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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur automatisierten Montage von Scheiben in einem Scheibenrahmen einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs.
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In der automatisierten Fertigung von Kraftfahrzeugen werden die Scheiben und insbesondere die Windschutzscheibe sowie die Heckscheibe automatisch montiert. Hierzu werden diese von einem Roboter gegriffen, entlang des Randbereichs, an dem diese in dem Scheibenrahmen der Karosserie zum Aufliegen kommen werden, mit einer Kleberaupe versehen und in den Scheibenrahmen eingesetzt. Da es üblich ist, die Karosserien fest verankert auf einem Fließband zu der Scheibenmontageposition zu transportieren, ist es prinzipiell möglich, eine Soll-Position des Scheibenrahmens zu bestimmen, an der dieser planmäßig positioniert sein sollte, und diese Soll-Position zur Steuerung des Montageroboters zu verwenden. Da die Lagerung der Karosserie auf dem Transportband jedoch spielbehaftet ist und die Abmessungen der Karosserie ebenso wie die Positioniergenauigkeit des Montageroboters einer gewissen Toleranz unterliegt, ist es in der Praxis jedoch erforderlich, zusätzlich die exakte Ist-Position des Scheibenrahmens jeder einzelnen Karosserie zu bestimmen, um anhand des Ist-Wertes eine hinreichend genaue Montage der Scheibe in dem Scheibenrahmen der Karosserie zu gewährleisten, hierbei werden in der Regel Lageabweichungen von maximal 0,5 mm akzeptiert.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, für die Ermittlung der Ist-Position des Scheibenrahmens stationäre Sensoren zu verwenden. Da für eine ausreichend genaue Messung der Ist-Position eine Vielzahl von Referenzpunkten des Scheibenrahmens gemessen werden müssen, sind entsprechend viele stationäre Sensoren für die Bestimmung erforderlich. Häufig werden auf einem Montageband jedoch eine Mehrzahl unterschiedlicher Fahrzeuge mit einer entsprechend unterschiedlichen Soll-Position des Scheibenrahmens während der Scheibenmontage sowie veränderten Abmessungen des Scheibenrahmens gefertigt, so dass für jeden dieser Fahrzeugtypen eine entsprechende Anzahl an Sensoren vorgesehen werden muss; aus diesem Grund ist die Vermessung der Ist-Position des Scheibenrahmens mittels stationärer Sensoren platz- und kostenaufwändig ist. Ein System mit stationären Sensoren zur Bestimmung der Ist-Position des Scheibenrahmens ist beispielsweise in der
DE 102 35 905 A1 offenbart.
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Aus der
DE 37 16 232 A1 ist es ferner bekannt, einen oder mehrere Sensoren an dem Arm eines Scheibenmontageroboters anzuordnen. Vor der Montage der Scheibe werden die Sensoren entlang des Scheibenrahmens verfahren, um dessen genaue Ist-Position zu bestimmen und zur Steuerung des Scheibenmontageroboters zu verwenden. Das aus der
DE 37 16 232 A1 bekannte Verfahren hat sich als zu langsam herausgestellt, um wirtschaftlich in die Großserienproduktion von Kraftfahrzeugen integriert zu werden.
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Aus der
DE 199 27 105 A1 ist ein Verfahren zum Aufbringen von Folien auf Wandabschnitte einer Fahrzeugkarosserie im Zuge einer Fließbandproduktion des Fahrzeuges bekannt, zur Erzielung akustischer Maßnahmen, wobei gleichzeitig auch Versteifungszwecke durch Einsatz der Folien erreicht werden.
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Die
DE 101 43 379 A1 zeigt ein Montagesystem zum Einbau eines Dachmoduls, insbesondere eines Glasdachs in einen Dachausschnitt einer auf einem Montageband zugeführten Fahrzeugkarosserie, wobei der Auftrag einer Kleberaupe auf das Dachmodul und die Zuführung des mit Klebstoff versehen Dachmoduls an das Montageband vor dem Zeitpunkt erfolgt, zu dem die Karosserie vom Montageband an die Einbaustation transportiert wird.
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Aus der
DE 10 2007 036 585 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Falzabdichten bekannt, wobei ein Dichtmittel an einem Falz eines Anbauteils einer Fahrzeugkarosserie aufgetragen wird.
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Aus der
US 4 909 869 A ist ein Verfahren zum Montieren einer Fensterscheibe auf eine Fahrzeugkarosserie bekannt, bei der ein Roboter zum Einpassen der Fensterscheibe in den Scheibenrahmenausschnitt der Fahrzeugkarosserie verwendet wird.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur automatisierten Montage einer Scheibe in einem Scheibenrahmen der Karosserie eines Kraftfahrzeugs bereit zu stellen, das zumindest einen der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermindert; insbesondere soll die Erfindung eine wirtschaftliche Montage der Scheiben ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstände der jeweiligen abhängigen Patentansprüche.
