DE20208805U1

DE20208805U1 - Fertigungslinie

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Publication number: DE20208805U1
Application number: DE20208805U
Authority: DE
Original assignee: Cooper Power Tools GmbH and Co OHG
Current assignee: Apex Tool Group GmbH and Co OHG
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2003-10-16
Anticipated expiration: 2012-06-07

Description

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Fertigungslinie

Die Erfindung betrifft eine Fertigungslinie, insbesondere zur Fahrzeugfertigung, mit einer Mehrzahl von im wesentlichen entlang einer Montageabfolgerichtung angeordneten Bearbeitungsstation, wobei über eine Versorgungseinrichtung zumindest eine Energieversorgung der Bearbeitungsstationen und ein Datenaustausch zwischen Bearbeitungsstation und zumindest einer zentralen Steuereinrichtung ermöglicht ist.

Fertigungslinien sind bei einer Reihe von Einsatzbereichen bekannt, wie beispielsweise bei der Fahrzeugfertigung, bei der Maschinenfertigung und dergleichen. Ein entsprechend zu bearbeitendes Objekt wird entlang der Fertigungslinie bewegt und durchläuft in bestimmter Abfolge verschiedene Bearbeitungsstationen, wobei sich durch die vorgegebene Abfolge der Bearbeitungen eine Montageabfolgerichtung entlang der Fertigungslinie ergibt. Die verschiedenen Bearbeitungsstationen sind über eine entsprechende Versorgungseinrichtung zumindest mit Energie versorgbar. Weiterhin erfolgt über die entsprechende Versorgungseinrichtung in der Regel auch ein Datenaustausch zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen und der zumindest einen zentralen Steuereinrichtung.

Entsprechende Fertigungslinien werden insbesondere auch im Fließbetrieb eingesetzt, wobei sich zumindest das zu bearbeitendes Objekt und gegebenenfalls auch die Bearbeitungsstation zumindest entlang eines Teils der Fertigungslinie gemeinsam bewegen und die Bearbeitungsstation zur entsprechenden Bearbeitung eines nachfolgenden Bearbeitungsobjekts entgegengesetzt zur Montageabfolgerichtung zurückbewegt wird.

Bei aus der Praxis bekannten Fertigungslinien ist eine Rückverfolgbarkeit der Bearbeitungsergebnisse des jeweiligen Bearbeitungsobjekts insbesondere im Fließbetrieb äußerst schwierig oder gar nicht zu realisieren. Eine solche Rückverfolgbarkeit ist aber insbesondere bei der Fahrzeugfertigung im Rahmen der Produkthaftung unumgänglich.

Zwar ist es bereits bekannt, direkt bei der Bearbeitungsstation und insbesondere bei jedem Bearbeitungswerzeug eine Einrichtung vorzusehen, durch die das Bearbeitungsobjekt erkannt werden kann, um dadurch eine Relation zwischen Bearbeitungstätigkeit und Bearbeitungsobjekt herzustellen. Allerdings sind diese bekannten Einrichtungen in der Regel manuell zu betätigen. Erfolgt eine solche Betätigung nicht oder in falscher Weise, ist entsprechend keine oder eine falsche Relation zwischen Bearbeitungstätigkeit und Bearbeitungsobjekt hergestellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Fertigungslinie der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass in einfacher konstruktiver Weise und unabhängig von den einzelnen Bearbeitungsstationen bzw. an diesen auszuführenden manuellen Tätigkeiten, eine Beziehung zwischen Bearbeitungstätigkeit im Bereich der jeweiligen Bearbeitungsstation und Bearbeitungsobjekt hergestellt ist.

Diese Aufgabe wird im Zusammenhang mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass eine Identifikationseinrichtung für das Bearbeitungsobjekt an einer Stelle entlang der Montageabfolgerichtung angeordnet und eine Berechnungs- und Zuordnungseinrichtung zur Positionsbestimmung jedes Bearbeitungsobjekts innerhalb der Fertigungslinie und zur eindeutigen Zuordnung von Daten der Bearbeitungsstation zum Bearbeitungsobjekt vorgesehen ist.

Durch die Identifikationseinrichtung wird erfindungsgemäß an nur einer Stelle entlang der Fertigungslinie jedes Bearbeitungsobjekt identifiziert. Mittels der Berechnungs- und Zuordnungseinrichtung wird nach der Identifizierung das Bearbeitungsobjekt entlang der Montageabfolgerichtung verfolgt und die Position des Bearbeitungsobjekts immer entsprechend zum jeweiligen Zeitpunkt berechnet. Durch die Kenntnis der Positionen zum jeweiligen Zeitpunkt kann eine eindeutige Zuordnung zwischen Bearbeitungsobjekt und beliebiger Bearbeitungsstation erfolgen. Durch diese eindeutige Zuordnung ist es ebenfalls möglich, Daten der Bearbeitungsstation mit einem bestimmten Bearbeitungsobjekt zu korrelieren.

Beispiele für solche Daten sind Anfangs- und Endzeitpunkt der Bearbeitung, Art der Bearbeitung, Daten über die einzelnen Bearbeitungstätigkeiten usw.

