung fördert
ein Lift Förderfahrzeuge
von einer Ebene in eine andere Ebene.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung hat die Förderfahrzeuge
ein Lastaufnahmemittel, das um eine vertikale Achse gedreht wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung werden defekte oder zu wartende Förderfahrzeuge (QVW, QVL) in
eine Wartungsbucht (40) gefördert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung wird ein Prozessschritt des Fertigungsprozesses übersprungen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung wird ein Prozessschritt des Fertigungsprozesses wiederholt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung werden die Prozessschritte des Fertigungsprozesses
in beliebiger Reihenfolge durchgeführt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung die werden Pufferplätze unabhängig von den Prozessschritten
des Fertigungsprozesses genutzt.
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Die vorliegende Erfindung wird in
den unabhängigen
Ansprüchen
definiert. Bevorzugte Ausführungsformen
finden sich in den abhängigen
Ansprüchen
wieder.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung sind für
den Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit den
beigefügten
Zeichnungen entnehmbar, in denen:
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1 eine
schematische Draufsicht auf ein Puffersystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 einen
Querschnitt entlang der Schnittebene II – II aus 1 zeigt;
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3 eine
schematische, dreidimensionale Ansicht von Elementen des Puffersystems
aus 1 zeigt;
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4 eine
dreidimensionale Seitenansicht von Teilen der 2 zeigt;
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5 eine
vertikal angebundene Fertigungsschleife in einem System gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer schematischen dreidimensionalen Ansicht zeigt;
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6 eine
horizontal angebundene Fertigungsschleife in einem System gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer schematischen dreidimensionalen Ansicht zeigt;
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7 einen
Einzelfertigungsplatz in einem System gemäß der vorliegenden Erfindung
in einer schematischen dreidimensionalen Ansicht zeigt;
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8A und 8B eine Linienfertigung mit
Pufferplätzen
gemäß dem Stand
der Technik zeigen;
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9A bis 9D einen Betrieb von mehreren Förderfahrzeugen
in einer einzigen Gasse des Puffersystems gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigen;
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10 Transportflüsse im Puffersystem
gemäß der 1 zeigt;
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11 den
primären
Transportfluss im Puffersystem zeigt, das dem System der 1 und 10 entspricht;
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12 sowohl
primäre
als auch sekundäre Transportflüsse in einem
erfindungsgemäßen System
entsprechend der 11 zeigt.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand
eines Beispiels einer Fertigung in der Automobilindustrie, insbesondere
beim Lackieren und/oder Endmontieren von Karosserien, erklärt werden.
Jedoch ist die Erfindung auch auf andere Bereiche der Produktion
von in verschiedenen Varianten herstellbaren Massenartikeln anwendbar.
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In 1 ist
eine schematische Draufsicht auf das erfindungsgemäße Puffersystem
gezeigt.
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Das erfindungsgemäße Puffersystem unterscheidet
sich insoweit von dem in einer herkömmlichen Linienfertigung, als
daß einzelne
Prozessschritte und/oder Gruppen von aufeinanderfolgenden Prozessschritten
nicht mehr durch sequentielle Fördervorrichtungen
miteinander verkettet sind.
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In der 1 sieht
man mittig zwei horizontal angeordnete parallele Reihen 10 und 11 von
Pufferplätzen 1.
Auf den Pufferplätzen 1 sind
beispielsweise Karosserien (zwischen-) lagerbar. Zwischen den Pufferreihen 10 und 11 ist
eine Gasse 14 für
Förderfahrzeuge,
nachfolgend "Wagengasse" genannt, angeordnet. Am oberen und unteren
Rand der 1 sind schematisch
zwei Arbeitsbereiche 12 und 13, die an die Pufferplätze angebunden
werden können, durch
eine gestrichelte Linie angedeutet. In den Arbeitsbereichen 12 und 13 befinden
sich Bearbeitungsplätze 20,
die nachfolgend noch genauer erläutert
werden. Zwischen den Arbeitsbereichen 12 und 13 und
den ihnen jeweils gegenüberliegenden
Pufferreihen 10 und 11 ist jeweils ein weitere
Fahrzeuggasse 15 und 16, nachfolgend als Liftgasse
bezeichnet, angeordnet. Ferner ist am linken Rand der 1 eine Brücke 17 mit
einer Umsetzbrücke 30 gezeigt, die
Förderfahrzeuge
zwischen den Gassen 14, 15 und 16 umsetzen
kann. Am rechten Rand der 1 ist
am Ende der Wagengasse 14 ein Förderfahrzeug-Lift 50 für Förderfahrzeuge
gezeigt. Die Pufferreihen 10 und 11 können jeweils
durch eine Wartungsbucht 40 unterbrochen sein.
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Entlang der Liftgassen 15 und 16 können sich
sogenannte Querverschiebungslifte, nachfolgend als QVL bezeichnet,
bewegen. Unter einem QVL versteht man eine Einheit, die in x-Richtung
entlang der Liftgassen verfahrbar ist. Ferner weist ein (QVL eine
Lastaufnahmevorrichtung zur Aufnahme beispielsweise einer Karosserie
auf. Zusätzlich
ist ein QVL mit einer Fördereinrichtung
ausgestattet, die es ihm ermöglicht,
eine auf der Lastaufnahmevorrichtung abgestellte Karosserie in z-Richtung
auf/von Pufferplätzen 1 und
auf/von Bearbeitungsplätzen 20 zu
fördern.
Außerdem
umfaßt
ein QVL eine Hebeeinrichtung zum Heben und Senken in y-Richtung
der Lastaufnahmevorrichtung von einer Puffer- bzw. Fertigungsebene
zu einer anderen Puffer- bzw. Fertigungsebene. In der 1 ist jedoch nur eine einzige Fertigungsebene
(x-z-Ebene) gezeigt. Ein Puffersystem mit mehreren sich in y-Richtung erstreckenden Ebenen
wird später
ausführlich
erklärt
werden.
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Entlang der Wagengasse 14 bewegen
sich Querverschiebungswagen, nachfolgend als QVWs bezeichnet. Die
QVWs sind beispielsweise mit Rädern
auf Schienen gelagert, so daß sie – angetrieben durch
einen Motor – auf
den (nicht dargestellten) Schienen, d.h. entlang der Wagengasse 14,
in x-Richtung bewegt werden können.
