SE534719C2 - Förfarande och system för distribution av komponenter till materialsatser - Google Patents

Description

25 30 534 ?'l9 2 Vid traditionell batch-produktion, åstad koms vanligtvis ett flertal identiska komponenter, vilka lagras på respektive för varje komponenttyp specifikt ställe i ett melianiager. När en ram skall tillverkas, plockas komponenter ihop från olika platser i lagret för bildande av en materialsats, vilken förs till den arbetsplats där sammanfogning skall ske. l den varierade produktflora med många utföranden som är vanlig idag, blir lagerhållningen stor och risken för kassation blir betydande. Det är därför önskvärt att nya system utvecklas. Över hela världen pågår en produktions- teknisk utveckling under begreppet ”Lean Production" som bl a innebär att man utvecklar mycket effektiva produktionssystem där "Single Piece Flow” är en av principerna.

Wd materialförsörjning till tillverkning är det önskvärt att hålla lagervärdet så lågt som möjligt. Tillskurna delar, komponenter, har högre lagervärde än motsvarande mängd råmaterial. Dessutom är råmaterialet mer flexibelt, i och med att det först vid tillskärning blir specifikt för en viss produkt.

Råmaterial kan dessutom avyttras till högre värde än komponenter, vilka normalt sett endast kan avyttras som skrot.

Vidare är det önskvärt att de komponenter som hålls i lager redan är beställda, dvs att tillskärning av komponenter till en produkt skall ske först när produkten är beställd.

Det är också önskvärt att samla ihop komponenter i materialsatser, för vidarebefordran till den arbetsplats där sammanfogning skall ske, såsom nämnts ovan.

Slutligen är det önskvärt att möjliggöra högsta möjliga utnyttjandegrad av ràmaterialet. Detta kan åstadkommas genom att tillskärning av varje råmaterialstycke (en stång, ett rör, etc.) planeras i förhållande till befintliga order. Vid tillskärning av ett råmaterialstycke, kan således komponenter för ett flertal produkter utföras i samma operation. När så sker, är det önskvärt att kunna distribuera de tillskurna komponenterna direkt till materialsatser för respektive produkt. Det är därför önskvärt att från en tillskärningsstation kunna distribuera komponenter till ett stort antal materialsatser. 10 15 20 25 30 534 719 3 Det är känt, att vid en bearbetningsstation, såsom en såg, svarv eller fräs, utnyttja en robot för att distribuera bearbetade komponenter en och en direkt till ett flertal materialsatsbärare.

Det finns således ett behov av en metod för snabb och precis distribution av komponenter fràn en matningsstation, exempelvis en tillskärningsstation, till ett stort antal materialsatser.

Sammanfattning Ett ändamål med föreliggande uppfinning är således att åstadkomma ett förfarande och system för snabb och precis distribution av komponenter från en matningsstation till ett stort antal materialsatser.

Uppfinningen definieras av bifogade självständiga patentkrav.

Utföringsforrner framgår av de osjälvståndiga patentkraven, av den följande beskrivningen och ritningarna.

Enligt en första aspekt, åstadkoms ett förfarande för distribution av komponenter till materialsatser, omfattande att vid en matningsstation genom tlllskärning av ett råmaterialstycke tillhandahålla minst två komponenter, och att anordna nämnda komponenter i minst en på avstånd från matningsstationen belägen materialsatsbärare, så att var och en av nämnda materialsatsbärare innehåller ett flertal komponenter som är avsedda att sammanfogas med varandra för att ingå i en förutbestämd produkt.

Förfarandet omfattar vidare att vid matningsstationen anordna nämnda minst två komponenter på en gemensam interrimsbärare, att förflytta interrimsbäraren till nämnda materialsatsbärare, och att överföra minst en av nämnda komponenter från interrimsbäraren till nämnda materialsatsbärare.

Med ”komponent” avses en åtminstone delvis bearbetad del, såsom exempelvis en sågad, borrad och/eller laserskuren del av ett stångmaterial.

Med en ”materialsatsbärare” avses en bärare eller sammanhållande enhet, som kan motta ett flertal komponenter, vilka tillsammans bildar en materialsats som är avsedd att sammansättas till att bilda en produkt eller del av en produkt. 10 15 20 25 30 534 715 4 Med ”förutbestämd produkt” avses dels produkter som är kända av den som utövar förfarandet, men den förutbestämda produkten behöver inte vara känd av den som utövar förfarandet i större utsträckning än vad som krävs för att utöva förfarandet.