Erfindungsgemäß entfällt insbesondere die manuelle Identifizierung der entsprechenden Bearbeitungsobjekte in jeder Bearbeitungsstation und ebenso sind Fehler bei der manuellen Identifizierung ausgeschlossen. Die Identifizierung kann dabei in unterschiedlichsterweise erfolgen, wie beispielsweise durch Einscannen oder Abtasten von einem Code, einer Nummer oder dergleichen am Bearbeitungsobjekt.

Im Prinzip ist es unwichtig, an welcher Stelle entlang der Produktionslinie die I-dentifikationseinrichtung angeordnet ist. Solange bekannt ist, in welcher Weise sich das Bearbeitungsobjekt entlang der Produktionslinie bewegt, können die entsprechenden Daten beispielsweise auch erst bei Identifizierung des Bearbeitungsobjekts beim Verlassen der Fertigungslinie eindeutig im Hinblick auf die verschiedenen Bearbeitungen in den Bearbeitungsstationen zugeordnet werden. Um allerdings bei beispielsweise sich verzweigenden Produktionslinien, bei Ausfall des Gesamtsystems nach Durchlaufen einiger Bearbeitungsstationen und dergleichen bereits immer eine Zuordnung von Bearbeitungsobjekt und Daten der Bearbeitungsstation vorliegen zu haben, kann die Identifikationseinrichtung am Eintrittsende der Fertigungslinie angeordnet sein.

Bei bisherigen Bearbeitungsstationen erfolgte die Energieversorgung und der Datenaustausch in der Regel über Kabel, die zur Mitbewegung mit der Bearbeitungsstation in einem Kabelschleppsystem integriert waren. Solche Kabelschleppsysteme sind durch die ständige Bewegung der Bearbeitungsstation äußerst stör- bzw. reparaturanfällig. Weiterhin kann es durch die ständigen Bewegungen der Kabel im Kabelschleppsystem zu Kabelbrüchen und damit zum Stillstand der Fertigungslinie kommen.

Um auf solche Kabelschleppsysteme zu verzichten, kann die Versorgungseinrichtung wenigstens ein Schienensystem aufweisen. Das Schienensystem kann in unterschiedlichsterweise ausgebildet sein. Beispielsweise kann sich ein Kabel

von der Bearbeitungsstation nur bis zum Schienensystem erstrecken, so dass aufwendige Kabelschleppsysteme nicht mehr notwendig sind. Statt dessen ist beispielsweise ein Ende des Kabels entlang des Schienensystems bewegbar und nur noch die Bewegung relativ zum Schienensystem muss durch das Kabel ermöglicht werden.

Um das Schienensystem nicht nur zur Energieversorgung zu verwenden, kann es zumindest eine Strom- und eine Führungsschiene aufweisen. Die Stromschiene dient in diesem Zusammenhang zur Energieversorgung und die Führungsschiene zur Führung der Bearbeitungsstation. Stromschiene und Führungsschiene können unabhängig voneinander je nach Anforderungen zerlegt sein.

Eine mögliche Anordnung eines solchen Schienensystems ist auf der Oberfläche eines Bodens entlang der Fertigungslinie. Natürlich ist das Schienensystem auch im Untergrund versenkbar anordbar. Erfolgt beispielsweise die Bewegung der Bearbeitungsstation ohne Anbindung an eine entsprechende Führungsschiene, so kann die Stromschiene vollständig im Untergrund angeordnet sein, wobei die Energieversorgung der Bearbeitungsstation berührungslos durch Induktion oder dergleichen erfolgen kann.

Um allerdings weniger Bewegungseinschränkungen zur Bearbeitung entlang der Fertigungslinie zu haben und gleichzeitig Beschädigungen, Verschmutzungen oder dergleichen des Schienensystems weitestgehend zu vermeiden, kann das Schienensystem als Hängeschienensystem ausgebildet sein. Ein solches ist oberhalb des Untergrunds und in einer Decke eines entsprechenden Gebäudes oder abgehängt zur Decke anordbar.

Sind die Bearbeitungsstationen ebenfalls mobil und gegebenenfalls entlang der Fertigungslinie umsetzbar, so kann es von Vorteil sein, wenn der Führungsschiene der Bearbeitungsstation und/oder der Bearbeitungsstation direkt eine Positionserfassungseinrichtung zugeordnet ist. Durch diese Positionserfassungseinrichtung kann gleichzeitig eine Identifizierung der Bearbeitungsstation erfolgen.

Dadurch ist die Bearbeitungsstation sowohl an sich als auch bezüglich ihrer Position entlang der Fertigungslinie bzw. in Montageabfolgerichtung identifizierbar. Durch eine solche Positionserfassungseinrichtung für die Bearbeitungsstation ist die Zuordnung zwischen Bearbeitungsobjekt und Bearbeitungsstation noch zuverlässiger möglich.

Ein Beispiel für eine Positionserfassungseinrichtung ist eine entlang der Führungsschiene angeordnete Kodierung oder dergleichen, die von einem entsprechenden Sensor insbesondere optisch abgetastet wird.