Auch die QVWs weisen eine Lastaufnahmevorrichtung zur Aufnahme einer
Karosserie auf. Ferner sind die QVWs mit einer Fördereinrichtung (vergleichbar
mit der der QVLs) ausgestattet, mit der Karosserien in z-Richtung
zwischen Pufferplätzen 1 und
Bearbeitungsplätzen 20 oder
Pufferplätzen 1 hin-
und hergefördert
werden können.
Zusätzlich
läßt sich
die Lastaufnahmevorrichtung um eine vertikale Achse, d.h. die y-Achse, rotieren.
Dadurch ist es beispielsweise möglich,
daß die
Lastaufnahmevorrichtung, während
sich der QVW entlang der Wagengasse 14 bewegt, um 90° gedreht
ist. Die Lastaufnahmevorrichtung des QVW läßt sich auch um 180° drehen,
so daß beispielsweise
eine Karosserie, die über
einen QVL der Liftgasse 15 in z-Richtung aus einem Bearbeitungsplatz 20 des Arbeitsbereichs 12 in
einen Bearbeitungsplatz 20 des Arbeitsbereichs 13 über einen
QVL der Liftgasse 16 gefördert wird, so orientiert werden
kann, daß die
Karosserie um 180° gedreht
ist. Das bedeutet, die Karosserie wird, egal in welchen Arbeitsbereich
sie sich gerade befindet, immer gleich relativ zum momentanen Arbeitsbereich
orientiert sein.
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Wie oben bereits erwähnt kann
das erfindungsgemäße Puffersystem
mit mehreren Ebenen ausgestattet sein. Bei der Ausführungsform
mit nur einer einzigen Ebene ist es nicht zwingend erforderlich,
daß in
den Liftgassen 15 und 16 Förderfahrzeuge mit Liftfunktion,
sprich QVLs, vorgesehen sind. Vielmehr können auch QVWs als Förderfahrzeuge anstatt
der QVLs in den Liftgassen 15 und 16 benutzt werden.
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In den Gassen 14, 15 und 16 können sich
jeweils eine Vielzahl von Förderfahrzeugen
bewegen. Dabei ist jedem einzelnen Förderfahrzeug ein bestimmter
Aktionsbereich bzw. -radius zuweisbar, in dem das entsprechende
Fahrzeug entlang der Gasse verfahrbar ist, um Karosserien von Bearbeitungsplätzen 20 in
Pufferplätze 1 und
umgekehrt oder von Pufferplätzen 1 in
andere Pufferplätze 1 umzusetzen. Damit
es zu keinen Kollisionen zwischen den Förderfahrzeugen innerhalb einer
Gasse kommt, werden die Aktionen (Fahraufträge) jedes Förderfahrzeugs von einer überlagert
angeordneten Zentralrecheneinheit (nicht dargestellt) koordiniert,
die alle Fahraufträge
innerhalb des erfindungsgemäßen Puffersystems steuert, überwacht
und gegebenenfalls korrigiert, wodurch Kollisionsfahrten ausgeschlossen
werden. Ferner können
die Förderfahrzeuge
Sicherheitseinrichtungen aufweisen, die eine Kollision mit einem
benachbarten Förderfahrzeug
verhindern. So könnte beispielsweise
mittels Verwendung von Infrarot- oder Laserstrahlen die Entfernung
zwischen den einzelnen Förderfahrzeugen
ermittelt werden, um bei Unterschreitung eines vorgegebenen Grenzabstands die
Aktionen der sich auf einander zu bewegenden Förderfahrzeuge abzubrechen.
Somit ist es möglich, dass
die Förderfahrzeuge überlappend
fahren, ohne zusammenzustoßen;
d.h. die Aktionsbereiche können
sich überschneiden.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass jede Position,
d.h. jeder Pufferplatz 1, von mindestens zwei Förderfahrzeugen
angefahren werden kann.
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Die Aktionsbereiche der Förderfahrzeuge sind
variabel. Abhängig
von den von den benachbarten Förderfahrzeugen
auszuführenden
Aktionen bzw. Fahraufträgen
kann sich der Aktionsbereich eines sich zwischen zwei Förderfahrzeugen
befindlichen Förderfahrzeugs
vergrößern oder
verkleinern. Dies wird jedoch noch genauer mit Bezug auf die nachfolgende
Beschreibung der 9A bis 9D erläutert
werden.
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Ferner ist in der 1 mit B die Breite und mit L die Länge des
Puffersystems gemäß der vorliegenden
Erfindung gekennzeichnet, wobei die Arbeitsbereiche 12 und 13 nicht
berücksichtigt
sind. Es sind beliebige Abmessungen realisierbar.
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Nachfolgend soll kurz anhand des
Beispiels einer Karosserielackierung ein möglicher Fertigungsprozess schematisch
erläutert
werden. Angenommen, eine Karosserie wird in der 1 von links in x-Richtung von dem am
weitesten links in der Liftgasse 15 angeordneten QVL in
das erfindungsgemäße Puffersystem
eingebracht. Ein erster Fertigungsprozessschritt soll beispielsweise
an dem am weitesten links im Arbeitsbereich 12 gelegenen
Bearbeitungsplatz 20 durchgeführt werden. Dazu wird die Karosserie
durch den QVL in z-Richtung in diesen Bearbeitungsplatz 20 gefördert. Die
am Bearbeitungsplatz 20 vorgesehenen Fertigungsprozessschritte
werden durchgeführt.
Bei dem am weitesten links angeordneten Bearbeitungsplatz 20 im
Arbeitsbereich 12 handelt es sich um eine sogenannte horizontal
angebundene Fertigungsschleife, die später noch ausführlicher
erläutert
werden wird. Die Karosserie wird in x-Richtung betrachtet von links
in eine Schleife eingeführt
und verläßt diese
rechts. Der von der Karosserie in der Schleife zurückzulegende
Weg ist durch Pfeile angedeutet. Während die Karosserie sich in der
horizontal angebundenen Fertigungsschleife befindet, fährt ein
QVL an den rechts gelegenen Ausgang, um die Karosserie aufzunehmen.
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Eine horizontal angebundene Fertigungsschleife 80 ist
detaillierter in der 6 zu
sehen. In der 6 ist
die horizontal angebunden Fertigungsschleife mit einer gestrichelten
Linie umrandet. Die Fertigungsschleife ist horizontal in der x-z-Ebene gelegen.
