-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum automatischen Schleifen und Polieren von lackierten Teilen in einem Herstellungsprozess von aus einer Vielzahl von Teilen zusammengefügten Gegenständen.
-
Bei der Herstellung von aus lackierten Teilen oder Bauteilen zusammengefügten Gegenständen werden bisher solche lackierten Teile nach der Lackierung einem Handarbeitsplatz zugeführt. An diesem untersucht ein Werker das lackierte Teil visuell auf vorhandene Lackfehler. Falls durch die visuelle Prüfung Fehlstellen an dem Teil erkannt wurden, schleift und/oder poliert der Werker sodann von Hand die erkannten Fehlstellen, bis diese entweder einem Sollzustand entsprechen und für eine Endfertigung freigegeben werden können, einem neuen Lackierungsprozess zugeführt werden, oder als Ausschuss deklariert werden müssen.
-
Nachteilig sind hierbei eine große Prozessunsicherheit aufgrund des hohen Anteils an manueller Bearbeitung und der damit verbundenen Abhängigkeit von der Erfahrung, dem Geschick und der Tagesform des Werkers, sowie hohe Lohnkosten aufgrund des nahezu vollständig manuellen Prozesses bzw. des dadurch eingeschränkten Teiledurchsatzes pro Werker.
-
Der Erfindung liegt daher als eine Aufgabe zugrunde, das bisher manuelle Verfahren und System zum Schleifen und/oder Lackieren zu verbessern und ein automatisches Verfahren und System hierfür bereitzustellen.
-
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, die Fähigkeit eines Werkers, Lackierfehler als partielle Fehlstellen an einem lackierten Teil sicher erkennen und klassifizieren zu können, mit einer automatisierten Bearbeitung dieser erkannten und klassifizierten partiellen Fehlstellen zu verbinden. Die Teile werden hierzu auf einer speziellen Vorrichtung an einem Handarbeitsplatz gelagert und einer nicht automatisierten Qualitätsprüfung durch einen Werker zugeführt. An dem Handarbeitsplatz erfasst der Werker visuell, d. h. durch eine Sichtprüfung, Lackfehler auf den lackierten Teilen und nimmt deren genaue Position im Raum unter Zuhilfenahme eines speziellen Messsystems auf. Zusätzlich werden erkannte Lackierfehler durch den Werker klassifiziert. Die Klassifizierung erfolgt über ein Eingabeterminal am Handarbeitsplatz. Anhand einer Fehlerklasse wird einem Fehlermerkmal eine entsprechende Bearbeitungsstrategie zugeordnet. Die anschließende automatisierte Nachbearbeitung durch Schleifen und/oder Polieren erfolgt sodann mittels einer Robotervorrichtung bzw. einem Robotersystem. Hierzu werden für das Schleifen und/oder Polieren erforderliche Bewegungen der Robotervorrichtung automatisch aus den zuvor manuell erfassten Positionsdaten des Fehlermerkmals berechnet. Für die automatisierte Bearbeitung der Fehlstellen ist die Robotervorrichtung mit einer Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen versehen. In Abhängigkeit von der Klassifizierung des Fehlermerkmals kann beispielsweise ein Schleif- oder Polierkopf verwendet werden. Ferner kann ein Wechselsystem für zu verwendende Schleifblüten vorgesehen sein, da diese nach ein bis zwei Bearbeitungsvorgängen verbraucht sind und durch neue Schleifblüten ersetzt werden müssen. Eine Zuführung benötigter Schleif- und/oder Polierpasten kann über jeweilige automatische Dosiersysteme erfolgen.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird somit gelöst durch ein Verfahren zum automatischen Schleifen und/oder Polieren eines lackierten Teils, mit den Schritten: manuelles Erfassen von Fehlstellen des lackierten Teils in einer Fehlstellen-Erfassungsposition des lackierten Teils an einem Prüfplatz für das lackierte Teil; Berechnen von Fehlstellen-Erfassungspositionsdaten, welche die Position von Fehlstellen auf dem lackierten Teil angeben, auf der Grundlage der manuell erfassten Fehlstellen des lackierten Teils; Berechnen von Fehlstellen-Bearbeitungspositionsdaten, welche die Position einer Bearbeitung auf dem lackierten Teil angeben, auf der Grundlage der berechneten Fehlstellen-Erfassungspositionsdaten; und automatisches Schleifen und/oder Polieren der manuell erfassten Fehlstellen auf der Grundlage der berechneten Fehlstellen-Bearbeitungspositionsdaten an einem Bearbeitungsplatz für das lackierte Teil.