In diesem Zusammenhang ist es weiterhin als vorteilhaft zu betrachten, wenn die Positionsdatenerzeugungseinrichtung einen insbesondere absoluten Positionsgeber aufweist. Durch einen solchen absoluten Positionsgeber ist jederzeit die Position der Bearbeitungsstation feststellbar, ohne dass beispielsweise nach Ausfall des Gesamtsystems die Bearbeitungsstation erst in eine vorbestimmte Position entlang der Fertigungslinie bewegt werden muss, um von dort eine relative Positionsbestimmung durchzuführen.

Es ist auch denkbar, die Position der Bearbeitungsstation über einen Transponder, eine Lasereinrichtung oder dergleichen zu ermitteln.

Die Energieversorgung kann berührungslos erfolgen, in dem beispielsweise induktiv Energie übertragen wird. Bei insbesondere Hängeschienensystemen ist es allerdings ebenso vorteilhaft, wenn die Stromlinie wenigstens eine Schleifleitung aufweist und die Energieversorgung über die Schleifleitung erfolgt. Heutige Stromschienensysteme mit Schleifleitung sind nahezu verschleißfrei, so dass auch in dieser Hinsicht Schleifleitungen nicht von Nachteil sind.

Die Datenkommunikation kann natürlich auch direkt über die Stromschiene erfolgen, in dem entsprechende Daten über die Schleifleitungen übertragen und auf die Energieversorgung (Spannung) aufmoduliert werden.

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Um allerdings mögliche Störungen bei der Datenkommunikation in einfacher Weise auszuschließen, kann zum Datenaustausch eine separate Datenkommunikationseinrichtung im wesentlichen benachbart zur Stromschiene angeordnet sein. Es ist beispielsweise bekannt, dass als Datenkommunikationseinrichtung ein Hohlprofil verwendet wird, entlang welchem die Datenkommunikation durch Mikrowellen erfolgt. Das Hohlprofil weist in diesem Zusammenhang einen Schlitz auf, in den eine berührungslos laufende Antenne eingreift. Diese Antenne steht mit der Bearbeitungsstation in Verbindung. Über Antenne und entsprechende Mikrowellen erfolgt die Datenkommunikation mit der zentralen Steuereinrichtung.

Um die Datenübermittlung zwischen Datenkommunikationseinrichtung und sonstigen Einrichtungen zu vereinfachen, kann die Datenkommunikationseinrichtung mit der zentralen Steuereinrichtung und/oder weiteren peripheren Steuer- und Auswerteeinrichtungen über einen Datenbus in Verbindung sein. In der Regel ist die Datenübermittlung dabei in zwei Bereiche aufgeteilt. Einerseits werden Qualitätsdaten über Datenbusse wie Ethernet, Arcnet, Device-Net oder dergleichen übertragen. Solche Qualitätsdaten können Aussagen über beispielsweise eine Verschraubung geben, in dem für eine spezifische Verschraubung Daten über Drehmoment, Drehmomentverlauf, Drehwinkel und dergleichen erfasst und entsprechend übermittelt werden. Als weiterer Datenbus kann ein sogenannter Feldbus Daten zur Ansteuerung von Maschinen und/oder verschiedenen anderen Peripheriegeräten im Bereich der Bearbeitungsstation übermitteln. Ein solcher Feldbus ist in der Regel als Profibus, Interbus, CRN-Bus oder dergleichen ausgebildet.

Um entlang der Fertigungslinie verschiedene Fertigungsschritte, Montageschritte oder dergleichen voneinander getrennt in einfacher Weise durchführen zu können, kann die Fertigungslinie in eine Reihe von Arbeitsbereichen unterteilt und jedem Arbeitsbereich wenigstens eine Bearbeitungsstation zugeordnet sein. Es besteht natürlich ebenfalls die Möglichkeit, dass in dem Arbeitsbereich mehrere Arbeitsstationen hintereinander angeordnet sind, von denen jede einem bestimmten Teilbereich des Arbeitsbereichs zugeordnet ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass beidseitig zur Fertigungslinie Bearbeitungsstationen angeord-

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net sind, die gleichzeitig zur Bearbeitung eines Bearbeitungsobjekts eingesetzt werden.

Um für jeden Arbeitsbereich auch bei mehreren Bearbeitungsstationen sicherstellen zu können, dass die Zuordnung von Bearbeitungsobjekt und Bearbeitungsstation eindeutig für einen bestimmten Abschnitt der Fertigung erfolgen kann, kann die Bearbeitungsstation insbesondere verstellbare Bewegungsbegrenzungseinrichtungen an Enden und/oder innerhalb ihres zugeordneten Arbeitsbereichs aufweisen. Durch diese Bewegungsbegrenzungseinrichtungen wird sichergestellt, dass eine Bearbeitungsstation den ihr zugewiesenen Abschnitt des Arbeitsbereichs nicht verlässt und auch nur in ihrem Abschnitt ein entsprechendes Bearbeitungsobjekt bearbeitet. Je nach Länge des Arbeitsbereichs kann dieser in verschiedene Abschnitte unterteilt sein, wobei jedem Abschnitt eine Bearbeitungsstation zugeordnet ist. In diesem Fall sind die Bewegungsbegrenzungseinrichtungen auch innerhalb des Arbeitsbereichs angeordnet.