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Kehren wir nun zurück zum Beispiel
des Fertigungsprozesses einer Karosserie in der 1 . Die Karosserie befindet sich wieder
auf einem QVL der Liftgasse 15, der nicht zwingend der
gleiche wie der oben genannte ist, und wird von dort in einen vorbestimmten
Pufferplatz 1 der Pufferreihe 10 gefördert, indem sich
der QVL in x-Richtung zum entsprechenden Pufferplatz 1 bewegt
und die Karosserie dann in z-Richtung in den Pufferplatz fördert. Von
dort holt sich ein für
diesen Fahrauftrag bestimmter QVW der Wagengasse 14 die
Karosserie, um diese auf einen wahlfrei (durch die Zentralrecheneinheit)
vorbestimmten Pufferplatz 1 der Pufferreihe 11 zu
setzen. Wahlfrei bedeutet, dass die Karosserie auf irgendeinem beliebigen
Pufferplatz abgestellt werden kann, der beispielsweise nicht dem
bei der herkömmlichen Linienfertigung
in der Reihenfolge der abzuarbeitenden Prozessschritte nächsten Pufferplatz
entspricht. Während
sich die Karosserie auf dem QVW der Wagengasse 14 befindet,
ist es möglich,
die Karosserie durch Drehen der Lastaufnahmevorrichtung des QVWs
um 180° zu
drehen. Dies könnte
notwendig sein, wenn die Orientierung der Karosserie beim Einbringen
in einen Bearbeitungsplatz 20 des Arbeitsbereichs 13 eine
Rolle spielt. Nachdem der QVW der Wagengasse 14 die Karosserie
auf einen vorbestimmten (wahlfreien) Pufferplatz 1 der
Pufferreihe 11 abgestellt hat, wird die Karosserie von
einem QVL der Liftgasse 16 mit entsprechendem Fahrauftrag
abgeholt und in x-Richtung an einen vorbestimmten (wahlfreien) Bearbeitungsplatz 20 des
Arbeitsbereichs 13 gefahren. Auch in diesen wird die Karosserie
in z-Richtung wieder hinein- und herausgefördert. Ähnlich wie gerade beschrieben,
könnte
nun die Karosserie wiederum an einen anderen Bearbeitungsplatz 20 des
Arbeitsbereichs 12 transportiert werden. Ferner ist es
möglich,
daß der
QVL der Wagengasse 16 die Karosserie lediglich an einen
benachbarten Bearbeitungsplatz 20 des Arbeitsbereichs 13 liefert, der
(in x-Richtung) links oder rechts vom letzten Bearbeitungsplatz
liegt. Sollte die Karosserie jedoch an einen Bearbeitungsplatz transportiert
werden, der erstens auf der gleichen Seite, d.h. im gleichen Arbeitsbereich,
und zweitens weit entfernt liegt, so ist es sinnvoll, daß ein QVL
die Karosserie aus dem gerade abgearbeiteten Bearbeitungsplatz herausfördert und
auf einen (wahl-)freien Pufferplatz 1 der Pufferreihe 11 setzt.
Von dort aus holt sich ein QVW der Wagengasse 14 die Karosserie
und transportiert sie auf einen Pufferplatz, der dem Zielbearbeitungsplatz zugeordnet
ist.
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Dieser auf einen ersten Blick umständlich erscheinende
Weg macht immer dann Sinn, wenn sich in der Liftgasse 16 eine
große
Anzahl von QVLs bewegen, so daß deren
Reichweite bzw. Aktionsbereich in x-Richtung entlang der Liftgasse 16 eingeschränkt ist.
Auf der Wagengasse 14, auf der sich in diesem speziellen
Beispiel weniger QVWs befinden als QVLs auf der Liftgasse 16,
ist die Reichweite in x-Richtung dementsprechend größer, so
daß es
sinnvoll ist, zur Überbrückung von
größeren Distanzen
in x-Richtung den "Umweg" über
die QVWs mit größerem Aktionsradius
zu nehmen. Die QVLs dienen – abgesehen
von der z-Richtung – dem Transport
der Karosserien auf kurzen Strecken in x-Richtung, bspw. von einem
Bearbeitungs- oder Pufferplatz zu einem eng benachbarten Platz des
gleichen Arbeitsbereichs. Zusätzlich übernehmen
die QVLs, wie später
anhand von Puffersystemen mit mehreren Ebenen noch erläutert wird,
den Transport der Karosserien in y-Richtung. Die QVWs sind dagegen
hauptsächlich
für den
Transport in x-Richtung, abgesehen von der Förderung in z-Richtung, zuständig. Jedoch können Transporte
in x-Richtung auch von den QVLs übernommen
werden.
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In dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung
beträgt
die Länge
L des Puffersystems 420 m. Die Breite B beträgt 30 m. In den Liftgassen 15 und 16 befinden
sich beispielsweise jeweils sechs QVLs. In der Wagengasse 14 befinden sich
beispielsweise vier QVWs. Jede der Pufferreihen 10 und 11 umfaßt beispielsweise
150 Pufferplätze 1,
so daß sich
eine Gesamtkapazität
von 300 Pufferplätzen
(pro Ebene) ergibt. Somit können
300 Karosserien gleichzeitig wahlfrei im erfindungsgemäßen Puffersystem
gespeichert bzw. befördert
werden. Die Karosserien stehen dabei auf sogenannten Skids (nicht
dargestellt), wobei die Länge
eines Skids etwas geringer als 6 m und die Breite etwas geringer als
2,90 m ist. Bei einem Skid handelt es sich um eine Art von Schlitten
mit Kufen.
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Ausgehend von einer Besetzung mit
jeweils sechs QVLs pro Liftgasse, sind in der 1 in der Liftgasse 16 lediglich
fünf QVLs
dargestellt und in der Liftgasse 15 dagegen sieben. Dies
läßt sich
dadurch erklären,
daß einer
der QVLs der Liftgasse 16 mittels der Umsetzbrücke 30,
die sich entlang der Brücke 17 bewegt,
in die Liftgasse 15 umgesetzt wurde. Dies ist beispielsweise
dann notwendig, wenn das Arbeitsaufkommen auf der Seite des Arbeitsbereichs 12 so groß ist, daß die bereits
vorgesehenen sechs QVLs nicht ausreichen, um das anfallende Pensum
abzuarbeiten. Ferner ist es denkbar, daß entweder ein QVL oder QVW
aufgrund eines technischen Defekts ausfällt. In diesem Fall kann das
defekte Förderfahrzeug unverzüglich in
eine der Wartungsbuchten 40 gefahren werden, wo er umgehend
repariert werden kann. Dies hat den Vorteil, daß die Produktion trotz Ausfalls eines
Förderfahrzeugs
fortgeführt
werden kann, ohne daß es
zu erheblichen Störungen
oder schlimmstenfalls zu einem Stillstand des Gesamtbetriebs kommt.