-
Vorteilhaft wird hierzu für das manuelle Erfassen der Fehlstellen des lackierten Teils das lackierte Teil auf einer Trägervorrichtung fixiert und an den Prüfplatz verbracht.
-
Bevorzugt beinhaltet das manuelle Erfassen von Fehlstellen eine visuelle Untersuchung des lackierten Teils durch einen Werker, ein manuelles Abtasten zumindest einer sichtbaren Fehlstelle mittels einer Digitalisiereinrichtung, und eine Klassifizierung der zumindest einen sichtbaren Fehlstelle in zumindest eine von vorbestimmten Fehlerklassen.
-
Vorteilhaft kann hierbei das manuelle Erfassen unter Verwendung einer durch einen Sensorbildschirm einer Recheneinrichtung bereitgestellten Benutzerschnittstelle zum Auslösen einer Übernahme der Fehlstellen-Erfassungspositionsdaten einer Fehlstelle und deren Klassifizierung in die Recheneinrichtung erfolgen.
-
Weiter bevorzugt beinhaltet das Berechnen der Fehlstellen-Erfassungspositionsdaten ein optisches Erfassen einer Position und einer Orientierung einer Digitalisiereinrichtung auf dem lackierten Teil auf der Grundlage einer Reflexion von auf die Digitalisiereinrichtung abgestrahltem und von dieser reflektiertem Licht in einem räumlichen Fehlstellen-Erfassungskoordinatensystem und ein Berechnen unter Verwendung einer Recheneinrichtung.
-
Ebenfalls bevorzugt beinhaltet das Berechnen von Fehlstellen-Bearbeitungspositionsdaten ein Transformieren der Fehlstellen-Erfassungspositionsdaten aus einem räumlichen Fehlstellen-Erfassungskoordinatensystem des Prüfplatzes in ein räumliches Fehlstellen-Bearbeitungskoordinatensystem des Bearbeitungsplatzes, und werden bei dem Transformieren in die Fehlstellen-Bearbeitungskoordinaten Bahnen für automatische Schleif- und/oder Polierbewegungen einer automatischen Fehlstellen-Bearbeitungsvorrichtung an dem Bearbeitungsplatz erzeugt.
-
Stark bevorzugt wird als automatische Fehlstellen-Bearbeitungsvorrichtung ein Roboter verwendet, wird der Roboter auf der Grundlage der Fehlstellen-Bearbeitungspositionsdaten und der Bahnen für automatische Schleif und/oder Polierbewegungen speicherprogrammiert vermittels einer Roboter-Steuereinrichtung angesteuert und verfahren, und wird der Roboter in Übereinstimmung mit der Klassifizierung der Fehlstelle für jede Fehlstelle mit einem zur Behebung der Fehlstelle geeigneten Schleif- und/oder Polierwerkzeug bestückt.
-
Hierbei können zum Berechnen der Fehlstellen-Bearbeitungspositionsdaten zusätzlich zu den Fehlstellen-Erfassungspositionsdaten CAD-Daten mit Bezug zu der Oberfläche des lackierten Teils herangezogen werden.
-
In einer Ausgestaltung erfolgt die manuelle Erfassung der Fehlstellen an dem Prüfplatz räumlich getrennt von der automatischen Bearbeitung der Fehlstellen an dem Bearbeitungsplatz, und wird zur manuellen Erfassung der Fehlstellen und zur automatischen Bearbeitung der Fehlstellen das lackierte Teil auf einer Trägervorrichtung für das lackierte Teil fixiert und die Trägervorrichtung mit dem darauf fixierten lackierten Teil nach der manuellen Erfassung an dem Prüfplatz zur automatischen Bearbeitung der Fehlstellen an den Bearbeitungsplatz verfahren.