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Der Kern der Erfindung sieht vor, bei einem Verfahren zum automatisierten Montieren einer Scheibe in einem Scheibenrahmen einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Position des Scheibenrahmens der Karosserie mittels eines Sensors bestimmt und die ermittelten Koordinaten zur Steuerung eines ersten Roboters verwendet werden, mittels dessen die Scheibe in den Scheibenrahmen eingesetzt wird, den Sensor an einem zweiten Roboters anzuordnen und zur Messung einer Mehrzahl von Referenzpunkten des Scheibenrahmens zu verfahren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Vielzahl von Sensoren, die bei der Vermessung mittels stationärer Sensoren erforderlich sind, durch einen beweglichen Sensor, der an einem Roboter befestigt ist, zu ersetzen. Gegenüber dem aus der
DE 37 16 232 A1 bekannten Verfahren zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass der Sensor nicht an dem Scheibenmontageroboter befestigt ist, folglich die zwei erfindungsgemäß vorgesehenen Roboter parallel agieren können, wodurch die Taktzeit signifikant reduziert werden kann.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, im Rahmen der vorliegenden Erfindung mehrere Sensoren zu verwenden, die an dem zweiten Roboter fixiert werden; gegebenenfalls kann dadurch die Messung der erforderlichen Referenzpunkte beschleunigt werden.
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Unter Roboter soll erfindungsgemäß jede Vorrichtung verstanden werden, die ein Verfahren des Sensors so weit ermöglich, dass die Messung der Referenzpunkte dadurch ermöglicht wird.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur automatisierten Montage einer Scheibe in einem Scheibenrahmen einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs weist einen ersten Roboter auf, mittels dessen die Scheibe in den Scheibenrahmen eingesetzt wird, und weiterhin mindestens einen Sensor zur Bestimmung der Position des Scheibenrahmens, wobei der Sensor mit einem zweiten Roboter verbunden ist, mittels dessen dieser zur Messung einer Mehrzahl von Referenzpunkten des Scheibenrahmens verfahren wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, die Referenzpunkte mittels des an dem zweiten Roboter angeordneten Sensors anhand von gespeicherten Koordinaten zur Soll-Position der Karosserie anzufahren, mittels des Sensors die Ist-Position des Scheibenrahmens zu ermitteln und aus einem Abgleich der Soll- und Ist-Positionen einen Korrekturwert zur Steuerung des ersten Roboters zu ermitteln.
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Eine solche Ausgestaltung der Robotersteuerung weist den Vorteil auf, dass für die Vermessung jeder Karosserie eines Fahrzeugtyps zunächst stets die vorab ermittelten und gespeicherten Soll-Positionen angefahren werden können und lediglich Abweichungen hiervon anhand der Messungen des Sensors festgestellt werden müssen.
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Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn mindestens sechs Referenzpunkte des Scheibenrahmens vermessen werden, von denen mindestens jeweils zwei auf den zwei Seitenabschnitten sowie zwei auf der Dachseite des Scheibenrahmens positioniert sind. Diese Anzahl hat sich als guter Kompromiss zwischen einer hohen Genauigkeit sowie einem schnellen Ablauf der Messung herausgestellt. Selbstverständlich sind beliebig andere Anzahlen von Referenzpunkten möglich, wobei deren Auswahl insbesondere durch die Geometrie des Scheibenrahmens sowie die erforderliche Genauigkeit zur Montage der Scheibe beeinflusst werden kann.
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Weiterhin bevorzugt wird für den Sensor ein Lasersensor eingesetzt, durch den eine schnelle und einfache Messung der Ist-Position ermöglicht wird. Selbstverständlich können auch andere Sensorsysteme und insbesondere kamerabasierte Sensorsysteme verwendet werden, wobei diese häufig hinsichtlich der Auswertung der Messwerte aufwändiger sind.
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Wie bereits ausgeführt wurde, ist ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung das parallele Agieren des Scheibenmontageroboters sowie des mit dem Sensor versehenen Messroboters. Dies ermöglicht in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Messung der Referenzpunkte des Scheibenrahmens anhand des Messroboters durchzuführen, während die Scheibe bereits mit einer Kleberaupe versehen wird. Dies kann besonders bevorzugt dadurch erfolgen, dass die Scheibe mittels des ersten Roboters, d.h. des Scheibenmontageroboters, entlang einer Klebstoffauftragsvorrichtung verfahren wird. Alternativ kann selbstverständlich auch die Klebstoffauftragsvorrichtung verfahrbar ausgebildet werden, so dass für das Auftragen der Kleberaupe die Scheibe stationär gehalten werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist hierzu vorzugsweise mit einer entsprechenden Klebstoffauftragsvorrichtung versehen. Durch das parallel erfolgende Vermessen des Scheibenrahmens sowie das Auftragen der Kleberaupe kann eine geringe Taktzeit für das Montieren der Scheibe erzielt werden.