Die Förderfahrzeuge
können
auch zu Zwecken der regelmäßigen Wartung
in die Wartungsbuchten 40 eingefahren werden, ohne daß das Gesamtsystem
gestört
wird.
-
Für
den Fall, daß einer
der Bearbeitungsplätze 20 ausfällt, was
bei einer herkömmlichen
sequentiellen Linienfertigung im schlimmsten Fall den Stillstand
der kompletten Linie bedeutete, zumindest spätestens dann, wenn alle Pufferspeicher
vollgelaufen waren, kann im erfindungsgemäßen System ein beliebiger anderer
Bearbeitungsplatz so umgerüstet werden,
daß er
den defekten Bearbeitungsplatz ersetzt. Dadurch, daß die Karosserien
auch über
Kreuz (vom Arbeitsbereich 12 in den Arbeitsbereich 13 und umgekehrt)
bewegt werden können,
um den neu eingerichteten Bearbeitungsplatz zu erreichen, und auf Grund
der großen
Kapazität
des Pufferspeichers, auf den wahlfrei zugegriffen werden kann, wird
die Produktion nie stillstehen.
-
Außerdem ist es möglich, daß Karosserien, die
während
des Fertigungsprozesses eine höhere Dringlichkeit
bzw. Priorität
zugeteilt bekommen haben, andere Karosserien, die sich ebenfalls
im Fertigungsprozess befinden, überholen
können,
was in einer sequentiellen Linienförderung nicht bzw. nur unter
erheblichen Aufwand möglich
war.
-
Das erfindungsgemäße Puffersystem wird noch effizienter
und flexibler, wenn man zusätzlich
zu der bereits vorhandenen Grundebene weitere Pufferebenen und Arbeitsbereiche
in y-Richtung übereinander
anordnet.
-
2 zeigt
eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Puffersystems entlang der
Schnittebene II – II
der 1. 2 wird von links nach rechts (in z-Richtung) erläutert. Ganz
links in der 2 ist der
Arbeitsbereich 12 dargestellt. Dem Arbeitsbereich 12 folgt
eine Liftgasse 15. An die Liftgasse 15 schließen sich
vier übereinander
in y-Richtung angeordnete Pufferreihen 10, 110, 210 und 310 an.
In der Mitte der 2 befinden
sich die vier übereinander
angeordneten Wagengassen 14, 114, 214, 314. Rechts
davon sind ebenfalls vier Pufferreihen 11, 111, 211, 311 übereinander
angeordnet, an die die Liftgasse 16 anschließt. Ganz
rechts in 2 befindet
sich der Arbeitsbereich 13.
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Ganz unten in 2 findet sich die tiefstgelegene Ebene 0,
auf der die Ebenen 100 und 200 sowie 300 (Arbeitsebene
nicht dargestellt) aufsitzen. Ebenfalls dargestellt sind Karosserien
A. Die QVLs können
sich (in der nicht dargestellten x-Richtung) in und aus der Zeichenebene
heraus entlang den Gassen 15 und 16 bewegen. Ferner
können
die QVLs mit ihrer Hebeeinrichtung Karosserien in y-Richtung zwischen
unterschiedlichen Ebenen heben und senken, was durch den weißen Pfeil
an den QVLs in der 2 angedeutet
ist. Die QVWs bewegen sich ebenfalls entlang ihrer ebenenspezifischen
Wagengasse in/aus die/der Zeichenebene hinein/heraus.
-
Durch die übereinander angeordneten Ebenen
gewinnt man eine zusätzliche
Dimension, was wiederum die Effizienz und Flexibilität des Gesamtpuffersystems
erhöht.
Die Anzahl der QVWs und QVLs pro Wagengasse und Ebene ist variabel.
So wird gewährleistet,
dass das System unterschiedlichsten Anforderungen gerecht wird.
In der Wagengasse 314 der höchsten Ebene kann beispielsweise nur
ein einziger QVW benutzt werden, so daß Karosserien möglichst
schnell in x-Richtung von einem Ende des Puffersystems an das andere
Ende des Puffersystems transportiert werden können.
-
In 3 ist
das erfindungsgemäße Puffersystem
der 1 und 2 nochmals schematisch in
einer dreidimensionalen Ansicht dargestellt. In den zwei Ebenen 0 und 100 befinden
sich in x-Richtung jeweils zwei Pufferreihen 11 und 10 bzw. 111 und 110.
Mittig zwischen den Pufferreihen bewegen sich QVWs in Wagengassen.
Links und/oder rechts gegenüber
den Pufferreihen bewegen sich QVLs, mit denen Karosserien sowohl
in x-z-Richtung als auch in y-Richtung transportiert werden können.
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4 zeigt ähnlich wie 3, jedoch um 90° gedreht,
eine schematische dreidimensionale Seitenansicht der 1 mit zusätzlich dargestellten
Arbeitsbereich 13. Man erkennt rechts in der 4 die übereinander angeordneten Bearbeitungsplätze 20 und 120,
die sich in den Ebenen 0 und 100 befinden. Bei
den dargestellten Bearbeitungsplätzen 20 und 120 handelt
es sich um sogenannte Einzelfertigungsplätze, die nachfolgend mit Bezug
auf 7 beschrieben werden.
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5 zeigt
eine vertikal angebundene Fertigungsschleife 70. Hier werden
die Karosserien in der Ebene 0 in z-Richtung in die Fertigungsschleife
eingefahren, manuell bearbeitet und durch einen Vertikallift 71 in
y-Richtung auf die nächst
höher gelegene Ebene 100 an
den Bearbeitungsplatz 120 gehoben. Der Bearbeitungsplatz 120 kann
ebenso, wie bereits in der 4 dargestellt,
von einer Lauffläche
umrandet sein, auf der sich das Bearbeitungspersonal oder ein Roboter
befinden kann. Nach abgeschlossener Bearbeitung am Bearbeitungsplatz 120 wird
die Karosserie A in z-Richtung in einen QVL gefördert. Der QVL wiederum fährt die
Karosserie A in x-Richtung und ggf. in y-Richtung an die nächste durch
den Fertigungsprozess vorbestimmte Position. Dabei kann es sich
sowohl um einen Pufferplatz 1 der angrenzenden Pufferreihen
in einer beliebigen der vier Ebenen 0, 100, 200 oder 300 als
auch einen weiteren Bearbeitungsplatz im Arbeitsbereich 13 handeln.