Med ”på avstånd från" avses att materialsatsbäraren befinner sig så långt från matningsstationen, att den utrustning som används för att anordna komponenterna på interrimsbäraren inte kan användas för att istället anordna komponenterna direkt i materialsatsbäraren.

Genom att utnyttja interrimsbärare, blir det möjligt att snabbare distribuera ett stort antal komponenter, från ett flertal matningsstationer till ett stort antal materialsatsbärare. Komponenterna kan flyttas styckvis från interrimsbäraren till materialsatsbäraren. Altemativt kan en delmängd, exempelvis 2, 3, 4, 5, av på interrimsbäraren befintliga komponenter flyttas samtidigt till materialsatsbäraren.

Komponenterna kan, vid matningsstationen, anordnas på nämnda interrlmsbärare med hjälp av en första robot. Med "robot" avses här en automatiserad, vanligen numeriskt styrd, godsförflyttare, med förmåga att förflytta gods utan styrning av en operatör. interrimsbäraren kan förflyttas till nämnda materialsatsbärare med hjälp av en andra robot.

Komponenten kan överföras till nämnda materialsatsbärare med hjälp av en tredje robot. Den tredje roboten kan vara integrerad med och/eller uppbäras av den andra roboten. Alternativt, kan den andra roboten vara anpassad att utföra både transport av interrimsbäraren till materialsats- bäraren och överföring av komponenten till materialsatsbäraren.

Materialsatsbäraren kan befinna sig i ett lagringsställ när nämnda komponent överförs från interrimsbäraren till materialsatsbäraren. Med ”lagringsställ” avses en struktur för lagring av ett flertal materialsatsbärare.

Flyttningen från interrimsbäraren till materialsatsbäraren kan alltså ske vid, eller i direkt anslutning till, en lagringsplats för materialsatsbäraren. Detta kan vara en ”permanent” lagringsplats, eller en Iagringsplats avsedd för lagring fram till det att materialsatsen är komplett. 10 15 20 25 30 534 719 5 Komponenten kan placeras på en förutbestämd position i materialsatsbäraren.

Enligt en utföringsform, kan nämnda minst tvâ komponenter vara avsedda att ingå i olika produkter.

Enligt en annan utföringsform, kan nämnda minst två komponenter vara avsedda att ingå i samma produkt.

Komponenterna kan skilja sig åt väsentligt med avseende på form, dimension och/eller utskärningslayout. Med ”väsentligt” avses här att de skall skilja sig mer än med avseende på tillverkningstoleranser och tillverkningsfel.

Vid matningsstationen kan minst ett bearbetningssteg utföras pà minst en av nämnda komponenter.

Komponenterna kan vara väsentligen långsträckta och ha en väsentligen konstant profil.

Enligt en andra aspekt, åstadkoms ett förfarande för tillverkning av ett lantbruksredskap, omfattande ett förfarande enligt något av föregående krav.

Enligt en tredje aspekt, åstadkoms ett system för distribution av komponenter till materialsatser, omfattande en matningsstation utformad att genom tillskärning av ett råmaterialstycke tillhandahålla minst två komponenter, och minst en på avstånd från matningsstationen belägen materialsatsbärare, vilken är till form och storlek anpassad att motta ett flertal komponenter som är avsedda att sammanfogas med varandra för att ingå i en förutbestämd produkt. Systemet omfattar vidare en interrimsbärare, vilken är till form och storlek anpassad att motta nämnda minst två komponenter; organ för automatisk förflyttning av interrimsbäraren till nämnda materialsatsbärare, och organ för överföring av minst en av nämnda komponenter från interrimsbäraren till nämnda materialsatsbärare.

Matningsstationen kan vara anordnad att utföra minst ett bearbetningssteg på minst en av nämnda komponenter.

Kort beskrivning av ritningarna Fig 1 visar en översiktsvy över ett materialhanteringssystem. 10 15 20 25 30 534 715 6 F ig 2 visar en närbild av en robot för förflyttning av komponenter från en tillskärningsmaskin till en interrimsbärare.

Fig 3 visar en närbild av ett ställ för interrimsbärare.