-
In einer anderen Ausgestaltung erfolgt die manuelle Erfassung der Fehlstellen an dem Prüfplatz an dem Bearbeitungsplatz zur Bearbeitung der Fehlstellen, und wird zur manuellen Erfassung der Fehlstellen und zur automatischen Bearbeitung der Fehlstellen das lackierte Teil auf einer Trägervorrichtung für das lackierte Teil fixiert und verbleibt die Trägervorrichtung mit dem darauf fixierten lackierten Teil nach der manuellen Erfassung an dem Prüfplatz, welcher auch der Bearbeitungsplatz ist, zur automatischen Bearbeitung der Fehlstellen.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein System zur Durchführung der Schritte des Verfahrens zum automatischen Schleifen und/oder Polieren eines lackierten Teils nach einem der vorangehenden Ansprüche, beinhaltend: eine Digitalisiereinrichtung für ein manuelles Erfassen von Fehlstellen des lackierten Teils in einer Fehlstellen-Erfassungsposition des lackierten Teils an einem Prüfplatz für das lackierte Teil; eine erste Berechnungseinrichtung zur Berechnung von Fehlstellen-Erfassungspositionsdaten, welche die Position von Fehlstellen auf dem lackierten Teil angeben, auf der Grundlage der manuell erfassten Fehlstellen des lackierten Teils; eine zweite Berechnungseinrichtung zum Berechnen von Fehlstellen-Bearbeitungspositionsdaten, welche die Position einer Bearbeitung auf dem lackierten Teil angeben, auf der Grundlage der berechneten Fehlstellen-Erfassungspositionsdaten; und eine Schleif- und Poliereinrichtung zum automatischen Schleifen und/oder Polieren der manuell erfassten Fehlstellen auf der Grundlage der berechneten Fehlstellen-Bearbeitungspositionsdaten an einem Bearbeitungsplatz für das lackierte Teil.
-
Bevorzugt wird in einem solchen System, dass: die Digitalisiereinrichtung einen Digitalisierstift mit einer Vielzahl von darauf räumlich angeordneten Reflektoren und zumindest zwei optische Kameras mit einer Beleuchtungseinrichtung zum Aussenden von Licht in Richtung der Reflektoren des Digitalisierstifts und einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von von den Reflektoren reflektiertem Licht, wobei die zumindest zwei optischen Kameras jeweils zweidimensionale Ausgangsdaten entsprechend der Position des Digitalisierstifts auf dem lackierten Teil ausgeben; die erste Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Position und der Orientierung des Digitalisierstifts auf dem lackierten Teil in Form von Fehlstellen-Erfassungspositionsdaten auf der Grundlage der zweidimensionalen Ausgangsdaten der zumindest zwei optischen Kameras und Ausgeben von Ausgangsdaten mit einer Vielzahl von Freiheitsgraden angeordnet ist; die zweite Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Fehlstellen-Bearbeitungspositionsdaten in Form von Bewegungs- und Bahndaten für die Schleif- und Poliereinrichtung auf der Grundlage der von der ersten Berechnungseinrichtung berechneten Fehlstellen-Erfassungspositionsdaten angeordnet ist; und die Schleif- und Poliereinrichtung ein Roboter ist, der von einer Roboter-Steuereinrichtung gesteuert die Schleif- und/oder Polierbewegungen auf dem lackierten Teil entsprechend der von der zweiten Berechnungseinrichtung berechneten Bewegungs- und Bahndaten ausführt.
-
Ferner beinhaltet ein solches System bevorzugt: eine Trägervorrichtung zum Fixieren des lackierten Teils an dem Prüfplatz und an dem Bearbeitungsplatz; eine Transportvorrichtung zum Transportieren des auf der Trägervorrichtung fixierten lackierten Teils jeweils an den Prüfplatz und/oder den Bearbeitungsplatz und aus dem Prüfplatz und/oder dem Bearbeitungsplatz heraus; eine Werkzeugwechseleinrichtung zum automatischen Wechseln eines Schleif- und/oder Polierwerkzeugs der Schleif- und Poliereinrichtung in Übereinstimmung mit einer Klassifizierung einer erfassten Fehlstelle; und eine Dosiereinrichtung zum automatischen Zuführen einer Schleif- und/oder Polierpaste auf ein zur Bearbeitung einer Fehlstelle aktuell verwendetes Schleif- und/oder Polierwerkzeug und/oder an eine Bearbeitungsposition einer Fehlstelle.
-
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine vereinfachte Darstellung des Funktionsprinzips eines optischen Digitalisiersystems, das in einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens und Systems/der Vorrichtung zum automatischen Schleifen und Polieren von lackierten Teilen verwendbar ist;
-
2 eine vereinfachte Darstellung einer zugrunde liegende Steuerung in dem Ausführungsbeispiel; und
-
3 ein Ablaufdiagramm, welches in dem Verfahren und System/der Vorrichtung zum automatischen Schleifen und Polieren von lackierten Teilen gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgeführte Prozessschritte zeigt.