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6 zeigt – wie bereits
oben erwähnt – eine horizontal
angebundene Fertigungsschleife 80. Eine horizontal angebundene
Fertigungsschleife ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung
einer Karosserie innerhalb der gleichen (x-z-) Ebene angefangen
und abgeschlossen wird, wohingegen bei der vertikal angebundenen
Fertigungsschleife ein Ebenenwechsel stattfindet. Bei der in der 6 dargestellten horizontal
angebundenen Fertigungsschleife 80 wird eine Karosserie,
die auf der Lastaufnahmevorrichtung eines QVLs sitzt, in z-Richtung
in die untere Bahn der horizontal angebundenen Fertigungsschleife
gefördert,
wo sie anschließend
entweder vom Personal oder Robotern bearbeitet wird. Es ist durchaus
denkbar, daß mehrere
Bearbeitungsschritte innerhalb einer Schleife kombiniert bzw. aneinander
gereiht werden. Die Karosserien durchwandern im Beispiel der 6 die Schleife im Gegenuhrzeigersinn,
um nach abgeschlossener Bearbeitung von der oberen Bahn der horizontal
angebundenen Fertigungsschleife durch einen QVL aufgenommen zu werden.
Wie bereits mit Bezug auf 5 erläutert, liefert
der QVL gemäß seinem
Fahrauftrag anschließend
die Karosserie entweder an einen Pufferplatz 1 einer beliebigen
Ebene oder an einen anderen Bearbeitungsplatz einer beliebigen Ebene.
-
7 zeigt
einen angebundenen Einzelbearbeitungsplatz 60. Einzelbearbeitungsplätze sind dadurch
gekennzeichnet, daß Karosserien
(in z-Richtung)
genauso in sie hinein wie heraus gefördert werden. Im Gegensatz
zu Fertigungsschleifen ist der Ort, wo der QVL die Karosserie aufnimmt
bzw. abgibt, der gleiche.
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Der in der 1 gezeigte Lift 50 für Förderfahrzeuge,
insbesondere für
QVWs ist in den 4 bis 7 nicht dargestellt, jedoch
kann er jeweils ganz links oder rechts am Ende der übereinander
angeordneten Wagengassen vorgesehen sein. Der Lift 50 der 1 transportiert QVWs aus
einer Wagengasse einer ersten Ebene in eine Wagengasse einer anderen Ebene,
um eventuell lokal auf einer Ebene auftretende Spitzen im Transportaufkommen
besser bewältigen
zu können.
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In den 9A bis 9D ist das Prinzip eines Betriebs von mehreren
Förderfahrzeugen
in ein und derselben Gasse dargestellt. Bei den in den 9A bis 9D dargestellten
Förderfahrzeugen
kann es sich sowohl um QVWs als auch um QVLs handeln. In jeder der 9A–9D sind
jeweils drei Förderfahrzeuge auf
einer Schiene einer Wagengasse gezeigt. Die Förderfahrzeuge sind dabei als
schwarze Rechtecke dargestellt, wobei deren Aktionsbereich bzw.
-radius durch einen schraffierten Hintergrund um das jeweilige Förderfahrzeug
dargestellt ist. Ferner sind oberhalb der Gasse zwei Pufferplätze A1 und
B1 dargestellt. Unterhalb der Gasse sind ebenfalls zwei Pufferplätze A2 und
B2 dargestellt, die Ziel-Pufferplätze für Karosserien darstellen, die
auf den oberhalb der Wagengasse angesiedelten Pufferplätzen (mit
entsprechendem Bezugsbuchstaben) gelagert sind.
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In der 9A ist
die Ausgangssituation dargestellt. Auf den oberen Pufferplätzen A1
und B1 befindet sich Karosserien, die an die unteren Pufferplätze A2 und
B2 transportiert werden sollen. Pufferplätze mit gleichen Bezugsbuchstaben
stellen ein zusammengehöriges
Paar dar, wobei von dem oberhalb der Gasse gelegenen Pufferplatz
die Karosserie an den unterhalb der Gasse gelegenen Pufferplatz
zu transportieren ist. Bei dem in den 9A bis 9D dargestellten Fall überkreuzen sich somit die Transportwege.
Vom (nicht dargestellten) Koordinationsrechner wird dem mittleren
Förderfahrzeug
der Auftrag (A) zugeteilt, nachdem er überprüft und festgestellt hat, dass
der erforderliche Fahrbereich bzw. Aktionsbereich frei ist. Mit
der Zustellung des Auftrags ist der Fahrbereich inklusive dem erforderlichen
Sicherheitsbereich für
das mittlere Förderfahrzeug
reserviert. Der erforderliche Fahrbereich für den Auftrag (B) ist damit
nicht verfügbar
und kann deshalb zu diesem Zeitpunkt nicht ausgeführt werden.
-
Nachfolgend wird der Transportablauf
im Zusammenhang mit den sich ändernden
Fahrbereichen der Förderfahrzeuge
erklärt
werden.
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In 9A bewegt
sich das mittlere Förderfahrzeug
zuerst in x-Richtung vor den Pufferplatz A1, um die dort gelagerte
Karosserie in z-Richtung aufzunehmen. Dem mittleren Förderfahrzeug
wird der zur Ausführung
des Auftrags (A) nötige
Aktionsradius reserviert. Für
das linke und das rechte Förderfahrzeug ist
der Fahrbereich des mittleren Förderfahrzeugs gesperrt.
Die benachbarten Förderfahrzeuge
dürfen nicht
in diesen Bereich fahren.
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In der 9B hat
das mittlere Förderfahrzeug
die Karosserie vom Pufferplatz A1 bereits aufgenommen und startet
seine Fahrt in x-Richtung zur Abgabeposition, d.h. zum Pufferplatz
A2. Der für
das mittleren Förderfahrzeug reservierte
Bereich reduziert sich auf einen engen Bereich vor der Abgabeposition.
Der Transportauftrag (B) ist vom rechten Förderfahrzeug durchzuführen, das
die Karosserie abzuholen hat, die auf dem Pufferplatz B1 gelagert
ist. Der Fahrbereich für
das rechte Förderfahrzeug
wird, wenn möglich,
reserviert; d.h. es dürfen
sich keine anderen Förderfahrzeuge
mehr in diesem Bereich befinden und sie dürfen auch nicht in diesen Bereich eindringen,
zumindest während
der Zeit des Aufenthalts mit dem Auftrag (B) beauftragten Fahrzeugs. Bei
Erhalt des Fahrauftrags startet das rechte Förderfahrzeug zur Aufnahmeposition,
d.h. zum Pufferplatz B1.