Um die Bearbeitungsstation auch für unterschiedliche Tätigkeiten zu standardisieren und gleichzeitig deren volle Beweglichkeit entlang der Fertigungslinie und deren Anbindung an das Schienensystem zu gewährleisten, kann jede Bearbeitungsstation eine entlang des Schienensystems bewegbare Tragstruktur zur Aufnahme und/oder zum Anschluss von Steuergeräten, Bearbeitungsgeräten, Schnittstellen, Ein-/Ausgängen, Displays, Sende-/Empfangseinrichtungen oder dergleichen aufweisen. Das Steuergerät kann beispielweise eine Schraubersteuerung und das Bearbeitungsgerät ein Schrauber sein. Die Arbeitssteuerung kann einkanalig oder mehrkanalig ausgebildet sein. Zur einfachen Bedienung der Schraubersteuerung kann diese mit der Bedienoberfläche oder über ein Display betätigbar sein. Ein solches Display ist beispielsweise ein berührungssensitives LCD.

Die Tragstruktur kann direkt an einer entsprechenden Schiene über Rollen oder dergleichen aufgehängt und entlang dieser Schiene bewegbar sein. Dabei kann diese Schiene gleichzeitig über Schleifkontakte die Energieversorgung sicherstellen. Schnittstellen der Tragstruktur können beispielsweise als serielle oder

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TCP/IP-Schnittstellen ausgebildet sein. Weiterhin kann die Tragstruktur Ablagen für einen Werker, Ablagen für das Bearbeitungsgerät, Ablagen für Montageteile und dergleichen aufweisen. Schließlich besteht noch die Möglichkeit, dass weitere Spannungsversorgungsanschlüsse an der Tragstruktur angeordnet sind, um weitere Bearbeitungsgeräte anzuschließen.

Zur Kommunikation mit dem Bearbeitungsgerät insbesondere während dessen Einsatzes besteht außerdem die Möglichkeit, dass eine Sende-/Empfangseinrichtung vorgesehen ist, mittels der Daten mit dem Bearbeitungsgerät ausgetauscht werden. Dabei verfügt das Bearbeitungsgerät ebenfalls über eine entsprechende Sende-/Empfangseinrichtung.

Um in einfacherweise die Bearbeitungsstation in ihrer Anordnung zu variieren oder gegen andere auszutauschen, können entlang des Schienensystems Ein- und/oder Auskoppeleinrichtungen für Bearbeitungsstationen ausgebildet sein. An diesen Koppeleinrichtungen sind die Bearbeitungsstationen aus der Fertigungslinie entnehmbar oder in die Fertigungslinie einführbar. Durch eine solche Variation in der Anordnung der Bearbeitungsstation ist auch ein Vertakten der Arbeitsvorgänge möglich, das heißt, dass die verschiedenen Bearbeitungsvorgänge in anderer Reihenfolge durchgeführt werden. In der Fahrzeugfertigung kann dies beispielsweise bei einem Modellwechsel von Vorteil sein.

Es besteht die Möglichkeit, dass das Bearbeitungsgerät über eine entsprechende Kabelverbindung mit der Bearbeitungsstation so verbunden ist, dass ausreichend Freiraum für den Werker bei seiner Tätigkeit durch die Verbindung zwischen Bearbeitungsgerät und Bearbeitungsstation gegeben ist. Je nach Länge des Arbeitsbereichs oder des Abschnitts des Arbeitsbereichs, der einer Bearbeitungsstation zugewiesen ist, kann es allerdings von Vorteil sein, wenn der entsprechende Aktionsradius des Werkers vergrößert ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Bearbeitungsstation manuell innerhalb ihres Arbeitsbereichs oder einem Abschnitt davon bewegbar ist.

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Um die Ausfallssicherheit der Fertigungslinie zu erhöhen, kann das Schienensystem redundant mit Energie und/oder Daten versorgbar sein. Das heißt, dass beispielsweise zwei getrennte Spannungsversorgungen vorgesehen sind, von denen die eine bei Ausfall der anderen eingesetzt wird. Dies gilt analog für die Datenkommunikation mit der zentralen Steuereinrichtung oder den übrigen peripheren Geräten.

Um eindeutig feststellen zu können, dass alle notwendigen Tätigkeiten bei einer Bearbeitungsstation durch den Werker durchgeführt worden sind und gleichzeitig die Zuordnung von Qualitätsdaten und der entsprechenden Bearbeitung zur Bearbeitungsposition zu verbessern, kann der Bearbeitungsstation eine Bearbeitungspositionskennungseinrichtung zugeordnet sein. Durch diese ist einerseits erkennbar, an welcher Stelle des Bearbeitungsobjekts der Werker mittels des Bearbeitungsgeräts tätig war und andererseits können dieser entsprechenden Bearbeitungsposition eindeutig Daten über die durchgeführte Tätigkeit zugeordnet werden, wie im Falle eines Schraubers, Drehmoment, Anzugsdrehmoment, Drehmomentverlauf, Drehwinkel und dergleichen.