-
1 zeigt eine vereinfachte Darstellung des Funktionsprinzips eines optischen Digitalisiersystems, das in einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens und Systems/der Vorrichtung zum automatischen Schleifen und Polieren von lackierten Teilen verwendbar ist.
-
Zur Positionserfassung von Lackierfehlern aufweisenden Fehlstellen an einem lackierten Teil oder Bauteil senden zumindest zwei Kameras 2, die mit infrarotem Spektrum arbeiten und über eine um Objektive der Kameras angebrachte (nicht gezeigte) Infrarotbeleuchtung verfügen, über diese Beleuchtung Infrarotlicht oder infrarotes Blitzlicht in verschiedene Richtungen hin zu einem mit Markern 4 versehenen Digitalisierstift 6 aus. Die einzelnen Marker 4 des Digitalisierstifts 6 reflektieren das ausgesendete infrarote Licht zurück zu den Kameras 2, so dass der mit reflektierenden Markern 4 versehene Digitalisierstift 6 mittels den Kameras 2 aus verschiedenen Richtungen aufgenommen wird. Im Einzelnen wird das reflektierte Licht von den Kameras 2 erfasst, und erscheinen in den einzelnen Kamerabildern die Marker 4 des Digitalisierstifts 6 als Lichtpunkte. Da die Lage der einzelnen Marker 4 am Digitalisierstift 6 und die räumliche Anordnung der Kameras 2 zueinander bekannt ist, können die räumliche Position eines Markers 4 sowie die Position und die Orientierung des gesamten Digitalisierstifts 6 berechnet werden. Der Digitalisierstift 6 ist ein mehrachsiger Digitalisierstift, beispielsweise ein solcher mit drei oder fünf Achsen.
-
Diese Berechnung wird durch einen mit den Kameras vernetzten Kamera-Rechner 8, beispielsweise einen Personal Computer, durchgeführt. Der Kamera-Rechner 8 berechnet hierzu beispielsweise für jede Kamera 2 einen ”optischen Strahl”, der durch das Objektiv der Kamera 2 und den Schnittpunkt der optischen Strahlen an einem reflektierenden Marker 4 des Digitalisierstifts 6, d. h. die Position des Markers 4, verläuft. Die Kameras 2 geben hierzu jeweils zweidimensionale oder 2D-Daten an den Kamera-Rechner 8 aus, welcher aus den 2D-Daten Digitalisierstift-Positionsdaten mit beispielsweise 3 oder 6 Freiheitsgraden errechnet und ausgibt.
-
Bevor das optische Digitalisiersystem zur Messung verwendet werden kann, ist eine Kalibrierung desselben erforderlich. Durch die Kalibrierung werden die räumliche Anordnung der Kameras 2 sowie ein Basiskoordinatensystem festgelegt, auf welches sich die ausgegebenen Positions- und Orientierungsinformationen des Digitalisierstifts 6 beziehen. Wie vorstehend erwähnt, sind zumindest zwei Kameras zu verwenden, wobei durch den Einsatz zusätzlicher Kameras 2 die Genauigkeit sowie ein abzudeckendes Messvolumen vergrößert werden kann.
-
2 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer insgesamt zugrunde liegenden Steuerung in dem Ausführungsbeispiel. Gemäß 2 gibt der Kamera-Rechner 8 die errechneten Digitialisierstift-Positionsdaten über ein erstes Netzwerk 10, beispielsweise ein Ethernet, an einen Steuerungsrechner 12 aus. In anderen Worten sind die Kameras 2, der Kamera-Rechner 8 und der Steuerungsrechner 12 über das erste Netzwerk 10 miteinander gekoppelt.
-
Andererseits sind der Steuerungsrechner 12, eine (nicht gezeigte) übergeordnete Handarbeitsplatz- oder Bearbeitungszellensteuerung, beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), und eine Robotersteuerung 16 zur Steuerung eines Roboters 18 über ein von dem ersten Netzwerk 10 verschiedenes zweites Netzwerk 14, in diesem Ausführungsbeispiel einen so genannten Profibus als Beispiel für eines von nutzbaren Bussystemen, angebunden.