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In 9C hat
das mittlere Förderfahrzeug seine
Abgabeposition (A2) erreicht und gibt die Karosserie in z-Richtung
ab. Das rechte Förderfahrzeug ist
in x-Richtung unterwegs zu seiner Aufnahmeposition (B1).
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In 9D hat
das mittlere Förderfahrzeug seine
Karosserie an die Abgabeposition, d.h. an den Pufferplatz A2 in
z-Richtung abgegeben. Das rechte Förderfahrzeug hat die Karosserie
vom Pufferplatz B1 übernommen
und startet anschließend
zu seiner Abgabeposition.
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Müßte nun
das mittlere Förderfahrzeug
wieder eine Karosserie vom Pufferplatz A1 holen, so würden sich
die Fahrbereiche entsprechend der 9B ändern. Das
heißt,
der Fahrbereich des rechten Förderfahrzeugs
wäre kleiner
und der Fahrbereich des mittleren Förderfahrzeugs wäre größer als die
in der 9D dargestellten. Die Anordnung
der Fahrbereiche wäre ähnlich zu
denen in der 9A dargestellten
Fahrbereiche, da sich das rechte Förderfahrzeug lediglich aus
dem für
das mittlere Förderfahrzeug
reservierten Fahrbereich entfernen müßte und sich somit nicht entgegen
der geplanten Bewegungsrichtung des mittleren Förderfahrzeugs bewegen würde.
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Die Reservierung und Freigabe der
Fahrbereiche wird, wie bereits erwähnt, von der Zentralrecheneinheit
gesteuert, überwacht
und gegebenenfalls korrigiert.
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Beispielsweise wird ein kompletter
Tagesablauf von der Zentralrecheneinheit im voraus geplant bzw.
optimiert, wobei sich durch die erfindungsgemäße Anordnung der Pufferplätze, der
angebundenen Arbeitsbereiche und der Förderfahrzeuge in mindestens
zwei Dimensionen (x, z) erhebliche Vorteile bezüglich der Flexibilität der Planung
ergeben, da die Karosserien wahlfrei auf den Pufferplätzen abgestellt werden
können.
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10 ist ähnlich zur 1 und stellt schematisch
einige Steuerungsstrategien dar. In 10 sind
mögliche
Transportwege bzw. -flüsse
von Karosserien durch unterschiedlich eingefärbte Pfeile dargestellt. So
zeigen beispielsweise die weißen
Pfeile links oben in der 10 den
Transportweg einer Karosserie aus einem am weitesten links gelegenen
Bearbeitungsplatz 20 (horizontal angebundene Fertigungsschleife)
des Arbeitsbereichs 12 in den links davon gelegenen Bearbeitungsplatz 20,
wobei ein QVL die Karosserie abholt und an den dritten Pufferplatz 1 von
links in der Pufferreihe 10 liefert. Von dort wird die
Karosserie von einem anderen QVL abgeholt und an den Zielbearbeitungsplatz 20 geliefert.
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Der durch die grauen Pfeile dargestellte Transportfluss
(rechts neben den weißen
Pfeilen) beginnt mit dem Abholen einer Karosserie von einem Bearbeitungsplatz 20 des
Arbeitsbereichs 12 durch einen QVL, der diese sofort an
den nächsten,
in z-Richtung unter ihm gelegenen Pufferplatz 1 der Pufferreihe 10 liefert.
Die Karosserie wird von dort von einem QVW der Wagengasse 14 abgeholt
und an einen weiter rechts in der Pufferreihe 10 gelegenen
Pufferplatz geliefert, um dort von einem weiteren QVL aufgenommen
zu werden. Dieser QVL fördert die
Karosserie anschließend
an einen anderen Bearbeitungsplatz 20 des Arbeitsbereichs 12.
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Der nächste Transportfluss, der rechts
von dem eben beschriebenen Transportfluss durch schwarze Pfeile
verdeutlicht ist, beginnt ebenfalls mit der Abholung einer Karosserie
aus einem Bearbeitungsplatz 20 des Arbeitsbereichs 12.
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Die Karosserie wird vom Bearbeitungsplatz 20 in
z-Richtung in einen QVL gefördert.
Der QVL wird in x-Richtung um einen Pufferplatz nach links verfahren,
um die auf ihm abgestellte Karosserie in z-Richtung an diesen Pufferplatz
der Pufferreihe 10 zu fördern.
Von dort wird die Karosserie in z-Richtung von einem QVW der Wagengasse 14 abgeholt,
um in x-Richtung um zwei weitere Plätze nach links verschoben in
z-Richtung an die Pufferreihe 11 geliefert zu werden. Ein
QVL der Liftgasse 16 holt die Karosserie in z-Richtung
von dort ab, um sie an einen Bearbeitungsplatz 20 des Arbeitsbereichs 13 zu
liefern. Bei dem eben beschriebenen Transportfluss gilt es zu beachten,
daß sich
die Karosserie entgegen einem Primärfluss bewegt hat. Unter dem
Primärfluss ist
die normale Reihenfolge der Prozessschritte zu verstehen. Des weiteren
hat die Karosserie in z-Richtung
vom Arbeitsbereich 12 in den Arbeitsbereich 13 gewechselt.
Zusätzlich
gilt es zu beachten, daß in
der 10 lediglich zwei
der drei Dimensionen dargestellt sind. Durch ein Vorsehen von weiteren
Ebenen erhöht
sich natürlich
die Flexibilität
des Gesamtsystems, was die Planung von optimierten Transportflüssen betrifft.
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Zu guter Letzt sei erwähnt, daß noch ein
weiterer Transportfluss in der 10 dargestellt
ist. Der unten links in 10 durch
schwarze Pfeile verdeutlichte Transportfluss ist vergleichbar mit
dem ersten, oben links in 10 durch
weiße
Pfeile beschriebenen Transportfluss.
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11 zeigt
noch einmal grob vereinfacht den Aufbau eines erfindungsgemäßen Puffersystems,
das ähnlich
zu den in den 1 und 10 dargestellten Puffersystemen
ist. Jedoch wird auf eine detaillierte Darstellung verzichtet.