Die Bearbeitungspositionserkennungseinrichtung kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Eine einfache Möglichkeit besteht beispielsweise in der Verwendung eines Kamerasystems, das optisch die Tätigkeiten des Werkers bzw. der Bearbeitungsstation überwacht. Weitere Möglichkeiten sind SD-Erkennungseinrichtungen mittels denen ebenfalls eine eindeutige Identifizierung der entsprechenden Bearbeitungsstelle am Bearbeitungsobjekt möglich ist. Eine solche 3D-Erkennungseinrichtung ist beispielsweise ein Triangulationsverfahren oder dergleichen.

Um den Aufbau des Schienensystems zu vereinfachen, kann beispielsweise die Stromschiene gleichzeitig Führungsschiene für die Bearbeitungsstation bzw. für die Tragstruktur sein. Die Stromschiene weist in diesem Fall entsprechende Führungsflächen zur Führung der Bearbeitungsstation auf, welche sich beispielsweise mittels Rollen oder dergleichen bewegen kann.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass eine Datenübermittlung zwischen Bearbeitungsgerät und Tragstruktur schnurlos stattfinden kann, in dem beispielsweise das Bearbeitungsgerät eine entsprechende Sendeeinrichtung und gegebenenfalls auch eine Empfangseinrichtung aufweist. Über diese Einrichtungen kann der Datenaustausch mit dem zugehörigen Steuergerät der Bearbeitungsstation erfolgen.

Um gleichzeitig die Daten mit einer Reihe von Bearbeitungsstationen austauschen zu können, kann die Datenkommunikationseinrichtung eine Anzahl von Datenkanälen insbesondere zur Vollduplexübertragung aufweisen.

Um im Rahmen der Produkthaftung die Rückverfolgbarkeit der Bearbeitungsvorgänge zum jeweiligen Bearbeitungsobjekt mit entsprechenden Daten über die Bearbeitungsvorgänge auch über einen längeren Zeitraum zu gewährleisten, können die bearbeitungsobjekt-spezifischen Daten mit zugehörigen Bearbeitungsparametern insbesondere zentral abspeicherbar sein. Die Abspeicherung kann in der zentralen Steuereinrichtung oder mittels anderer peripherer Speicher oder dergleichen erfolgen. Die bearbeitungsobjekt-spezifischen Daten sind beispielsweise Position der Bearbeitungsstelle, Abfolge der Bearbeitungstätigkeiten und dergleichen. Die zugehörigen Bearbeitungsparameter ergeben sich in Relation zur Tätigkeit des Werkers bzw. des Bearbeitungsgeräts. Für einen Schrauber sind solche Bearbeitungsparameter beispielsweise Drehwinkel, Anzugsdrehmoment, Drehmomentverlauf und dergleichen bezogen jeweils auf eine konkrete Bearbeitungsstelle.

Im folgenden wird in der Figur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Es zeigt:

Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Fertigungslinie.

Eine Fertigungslinie 1 umfasst eine Transporteinrichtung 30 für eine Mehrzahl von Bearbeitungsobjekten 8. Diese sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel Fahrzeuge, die sich entlang der Fertigungslinie 1 in Montageabfolgerichtung 2 bewegen und entlang einer Mehrzahl von Bearbeitungsstationen 3 geführt werden. An zumindest einigen der Bearbeitungsstationen erfolgt eine Bearbeitung des Bearbeitungsobjekts 8.

Jede der Bearbeitungsstationen 3 ist als Schraubbearbeitungsstation ausgebildet. Es ist selbstverständlich, dass auch andere Bearbeitungen durch entsprechende Bearbeitungsstationen durchführbar sind, wie Schweißen, Einsetzen von Bauteilen durch Handhabungsmaschinen und dergleichen.

Die Transporteinrichtung 30 weist an einem Eintrittsende 10 der in Figur 1 dargestellten Fertigungslinie eine Identifikationseinrichtung 7 auf. Diese kann beispielsweise als Scanneinrichtung ausgebildet sein, die ein entsprechendes Bearbeitungsobjekt 8 am Eintrittsende 10 eindeutig identifiziert. Nachfolgend bewegt sich dieses Bearbeitungsobjekt 8 insbesondere bei Fließbetrieb stetig mittels der Transporteinrichtung 30, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit des Bearbeitungsobjekts 8 konstant sein kann. Durch die Identifikationseinrichtung 7 ist zu einem bestimmten Zeitpunkt der Ort eines bestimmten Bearbeitungsobjekts 8 erfasst und mittels einer entsprechenden Berechnungs- und Zuordnungseinrichtung 9, die mit der Identifikationseinrichtung 7 zum Datenaustausch verbunden 1st, ist jederzeit berechenbar, an welcher Stelle entlang der Transporteinrichtung 30 bzw. der Fertigungslinie 1 das entsprechende Bearbeitungsobjekt 8 zum jeweiligen Zeitpunkt angeordnet ist. Dadurch ist ebenfalls bekannt, zu welchem Zeitpunkt das Bearbeitungsobjekt 8 in einen Abschnitt 25 eines Arbeitsbereichs 17 eintritt, wie lange das Bearbeitungsobjekt 8 in diesem Bearbeitungsabschnitt 25 verweilt und wann es ihn wieder verlässt. Einem solchen Bearbeitungsabschnitt 25 ist eine entsprechende Bearbeitungsstation 3 zugeordnet, wobei der Bearbeitungsabschnitt 25 dem Aktionsradius eines Bearbeitungsgeräts 20 der Bearbeitungsstation 3 entspricht.