Fig 4 visar en närbild av en interrimsbärare vid överföring av komponenter till materialsatsbärare.

Fig 5 visar en närbild av en materialsatsbärare innehållande ett flertal komponenter.

Fig 6 visar en ram för ett lantbruksredskap.

Beskrivning av utföringsformer Fig 1 visar en översiktsvy över ett materialhanteringssystem, vilket omfattar ett lagringsomràde 1 för råmaterial, här i form av långsträckta stänger eller rör av metall, vanligen stål; en traverskran 2 för förflyttning av råmaterial till en tillskämingsstation 3 omfattande en tillskärningsmaskin, en robot 4 för förflyttning av i tillskämingsmaskinen tillskuma komponenter 10a, 10b, 10c, 10d till en interrimsbärare 5a; ett ställ 6 anpassat att motta ett flertal interrimsbärare; en skyttel 7, för förflyttning av interrimsbärare 5b till ett första lagringsställ 12, i vilket ett flertal icke kompletta materialsatsbärare 8 befinner sig. Vidare visas ett andra lagringsställ 13, i vilket ett flertal kompletta materialsatsbärare befinner sig. De första och andra lagringsställen 12, 13 förhåller sig så till varandra, att när en materialsatsbärare är komplett, dvs den innehåller alla delar som skall ingå iden för att den skall anses färdig för att skickas till sammansättning (vanligen med svets eller skruv/bultförband, alternativt nitförband), så förs den över från det första lagringsstället 12 till det andra lagringsstället 13. Detta kan ske med hjälp av en separat skyttel (ej visad).

Skyttelns 7 förflyttningsväg kan optimeras baserat på kännedom om till vilka materialsatsbärare var och en av komponenterna skall överföras, så att skytteln rör sig snabbast/kortast möjliga väg.

Det är möjligt att utnyttja flera skyttlar 7, vilka arbetar mer eller mindre oberoende av varandra. Ett sådant system kräver emellertid att det kan 10 15 20 25 30 534 719 7 säkerställas att skyttlarna inte kolliderar eller på annat sätt interfererar med varandra.

Fig 2 visar en närbild av en robot 4 för förflyttning av komponenter 10a, 10b. 10c, 10d från en tillskämingsmaskin till en interrimsbärare.

Tillskärningsmaskinen kan vara en 3D-laserskärmaskin, anpassad för långsträckta arbetsstycken, såsom stángmaterial, vilken har förmåga att både kapa stångmaterialet till rätt längd, och skära ut eventuella hål, slitsar och liknande. Sådana tillskärningsmaskiner kan ha mycket hög kapacitet.

Roboten 4 griper tag i komponenter som matas ut från tillskärningsmaskinen. Eventuellt kan roboten skaka/vända komponenterna för att tömma ut skrot från tillskärningsprocessen. Roboten 4 placerar komponenterna på förutbestämda positioner i en interrimsbärare 5a, vilken, som framgår av Fig 2, kan vara särskilt utformad för att motta làngsträckta komponenter 10a, 10b. Vidare kan ett flertal småkomponentbärare 11 tillhandahållas, i vilka en eller flera komponenter som är för små för att hanteras av interrimsbäraren 5a kan placeras. Ett flertal smàkomponent- bärare 11 kan placeras på en gemensam särskild interrimsbärare, för distribution till respektive materialsatsbärare 8. Eventuellt kan interrims- bäraren Sa vara anpassad att, utöver komponenter, motta en eller flera småkomponentbärare 1 1.

Fig 3 visar en närbild av ett ställ 6 för interrimsbärare 5a. Stället 6 kan vara utformat att motta ett flertal tomma interrimsbärare, vilka återförts av skytteln 7.

Fig 4 visar hur en komponent 10c överförs från interrimsbäraren 5b till en materialsatsbärare 8. Överföringen kan ske med hjälp av en manipulator eller robot 9, vilken kan ha griporgan i form av exempelvis gripklo(r) eller magnet(er), utformat att greppa en komponent på interrimsbäraren 5a och lyfta över denna till materialsatsbäraren 8. Roboten 9 kan vara integrerad med skytteln 7. Som visas av pilen A, kan, men måste inte, materialsats- bäraren skjutas ut från lagringsstället 12, likt en byrålåda, för att underlätta överföringen av komponenten 10c. 10 15 20 25 30 534 719 8 Fig 5 visar en materialsatsbärare 8 innefattande ett flertal komponenter 10a, 10b samt ett flertal småkomponentbärare 11. Komponenterna 10a, 10b och småkomponentbärarna 11 kan vara placerade enligt ett förutbestämt mönster, företrädesvis bestämt av en ordning i vilken komponentema avses tas ur materialsatsbäraren 8 i samband med ett följande sammansättningssteg. Komponenterna kan vara anordnade i ett, två eller flera lager i materialsatsbäraren, där varje lager är bildat enligt ett förutbestämt mönster.