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11 zeigt
die beiden Arbeitsbereiche 12 und 13, die beiden
Liftgassen 15 und 16. Die Pufferreihen 10 und 11 und
die sich zwischen diesen befindliche Wagengasse 14 sind
schematisch durch einen mittigen, grau schattierten Block (10, 11, 14)
verdeutlicht. Die Bearbeitungsplätze,
die in den 1 und 10 mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet
sind, sind in der 11 als
Blöcke
dargestellt. Diese Blöcke sind
vergleichbar mit den in den 8A und 8B dargestellten Bearbeitungsstationen
wie z.B. 803, 804, 806, 809, 812, 814 usw.
Der primäre
Transportfluss ist durch Pfeile dargestellt. Von links am Punkt
"Start" beginnend durchläuft
eine Karosserie den beispielhaft dargestellten Weg durch eine Lackierhalle.
In 11 sind nur zwei
Dimensionen (x, z) dargestellt. Für einen Fachmann ist es jedoch
ein Einfaches, das System um eine weitere Dimension (y) zu erweitern.
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Der "Start"-Punkt entspricht beispielsweise dem
in der 8A dargestellten
Schweiß-Lagerbereich,
von dem aus die fertig geschweißten
Karosserien den in 11 dargestellten
Lackierungsprozess durchlaufen. Deshalb wird beispielsweise eine
Karosserie auf den in der 1 ganz
links in der Pufferreihe 10 dargestellten Pufferplatz 1 abgestellt,
um dann von einem in der 11 nicht
dargestellten Förderfahrzeuge
(QVW oder QVL) an einen Bearbeitungsblock geliefert zu werden. Nach
abgeschlossener Bearbeitung holt ein Förderfahrzeug (das gleiche oder
ein anderes) die Karosserie ab und fördert sie an irgendeinen, durch
den Zentralrechner vorbestimmten, Pufferplatz des mittleren Bereichs
(10, 11, 14). Von dort wird die Karosserie
von einem weiteren Förderfahrzeug
abgeholt und an den nächsten
Bearbeitungsblock geliefert. Nach Beendigung des Bearbeitungsprozesses
an diesem Bearbeitungsblock wird die Karosse ähnlich wie gerade beschrieben
an den rechts dazu gelegenen Bearbeitungsblock geliefert.
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Von dort wird die Karosserie dann
quer zum Mittelbereich, d.h. über
die Pufferreihe 10, die Wagengasse 14 und die
Pufferreihe 11 an einen Bearbeitungsblock geliefert, der
zum Arbeitsbereich 13 gehört. Anschließend findet
wiederum ein Arbeitsbereichwechsel statt, diesmal jedoch in den
Arbeitsbereich 12.
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Nach Durchlauf aller Bearbeitungsblocks sind
alle Schritte des primären
Arbeitsflusses erledigt, so daß die
fertig gestellte Karosserie an den Punkt "ENDE" geliefert wird.
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Die Art und Weise, wie die Karosserie
von einem Bearbeitungsbereich in den anderen Bearbeitungsbereich über den
Mittelbereich transportiert wird, ist bereits oben beschrieben.
-
Der im Zusammenhang mit der 11 beschriebenen primäre Transportfluss
ist aber, wie bereits angedeutet, insoweit idealisiert, daß beispielsweise
keine Fehler bei den einzelnen Bearbeitungsplätzen auftreten, die eine Nacharbeitung
bzw. Korrektur erfordern würden.
Um den primären
Fluss nicht zu stören,
sind zur Mängelbeseitigung
weitere Bearbeitungsplätze
notwendig, an denen die Korrekturarbeiten durchgeführt werden
können.
Dadurch ergeben sich natürlich
auch weitere (sekundäre) Transportflüsse, die
in 12 dargestellt sind.
Jedoch können
die Korrekturarbeiten auch an den Bearbeitungsplätzen des primären Transportflusses durchgeführt werden.
Das bedeutet, es sind zusätzliche
Transportaufträge
durchzuführen.
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12 stellt
den gleichen primären
Transportfluss wie die 11 dar.
Zusätzlich
sind noch sekundäre
Transportflüsse
durch dünnere
Pfeile dargestellt, die die in 11 nicht
benutzten Bearbeitungsblöcke
in den Transportfluss mit einbeziehen. In diesen Bearbeitungsblöcken werden
Korrekturarbeiten durchgeführt.
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Man erkennt in 12, daß es zu einer Vielzahl von Überschneidungen
der Transportwege kommt. Bei einer Fertigungslinie gemäß dem in
der 8 dargestellten Stand der Technik
ist eine Überkreuzung
der Transportwege aufgrund der sequentiellen Anordnung nur schwer
möglich.
Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Puffersystems läßt sich
der sequentielle Transportfluss durch eine wahlfreie Lagerung auf
den Pufferplätzen
entkoppeln. Dies steigert die Flexibilität des Gesamtsystems.
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Abschließend werden die Vorteile einer
Fertigung mit einem erfindungsgemäßen Puffersystem gegenüber einer
Linienfertigung mit Puffern gemäß dem Stand
der Technik erläutert
werden.
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Die Erfindung kommt ohne Stetigförderelemente
gemäß dem Stand
der Technik aus. Es werden unter anderem zwei verschiedene aktive
Förderelemente
vorgesehen, nämlich
die Querverschiebelifte QVLs und die Querverschiebewagen QVWs. Es gibt
jedoch noch weitere Förderfahrzeuge
etwa wie Regalfahrzeuge o. ä.
Ein Vorteil einer Ausführungsform
der Erfindung ist ihre orthogonale Struktur mit (separaten) Elementen
für den
vertikalen und horizontalen Transportfluss. Die QVLs führen aufgrund ihrer
Hebeeinrichtung (auch) die Vertikalbewegung durch. Ein weiterer
Vorteil ist, daß sich
viele Förderfahrzeuge
gleichzeitig entlang einer einzigen Gasse bewegen können, so
daß es
in der Regel immer ein Förderfahrzeug
in einer Gasse geben wird, notfalls für ein anderes Förderfahrzeug
einspringen kann oder Spitzen im Arbeitsaufkommen glätten kann.
-
Sollte eines der Förderfahrzeuge
ausfallen, so stellt dies lediglich eine minimale, lokal begrenzte Stillstandzeit
des Gesamtsystems von wenigen Minuten dar, die unabhängig von
der Ausfalldauer des gestörten
Fahrzeugs ist. Die Instandsetzung erfolgt in einer Wartungsbucht,
ohne daß das
Gesamtsystem beeinflusst wird. In 10 ist
beispielsweise ein Förderfahrzeug
der Wagengasse 16 in eine Wartungsbucht 40 eingefahren,
die zwischen Pufferplätzen 1 der
Pufferreihe 11 angeordnet ist. An dieser Stelle kann das
Wartungspersonal agieren, ohne daß zu befürchten ist, daß es zu
Berührungen
zwischen dem Wartungspersonal und den im Betrieb befindlichen Förderfahrzeugen
kommt. Auch vorbeugende Wartungen an Förderfahrzeugen können in
den Wartungsbuchten ohne Beeinflussung des Systembetriebs durchgeführt werden.