Die in Figur 1 dargestellten Bearbeitungsstationen 3 sind alle gleichartig aufgebaut, so dass die Beschreibung mittels einer Bearbeitungsstation 3 erfolgt. Dies ist in diesem Fall die Bearbeitungsstation 3, die dem Bearbeitungsabschnitt 25 zugeordnet ist.

Es sei allerdings angemerkt, dass die übrigen Bearbeitungsstationen 3 auch andere Bearbeitungsgeräte 20 aufweisen können oder in ihrem Aufbau von der im folgenden beschrieben Bearbeitungsstation abweichen können.

Die Bearbeitungsstation 3 umfasst eine Tragstruktur 18. Diese ist entlang eines Schienensystems 11 mittels beispielsweise einer Rollenführung 29 bewegbar. Die Tragstruktur 18 ist soweit von einem Boden oder Untergrund entlang der Fertigungslinie 1 entfernt, dass sie beispielsweise durch einen Werker manuell innerhalb des Bearbeitungsabschnitts 25 bewegbar ist. Die Tragstruktur 18 dient zur Anordnung eines Steuergeräts 19 für das Bearbeitungsgerät 20. Weiterhin können ein Display 21, eine Tastatur 27, Ablagen 26 und dergleichen an der Tragstruktur 18 angeordnet sein. Die Ablagen 26 können zur Aufnahme des Bearbeitungsgeräts 20 oder von Montageteilen dienen. Die Verbindung zwischen Steuergerät 19 und Bearbeitungsgerät 20 erfolgt über eine Kabelverbindung 31, die zumindest so lang ist, dass der Werker bei seiner Tätigkeit am Bearbeitungsobjekt 8 genügend Freiraum hat.

Um nicht nur die jeweilige Position des Bearbeitungsobjekts 8 entlang der Fertigungslinie zu jedem Zeitpunkt zu kennen, sondern auch jede vom Bearbeitungsgerät 20 bearbeitete Bearbeitungsposition am Bearbeitungsobjekt 8 identifizieren und der entsprechenden Bearbeitungstätigkeit zuordnen zu können, ist eine Bearbeitungspositionserkenneinrichtung 23 der Bearbeitungsstation 3 zugeordnet. Diese ist beispielsweise als Kamerasystem ausgebildet. Die Bearbeitungspositionserkennungseinrichtung 23 erfasst jede Bearbeitungsposition und ob und wann an dieser Bearbeitungsposition das Bearbeitungsgerät 20 zum Einsatz kommt. Entsprechende Daten über die Bearbeitungstätigkeit durch das Bearbeitungsgerät 20 sind entlang Kabelverbindung 31 oder auch schnurlos über Sen-

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deeinrichtung 24 am Bearbeitungsgerät 20 und Empfangseinrichtung 22 am Steuergerät 19 übermittelbar.

Weitere Möglichkeiten für eine Bearbeitungspositionserkennungseinrichtung ist eine Triangulation beispielsweise mittels Ultraschall oder auch eine optische Erkennungseinrichtung, wie eine Kamera, insbesondere direkt am Bearbeitungsgerät 20.

Von der Bearbeitungsstation 3 sind die entsprechenden Daten eines jeden Bearbeitungsvorgangs über Display 21 darstellbar oder über eine Datenkommunikationseinrichtung 15 an eine zentrale Steuereinrichtung 5 übermittelbar. Die zentrale Steuereinrichtung 5 kann gleichzeitig die Berechnungs- und Zuordnungseinrichtung 9 bilden, die bereits oben erwähnt wurde.

Die Datenkommunikationseinrichtung 15 kann sowohl Daten über die Tätigkeit des Bearbeitungsgeräts 20 an der entsprechenden Bearbeitungsposition als auch Daten zur Steuerung der entsprechenden Bearbeitungsstationen 3 bzw. des Bearbeitungsgeräts 20 übermitteln. Die Datenkommunikationseinrichtung 15 ist über einen Datenbus 16 mit der zentralen Steuereinrichtung 5 verbunden. Beispiele für einen solchen Datenbus sind Ethernet, Arcnet, Device-Net oder dergleichen.

Die Verbindung der Datenkommunikationseinrichtung 15 zu den einzelnen Steuergeräten kann über einen Feldbus erfolgen, wie Profibus, Interbus, CRN-Bus oder dergleichen. Entsprechende Schnittstellen sind am Steuergerät vorgesehen, wobei auch eine TCP/lP-Schnittstelle vorhanden sein kann.