Materialsatsbäraren kan vara försedd med ett eller flera identifierings- medel, såsom exempelvis en maskinläsbar etikett med RFID eller streckkod (ej visat), och/eller användarläsbar etikett i form av sifferbeteckning eller liknande.

Fig 6 visar en ram 20 till ett lantbruksredskap i form av en harv, vilken ram 20 omfattar en mittsektion 21 samt utfällbara höger och vänster sidosektioner 22a, 22b, vilka är bildade av ett flertal långsträckta komponenter, vilka här har sammanfogats med hjälp av svetsning. I en sådan konstruktion kan varje sektion 21, 22a, 22b vara bildad av komponenter från en respektive materialsatsbärare.

Det inses att det häri visade systemet styrs av ett eller flera mjukvaru- system, vilket styr varje komponents rörelse genom systemet, och vilket lagrar information om vari materialhanteringssystemet varje enskild komponent befinner sig. Således kan samtliga åtgärder och förflyttningar, hela vägen från lagringsområdet 1 till materialsatsbäraren 8 ske helt automatiskt, utan styrning av en operatör.

Beskrivningen kommer nu att inriktas pá systemets funktion, med tillskärning av metallstänger, här fyrkantsrör av stål, till komponenter som icke-begränsande exempel.

En eller flera metallstänger hämtas från lagringsområdet 1 av en traverskran 2 och matas in i en SD-laserskärare 3. I denna mäts varje metallstång och tillskärning av stången planeras för maximalt materialutnyttjande, genom att behovet av komponenter som kan bildas av 10 15 20 25 30 534 719 9 den aktuella metallstången analyseras baserat på en tillverkningsplan för en eller flera produkter.

Därefter skärs metallstången till, så att minst två, oftast flera, komponenter, 10a, 10b, 10c, 10d bildas. Komponenter 10d understigande en viss förutbestämd längd matas till smákomponentbärare 11. Övriga komponenter greppas av roboten 4, töms på skrot och placeras i interrimsbäraren 5a. Härvid kan interrimsbäraren komma att innehålla ett flertal komponenter 10a, 10b, vilka är avsedda för samma produkt, eller vilka är avsedda för olika produkter.

När interrimsbäraren 5a innehåller ett förutbestämt antal komponenter, exempelvis är full, hämtas denna av en skyttel 7. En ny interrimsbärare matas då fram för att fyllas av roboten 4.

Skytteln 7 förflyttar interrimsbäraren 5b till en första plats i det första lagringsstället 12, där en materialsatsbärare 8 befinner sig.

Materialsatsbäraren dras ut och skyttelns robot 9 lyfter över en komponent 10c till en förutbestämd position i materialsatsbäraren 8. Därefter lyfter roboten 9 över eventuellt ytterligare komponenter till förutbestämda positioner i materialsatsbäraren, eller matar tillbaka materialsatsbäraren in i det första lagringsstället 12 och fortsätter till nästa plats i det första lagringsstället 12, där proceduren upprepas med en eller flera komponenter.

När interrimsbäraren 5b är tom, àterförs denna till stället 6, och skytteln 7 hämtar en ny interrimsbärare.

När en materialsatsbärare 8 är komplett, förs denna över till det andra lagringsstället 13. Altemativt kan den förbli i det första lagringsstället tills den skall vidarebefordras för sammansättning.

Det inses att matningsstationen 3 kan vara en godtycklig bearbetnings- station, eller rent av en sorteringsstation där inkommande komponenter mottas för fördelning till materialsatser.

Det inses vidare häri beskrivet förfarande och system kan användas som en del i ett materialförsörjningssystem i den fabrik där sammansättning av komponenterna sker. Förfarandet och systemet kan också användas som en del i ett materialförsörjningssystem där ett antal komponenter med givna 534 719 10 egenskaper anordnas i en materialsatsbärare och skickas för samman- sättning hos annan part, utan att den som utövar förfarandet har närmare kännedom om hur komponentema skall sättas samman eller vilken produkt som skall bildas.