Dadurch erhöht
sich die Zuverlässigkeit
des Gesamtsystems, da regelmäßig gewartete
Förderfahrzeuge
wesentlich effizienter arbeiten als nicht gewartete.
-
Somit enthält das erfindungsgemäße System
keinen einzigen sogenannten "Single-Point of Failure", was bedeutet,
daß es
bei Ausfall eines Förderfahrzeugs
zu keinem Stillstand des Gesamtfertigungsprozesses kommen kann.
Mit entsprechenden Steuerungsstrategien ist kein Produktionsstillstand zu
erwarten, was praktisch einer 100%igen Verfügbarkeit des Systems entspricht.
-
Ein weiterer Vorteil ist die hohe
Flexibilität des
erfindungsgemäßen Systems
auf äußere Einflüsse. Dies
wird erreicht durch die vollständige
Entkoppelung der Prozessschritte durch die wahlfreie Nutzung der
Pufferplätze.
Jeder Pufferplatz ist für
jeden Prozessschritt nutzbar. Ferner sind flexible Abrufsequenzen
zwischen den Prozeßschritten
möglich.
Prozessanbindungen sind in unterschiedlichen Höhen bzw. Ebenen möglich. Auch
können
Prozessschritte wiederholt werden. Mit dem erfindungsgemäßen System
ist eine optimale Auslastung des Systems als solchem und der Bearbeitungsplätze möglich. Ein
zu bearbeitender Gegenstand kann wahlfrei in die Prozessschrittkette
bzw. den Transportfluss eingeschleust werden. Andererseits ist auch
eine Herausnahme aus der Prozessschrittkette bzw. dem Transportfluss
möglich.
Zusätzlich
können
die einzelnen Schritte des (primären
und sekundären)
Transportflusses flexibel durchlaufen werden, d.h. es gibt keine
feste Reihenfolge wie beim Stand der Technik mehr, die durch durchlaufen
werden muß.
-
Mit dem erfindungsgemäßen System
ist ein Abrufen der Transporteinheiten zu den Bearbeitungsstationen
in beliebiger Reihenfolge, ein Überspringen von
Bearbeitungsstationen, ein Wiederholen von Bearbeitungsschritten,
eine beliebige Reihenfolge der Bearbeitungsschritte möglich. Ferner
ist der Puffer unabhängig
vom Bearbeitungsschritt nutzbar.
-
Die Anbindung an die Bearbeitungsplätze kann über eine
separate Zutransport- und Rücktransportstrecke
erfolgen, die in der gleichen Ebene oder übereinanderliegend oder auch
horizontal und vertikal versetzt an das Puffersystem angebunden
werden können.
Des Weiteren sind reversierbare Anbindungen an Bearbeitungsstationen
möglich.
Einzelne Bearbeitungsstationen sind auch als eine Gruppe von Bearbeitungsstationen
anbindbar, die wie bei der herkömmlichen
Linienfertigung aufgebaut ist.
-
Die Pufferplätze sind wahlfrei für alle Bearbeitungsschritte
nutzbar. Es ist aber auch möglich, Pufferplätze mit
besonderen Einrichtungen etwa wie Heizungen, Kühlungen, Klimatisierung, einem
Reinraum etc. auszurüsten,
die dann nur zur Pufferung vor oder nach bestimmten Bearbeitungsschritten
genutzt werden.
-
Es ist klar, dass die Erfindung auch
für Fertigungsprozesse
anderer Artikel benutzt werden kann. Eine orthogonale Ausrichtung
des System ist nicht zwingend erforderlich. Beispielsweise können die Gassen
auch beliebig viele Bogenelemente aufweisen, an die die Form der
Pufferreihen und Arbeitsbereiche angepasst ist und umgekehrt. Ferner
können sich
QVLs auch auf Wagengassen und QVWs auch auf Liftgassen bewegen.
-
Für
einen Fachmann versteht es sich von selbst, daß aus den vorangegangenen Erläuterungen
der verschiedenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung diese lediglich exemplarisch erklärt wurde
und diese auf einfache Art und Weise verändert bzw. abgeändert werden
kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
-
- 0
- 0.
Ebene
- 1
- Pufferplätze
- 10
- Pufferreihe,
0. Ebene
- 11
- Pufferreihe,
0. Ebene
- 12
- Arbeitsbereich,
0. Ebene
- 13
- Arbeitsbereich,
0. Ebene
- 14
- Wagengasse,
0. Ebene
- 15
- Liftgasse
- 16
- Liftgasse
- 17
- Brücke
- 20
- Bearbeitungsplatz,
0. Ebene
- 30
- Umsetzbrücke
- 40
- Wartungsbucht
- 50
- QVW-Lift
- 60
- Einzelfertigungsplatz
- 70
- Vertikal
angebundene Fertigungsschleife
- 71
- Vertikallift
- 80
- Horizontal
angebundene Fertigungsschleife
- 100
- 1.
Ebene
- 110
- Pufferreihe,
1. Ebene
- 111
- Pufferreihe,
1. Ebene
- 113
- Arbeitsbereich,
1. Ebene
- 120
- Bearbeitungsplatz,
1. Ebene
- 200
- 2.
Ebene
- 220
- Bearbeitungsplatz,
2. Ebene
- 300
- 3.
Ebene
- 801
- Vorbereitungsabschnitt
- 802
- Elektroabscheidungsabschnitt
- 803
- Elektroabscheidungsofen
- 804
- Versiegelungsvorrichtung
- 805
- Grundierungsabschnitt
- 806
- Versiegelungsofen
- 807,
811, 815
- Inspektionsabschnitt
- 808
- Zwischenlackierabschnitt
- 809
- Zwischenlackierofen
- 810
- Speicher
- 812
- Endlackierabschnitt
- 814
- Endlackierofen
- 818,
820
- Lackierspeicher
- 819
- Wachsbereitungsabschnitt
- 821
- Montagespeicher
- 822–825
- Pufferspeicher
- A
- Artikel
bzw. Automobilkarosserie
- B
- Breite
- L
- Länge
- QVL
- Querverschiebungslift
- QVW
- Querverschiebungswagen