-
Der Steuerungsrechner 12 bildet hierbei das Herzstück des Systems und transformiert die Koordinaten des Digitalisierstifts 6, die von dem Kamera-Rechner 8 übermittelt wurden, in Positionsdaten in einem Roboter-Koordinatensystem, in welchem der Roboter 18 verfahrbar ist. Der Steuerungsrechner 12 stellt darüber hinaus eine Benutzerschnittstelle über beispielsweise einen (nicht gezeigten) Sensorbildschirm bzw. Touch Screen bereit, über welchen ein Benutzer oder der Werker die Erfassung der Werte des Digitalisiersystems auslösen und die Klassifizierung des Fehlermerkmals vornehmen kann, berechnet auf der Grundlage der transformierten Positionsdaten von dem Roboter 18 auszuführende Schleif- und/oder Polierbewegungen direkt in Roboter-Koordinaten, und übergibt diese Roboter-Koordinaten über das zweite Netzwerk 14, d. h. über den Profibus, an die Robotersteuerung 16. Die Robotersteuerung steuert sodann die Bewegungen des Roboters 18 entsprechend zu den übergebenen Roboter-Koordinaten.
-
3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm, welches in dem Verfahren und System/der Vorrichtung zum automatischen Schleifen und Polieren von lackierten Teilen ausgeführte Prozessschritte zur Fehlstellenerfassung und zur Durchführung und/oder Fertigstellung einer Behebung der Fehlstelle zeigt. Als lackiertes Teil oder Bauteil wird beispielhaft ein lackierter Stossfänger eines Fahrzeugs, etwa eines Kraftfahrzeugs, herangezogen. Die Erfindung ist jedoch in keiner Weise hierauf beschränkt
-
In 3 wird davon ausgegangen, dass das System/die Vorrichtung zum automatischen Schleifen und Polieren von lackierten Teilen bereits eingerichtet und kalibriert ist.
-
Zunächst wird nach dem Beginn des Ablaufs in 3 in einem Schritt 31 ein zu untersuchendes Teil oder Bauteil, d. h. der Stossfänger in diesem Beispiel, mittels etwa einer Elektrohängebahn an einen Inspektionsplatz zur visuellen Untersuchung durch einen Werker geführt und dort auf einer speziellen Haltevorrichtung fixiert. Die spezielle Haltevorrichtung ist eine solche, die zum einen den Stossfänger sicher hält, und zum anderen eine visuelle Begutachtung durch den Werker und danach ein Schleifen und/oder Polieren durch den Roboter 18 erlaubt.
-
In einem Schritt 32 untersucht der Werker den Stossfänger visuell und prüft in einem Schritt 33, ob eine Fehlstelle der Lackierung des Bauteils sichtbar ist oder nicht. Falls in Schritt 33 keine Fehlstelle der Lackierung des Stossfängers sichtbar und daher keine Nachbearbeitung desselben erforderlich ist (NEIN in Schritt 33), kann unmittelbar zu einem noch zu beschreibenden Schritt 43 fortgeschritten werden, in dem der Stossfänger als fehlerfrei für eine Weiterverarbeitung freigegeben wird. Falls jedoch eine Fehlstelle der Lackierung sichtbar ist und aufgefunden wird (JA in Schritt 33), tastet der Werker diese sodann in einem Schritt 34 mit dem Digitalisierstift 6 ab und klassifiziert sie, entsprechend vorbestimmten Fehlerbildern, gleichzeitig nach ihrer Art in eine oder mehrere von vorbestimmten Fehlerklassen. Im Zuge der Abtastung mit dem Digitalisierstift 6 errechnet das in 1 gezeigte Digitalisiersystem, d. h. der Kamera-Rechner 12, die Positionsdaten des Digitalisierstifts 6. In einem nachfolgenden Schritt 35 betätigt der Werker ein Feld auf dem Sensorbildschirm des Steuerungsrechners 12 und übernimmt und speichert damit die Positionsdaten aus dem Digitalisiersystem und auch die Klassifizierung der Fehlstelle durch den Werker. In einem nachfolgenden Schritt 36 prüft der Werker sodann, ob die erfasste Fehlstelle die letzte sichtbare Fehlstelle war oder nicht. Falls die erfasste Fehlstelle nicht die letzte sichtbare Fehlstelle war (NEIN in Schritt 36), verzweigt der Prozess zu Schritt 34 zurück und werden die Schritte 34 und 35 zur Erfassung einer nächsten Fehlstelle wiederholt, bis alle für den Werker sichtbaren Fehlstellen erfasst sind. Falls die erfasste Fehlstelle jedoch die letzte sichtbare Fehlstelle war (JA in Schritt 36), wird die manuelle Fehlstellenerfassung durch den Werker beendet und folgt ein Schritt 37, in dem der Stossfänger einer (nicht gezeigten) Roboterzelle zugeführt wird, in welcher der Schleif- und/oder Polier-Roboter 18 angeordnet ist.