Die Datenkommunikationseinrichtung 15 bildet einen Teil des Schienensystems 11 als Versorgungseinrichtung 4. Neben Daten wird über das Schienensystem 11 noch mittels einer Stromschiene 12 Energie übertragen. Die Stromschiene 12 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig als Führungsschiene 13 ausgebildet, entlang der die verschiedenen Tragstrukturen 18 mittels Rollenführungen 29 verschiebbar sind.

Um den Arbeitsabschnitt 25 für eine entsprechende Bearbeitungsstation 3 festzulegen, sind insbesondere entlang des Schienensystems 11 entsprechende Bewegungsbegrenzungseinrichtungen 14 lösbar angeordnet.

Um auch die Position der entsprechenden Bearbeitungsstation 3 zu erfassen, weist das Schienensystem 11 weiterhin eine Positionsdatenerzeugungseinrichtung 6 beispielsweise in Form einer Positionsschiene auf. Die Positionsdatenerzeugungseinrichtung 6 kann als optisches Weg-Kodier-System oder dergleichen ausgebildet sein. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, mittels einer Laserwegmessung die Position der entsprechenden Bearbeitungsstation 3 zu ermitteln und entsprechende Positionsdaten an die zentrale Steuereinrichtung 5 zu übermitteln.

Entlang des Schienensystems 11 angeordnete Ein-ZAuskoppeleinrichtungen sind zur Vereinfachung nicht dargestellt. Mittels dieser Ein-ZAuskoppeleinrichtungen ist es möglich, eine Bearbeitungsstation 3 vom Schienensystem 11 zu entfernen, durch eine andere Bearbeitungsstation zu ersetzen oder beispielsweise auch an anderer Stelle entlang des Schienensystems 11 bei vertakteter Bearbeitung der Bearbeitungsobjekte 8 wieder einzukoppeln.

In diesem Zusammenhang ist noch zu bedenken, dass jede Bearbeitungsstation 3 über die Datenkommunikationseinrichtung 15 von der zentralen Steuereinrichtung 5 identifizierbar ist, so dass auch bei Änderungen der Reihenfolge der Bearbeitungsstation 3 deren Position jeweils erfasst werden können.

Zur Energieversorgung einer jeden Bearbeitungsstation 3 weist die Stromschiene 12 eine Schleifleitung auf, von der über einen entsprechenden Schleifkontakt Spannung von der jeweiligen Bearbeitungsstation 3 abnehmbar ist. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass die Energieübertragung berührungslos beispielsweise durch Induktion erfolgt.

Bei einem vereinfachten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist die Datenkommunikationseinrichtung 15 Teil der Stromschiene 12, indem beispielsweise die entsprechenden Daten auf die Versorgungsspannung aufmoduliert sind.

Der Datenkommunikationseinrichtung 15 direkt bzw. über die zentrale Steuereinrichtung 5 ist ein Peripheriegerät 28 zugeordnet, in dem die Daten des Bearbeitungsgeräts 20 für jeden Einsatz an entsprechender Bearbeitungsposition und an entsprechendem Bearbeitungsobjekt abspeicherbar sind. Diese Daten dienen zur Rückverfolgbarkeit der entsprechenden Bearbeitungstätigkeit, so dass jedem Bearbeitungsobjekt 8 und jeder an diesem befindlichen Bearbeitungsposition ein genauer Zeitpunkt der Bearbeitung und die entsprechenden Bearbeitungsdaten zuordbar sind. Bei einem Schrauber als Bearbeitungsgerät 20 sind solche Bearbeitungsdaten beispielsweise Drehwinkel, Drehmomentverlauf, Anzugdrehmoment und dergleichen. Eine solche Rückverfolgbarkeit der Bearbeitungstätigkeit ist insbesondere bei der Fahrzeugfertigung im Rahmen der Produkthaftung und auch im Fließbetrieb, das heißt bei stetiger Bewegung der Bearbeitungsobjekte 8 entlang der Transporteinrichtung 30, zu gewährleisten.

Im folgenden wird kurz anhand der Figur 1 die erfindungsgemäße Fertigungslinie in ihrer Funktion beschrieben.

Ein Fahrzeug wird am Eintrittsende 10 der Transporteinrichtung 30 mittels der I-dentifikationseinrichtung 7 identifiziert. Durch die bekannte und vorzugsweise konstante Geschwindigkeit der Transporteinrichtung 30 lässt sich die Position des Fahrzeugs entlang der Transporteinrichtung 30 zu jeder Zeit errechnen. Mittels der Positionsdatenerzeugungseinrichtung 6 besteht ebenfalls die Möglichkeit, die Position jeder Bearbeitungsstation 3 genau zu bestimmen. Läuft das Fahrzeug 8 in den Bearbeitungsabschnitt 25 einer Bearbeitungsstation 3 ein, so lässt sich die entsprechende Bearbeitungsstation 3 einem entsprechenden Fahrzeug eindeutig zuordnen.