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Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Sensor regelmäßig zur Kompensation von Temperaturschwankungen anhand eines stationären Referenzmesssystems kalibriert wird. Ein solches Referenzmesssystem umfasst vorzugsweise ein Referenzobjekt, beispielsweise eine kleine Kugel, dessen Position im Raum aufgrund einer hierauf optimierten Ausgestaltung seiner Aufhängung möglichst geringfügig und/oder möglichst genau ermittelbar von Temperaturschwankungen in der Umgebung beeinflusst wird. Ungenauigkeiten hinsichtlich der Messungen durch den Messroboter sowie der Montage durch den Scheibenmontageroboter, die insbesondere auf eine temperaturbedingte Dehnung der Komponenten des Roboters zurückzuführen sind, können durch ein solches Referenzmesssystem auf einfache Weise kompensiert werden. Die Aufhängung des Referenzobjekts zeichnet sich dadurch aus, dass deren temperaturbedingte Dehnung einfach bestimmbar ist. Beispielsweise hat sich ein Referenzmesssystem als vorteilhaft erwiesen, das eine kleine Kugel als Referenzobjekt aufweist, die auf einem vertikal angeordneten, dünnen Stab angeordnet ist, wobei die Kugel und der Stab vorzugsweise vollständig aus demselben Werkstoff hergestellt.
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Durch die einfache Geometrie der Aufhängung sowie die Fertigung der Komponenten des Referenzmesssystems aus demselben Werkstoff ist die mathematische Bestimmung der temperaturbedingten Lageänderung der Kugel einfach möglich.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt:
- 1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Montage einer Scheibe an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs in einer schematischen Draufsicht und
- 2: einen Teil eines Roboterarms mit einem daran befestigtem Sensor in einer vergrößerten, isometrischen Ansicht.
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In der 1 ist in einer schematischen Draufsicht die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Montage einer Windschutzscheibe 1 an der Karosserie 2 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus zwei neben einem nicht dargestellten Förderband angeordneten, handelsüblichen Industrierobotern, wobei der eine Roboter, wie dies aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt ist, als Scheibenmontageroboter 3 ausgebildet ist. Hierzu weist dieser am Ende seines Roboterarms eine Haltevorrichtung 4 auf, die durch eine Mehrzahl von Unterdruckhalteelementen 5 ein Greifen der Windschutzscheibe 1 an ihrer oberen Scheibenfläche ermöglicht.
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Da die Windschutzscheibe 1 in die Karosserie 2 geklebt wird, ist es erforderlich, diese vor der Montage in ihrem Randbereich, in dem diese in dem Scheibenrahmen der Karosserie zum Aufliegen kommen wird, mit einer Kleberaupe zu versehen. Dies erfolgt, indem dieser Randbereich der Windschutzscheibe mittels des Scheibenmontageroboters 3 entlang einer stationären Klebstoffauftragsvorrichtung 6 verfahren wird.
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Während des Klebstoffauftrags wird die Ist-Position des Scheibenrahmens der Karosserie mittels des als Messroboters 7 ausgebildeten zweiten Roboters bestimmt. Hierzu ist der Messroboter 7 mit einem an seinem Roboterarm angeordneten Lasersensor 8 versehen. Für eine ausreichend genaue Bestimmung der globalen Ist-Position des Scheibenrahmens werden insgesamt sechs Messstellen des Scheibenrahmens von dem Sensor 8 mittels des Messroboters angefahren und vermessen, wobei sich jeweils zwei davon auf der Dachkante des Scheibenrahmens sowie auf den entsprechenden Kanten der A-Säulen links und rechts befinden.
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Die mittels des Messroboters 8 bestimmte Ist-Position des Scheibenrahmens wird daraufhin an die Steuerung (nicht dargestellt) des Scheibenmontageroboters 3 übertragen, der eine entsprechende Ausrichtung der Windschutzscheibe 1 bei der Montage vornehmen kann.
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Mittels der dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auf einfache und insbesondere schnelle Weise eine exakte Montage einer Windschutzscheibe 1 an der Karosserie 2 eines Kraftfahrzeugs ermöglicht werden, wobei maximale Lageabweichungen von nicht mehr als 0,5 mm eingehalten werden können.