Claims (14)

10 15 20 25 30 534 719 1 1 PATENTKRAV

1. Förfarande för distribution av komponenter (10a, 10b, 10c, 10d) till materialsatser, omfattande: att vid en matningsstation (3) genom tillskärning av ett råmaterialstycke tillhandahålla minst två komponenter (10a, 10b, 10c, 10d), ochatt anordna nämnda komponenter (10a, 10b, 10c, 10d) i minst en på avstånd från matningsstationen (3) belägen materialsatsbärare (8), så att var och en av nämnda materialsatsbärare (8) innehåller ett flertal komponenter (10a, 10b, 10c, 10d) som är avsedda att sammanfogas med varandra för att ingå i en förutbestämd produkt (20), kännetecknat av att vid matningsstationen (3) anordna nämnda minst två komponenter på en gemensam interrimsbärare (5a, 5b), att förflytta interrimsbäraren (5a, 5b) till nämnda materialsatsbärare (8), och att överföra minst en av nämnda komponenter (10a, 10b, 10c, 10d) från interrimsbäraren (5a, 5b) till nämnda materialsatsbärare (8).

2. Förfarande enligt krav 1, varvid nämnda komponenter (10a, 10b, 10c, 10d), vid matningsstationen (3), anordnas på nämnda interrimsbärare (5a, 5b) med hjälp av en första robot (4).

3. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda interrimsbärare (5a, 5b) förflyttas till nämnda materialsatsbärare (8) med hjälp av en andra robot (7).

4. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda komponent (10a, 10b, 10c, 10d) överförs till nämnda materialsatsbärare (8) med hjälp av en tredje robot (9). 10 15 20 25 30 534 719 12

5. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid materialsatsbäraren (8) befinner sig i ett lagringsställ (12) när nämnda komponent (10a, 10b, 10c, 10d) överförs från interrimsbäraren (5a, 5b) till materialsatsbäraren (8).

6. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda komponent (10a, 10b, 10c, 10d) placeras på en förutbestämd position i materialsatsbäraren (8).

7. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda minst två komponenter (10a, 10b, 10c, 10d) är avsedda att ingå i olika produkter.

8. Förfarande enligt något av krav 1-6, varvid nämnda minst tvá komponenter (10a, 10b, 10c, 10d) är avsedda att ingå i samma produkt.

9. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda minst två komponenter (10a, 10b, 10c, 10d) skiljer sig åt väsentligt med avseende på form, dimension och/eller utskärningslayout.

10. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att vid matningsstationen (3) utföra minst ett bearbetningssteg på minst en av nämnda komponenter (10a, 10b, 10c, 10d).

11. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda komponenter (10a, 10b, 10c, 10d) är väsentligen långsträckta och har en väsentligen konstant profil.

12. Förfarande för tillverkning av ett lantbruksredskap (20), omfattande ett förfarande enligt något av föregående krav. 10 15 20 534 719 13

13. System för distribution av komponenter (10a, 10b, 10c, 10d) till materialsatser, omfattande: en matningsstation (3) utformad att genom tillskärning av ett råmaterialstycke tillhandahålla minst två komponenter (10a, 10b, 10c, 10d), ochminst en på avstånd från matningsstationen (3) belägen materialsats- bärare (8), vilken är till form och storlek anpassad att motta ett flertal komponenter (10a, 10b, 10c, 10d) som är avsedda att sammanfogas med varandra för att ingå i en förutbestämd produkt (20), kännetecknat av en interrimsbärare (5a, 5b), vilken är till form och storlek anpassad att motta nämnda minst två komponenter (10a, 10b, 10c, 10d), organ (7) för automatisk förflyttning av interrimsbäraren (5a, 5b) till nämnda materialsatsbärare (8), och organ (9) för överföring av minst en av nämnda komponenter (10a, 10b, 10c, 10d) från interrimsbäraren (5a, 5b) till nämnda materialsatsbärare (8)-

14. System enligt krav 13, varvid nämnda matningsstation (3) är anordnad att utföra minst ett bearbetningssteg på minst en av nämnda komponenter (10a, 10b, 10c, 10d).