Mittels der beweglichen Tragstruktur 18 ist die beispielsweise als Schraubersteuerung ausgebildete Steuereinrichtung im Fließbetrieb dem Fahrzeug nachführ-

bar. Über die Positionsdatenerzeugungseinrichtung 6 erkennt die zentrale Steuereinrichtung 5 zu jedem Zeitpunkt in welchem Fahrzeug gerade entsprechende Tätigkeiten mittels eines Schraubers als Bearbeitungsgerät 20 durchgeführt werden. Durch die Bearbeitungspositionserkennungseinrichtung 23 ist zusätzlich identifizierbar, an welcher Bearbeitungsposition zu jedem Zeitpunkt das Bearbeitungsgerät 20 im Einsatz ist. Dadurch sind jeder Bearbeitungsposition entsprechende Daten der Bearbeitung, wie Drehwinkel, Drehmomentverlauf, Anzugsmoment und dergleichen zuordbar. Diese Daten werden für jedes Fahrzeug und für jede Bearbeitungsposition als Qualitätsdaten und im Rahmen der Produkthaftung abgespeichert, siehe Peripheriegerät 28.

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Claims

1. Fertigungslinie (1), insbesondere zur Fahrzeugfertigung, mit einer Mehrzahl von im wesentlichen entlang einer Montageabfolgerichtung (2) angeordneten Bearbeitungsstationen (3), wobei über eine Versorgungseinrichtung (4) zumindest eine Energieversorgung der Bearbeitungsstation und ein Datenaustausch zwischen Bearbeitungsstation (3) und zumindest einer zentralen Steuereinrichtung (5) ermöglicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Identifikationseinrichtung (7) für das zu bearbeitende Objekt (8) an einer Stelle (10) entlang der Montageabfolgerichtung (2) angeordnet und eine Berechnungs- und Zuordnungseinrichtung (9) zur Positionsbestimmung jedes Bearbeitungsobjekts (8) und zur eindeutigen Zuordnung von Daten der Bearbeitungsstation (3) zum Bearbeitungsobjekt vorgesehen ist.

2. Fertigungslinie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikationseinrichtung (7) an einem Ende (10), insbesondere am Eintrittsende, der Fertigungslinie (1) angeordnet ist.

3. Fertigungslinie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (4) wenigstens ein Schienensystem (11) aufweist.

4. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schienensystem (11) zumindest eine Strom- und/oder Führungsschiene (12, 13) aufweist.

5. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schienensystem (11) als Hängeschienensystem ausgebildet ist.

6. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsschiene (13) und/oder dem Bearbeitungsobjekt (8) eine Positionsdatenerzeugungseinrichtung (6) zugeordnet ist.

7. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdatenerzeugungseinrichtung (6) einen insbesondere absoluten Positionsgeber aufweist.

8. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdatenerzeugungseinrichtung (6) eine Lasereinrichtung aufweist.

9. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (12) wenigstens eine Schleifleitung aufweist.

10. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Datenkommunikation entlang der Stromschiene (12) erfolgt.

11. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Datenaustausch eine separate Datenkommunikationseinrichtung (15) im wesentlichen benachbart zur Stromschiene (12) angeordnet ist.

12. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenkommunikationseinrichtung (15) mit der zentralen Steuereinrichtung (5) und/oder weiteren peripheren Steuer- und Auswerteinrichtungen über einen Datenbus (16) in Verbindung ist.

13. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungslinie (1) in eine Reihe von Arbeitsbereichen (17) unterteilt und jedem Arbeitsbereich wenigstens eine Bearbeitungsstation (3) zugeordnet ist.

14. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsstation (3) insbesondere verstellbare Bewegungsbegrenzungseinrichtungen (14) an Enden oder innerhalb des ihr zugeordneten Arbeitsbereichs (17) aufweist.

15. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsstation (3) eine bewegbare Tragstruktur (18) zur Aufnahme und/oder zum Anschluss von Steuergerät (19), Bearbeitungsgerät (20), Schnittstelle, Ein/Ausgängen, Display (21), Sende/Empfangseinrichtung (22) oder dergleichen aufweist.

16. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungsgerät (20) ein Schrauber ist.

17. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Schienensystems (11) Ein- oder Auskoppeleinrichtungen für Bearbeitungsstationen (3) ausgebildet sind.

18. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsstation (3) manuell innerhalb ihres Arbeitsbereichs (17) oder eines Teils davon bewegbar ist.

19. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schienensystem (11) redundant mit Energie und/oder Daten versorgbar ist.

20. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsstation (3) eine Bearbeitungspositionserkennungseinrichtung (23) zugeordnet ist.

21. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungspositionserkennungseinrichtung (23) eine 3D- Erkennungseinrichtung ist.

22. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (12) gleichzeitig Führungsschiene (13) für die Bearbeitungsstation (3) ist.

23. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungsgerät (20) eine Sendeeinrichtung (24) aufweist.

24. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenkommunikationseinrichtung (15) eine Anzahl von Datenkanälen insbesondere zur Vollduplexübertragung aufweist.

25. Fertigungslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bearbeitungsobjekt-spezifische Daten mit zugehörigen Bearbeitungsparametern der Bearbeitungsstation (3) insbesondere zentral abspeicherbar sind.