-
Mithin nutzt das hier beschriebene System zwei Bearbeitungsplätze, zunächst den Inspektions- oder Prüfplatz mit visueller Begutachtung und manueller Interaktion durch den Werker, und daran anschließend die Roboterzelle zur automatischen Bearbeitung einer erfassten Fehlstelle der Lackierung des begutachteten Teils, welche aus Sicherheitsgründen räumlich von dem Inspektionsplatz getrennt und abgesichert ist. Während des Transports in die Roboterzelle verbleibt der Stossfänger auf der speziellen Haltevorrichtung fixiert, um eine Beziehung zwischen den digitalisierten Positionskoordinaten des Digitalisierstifts 6 und den Roboter-Koordinaten des Roboters 18 aufrecht zu erhalten.
-
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Erfassung der Fehlstelle(n) durch den Werker in der Roboterzelle selbst erfolgt, falls zum Beispiel der Roboter 18 gegenüber dem Stossfänger und dem Arbeitsbereich des Werkers verfahrbar ist. In diesem Fall ergibt sich ein Vorteil dahin gehend, dass die spezielle Vorrichtung mit dem darauf fixierten Stossfänger während der Erfassung der Positionskoordinaten der Fehlstellen und der nachfolgenden Nachbearbeitung durch den Roboter 18 an den Roboter-Koordinaten ortsfest bleibt und nicht bewegt wird, so dass sich die Erfassungsorte der Fehlstellen gegenüber den Bearbeitungsorten der Fehlstellen nicht ändern. In diesem Fall ist es möglich, ein Erfassungskoordinatensystem und ein Roboter-Koordinatensystem auf einen gemeinsamen Fixpunkt der speziellen Vorrichtung oder einen Punkt mit Bezug einer Position derselben zu definieren.
-
Bereits während der Verbringung des Stossfängers in die Roboterzelle in Schritt 37 berechnet der Steuerungsrechner 12 online aus den gespeicherten Positionsdaten des Digitalisierstifts 6 Schleif- und/oder Polierbahnen für das Robotersystem, d. h. Verfahrbewegungen, die der Roboter 18 während von ihm ausgeführten Schleif- und/oder Polierbewegungen auf dem Stossfänger ausführt. Hierbei wird für die Orientierung bzw. Ausrichtung des Schleif- oder Polierwerkzeugs des Roboters 18 zunächst die Orientierung des Digitalisierstifts 6 verwendet, wobei eine Stossrichtung des Schleif- oder Polierwerkzeugs in die Stossrichtung des Digitalisierstifts 6 weist.
-
Optional können zusätzlich für die Bestimmung der Orientierung des Werkzeugs des Roboters 18 auch CAD-Daten des Stossfängers herangezogen werden. In diesem Fall werden vorzugsweise die erfassten Positionsdaten der Fehlstelle(n) zunächst auf die Oberfläche des Stossfängers abgebildet und die Stossrichtung des Schleif- oder Polierwerkzeugs sodann so berechnet, dass dieses senkrecht zu der Werkstückoberfläche, d. h. der Oberfläche des Stossfängers, steht.
-
In Schritten 38 bis 40 bearbeitet der Roboter 18 sodann aufeinander folgend alle zuvor in den Schritten 34 bis 36 erfassten Fehlstellen des lackierten Stossfängers. Das heißt, in Schritt 38 wird zunächst eine erste Fehlstelle bearbeitet. Ist die Bearbeitung der ersten Fehlstelle abgeschlossen, wird in einem Schritt 39 geprüft, ob es sich um die letzte zu bearbeitende Fehlstelle gehandelt hat oder nicht. Falls es sich nicht um die letzte Fehlstelle gehandelt hat (NEIN in Schritt 39), wird der Roboter 18 auf die nächste Fehlstelle positioniert und Schritt 38 erneut ausgeführt.
-
Hierbei ist vorgesehen, dass sich der Roboter 18 über ein an ihn gekoppeltes (nicht gezeigtes) Werkzeug-Wechselsystem in Abhängigkeit von dem durch die Klassifizierung der Fehlstelle festgelegten Fehlerbild selbsttätig das zur Bearbeitung der jeweiligen Fehlstelle geeignete Werkzeug beschafft. Ferner ist ein ebenfalls an den Roboter 18 gekoppeltes (ebenfalls nicht gezeigtes) Schleifblüten-Wechselsystem für einen selbsttätigen Wechsel der während des Schleif- und/oder Poliervorgangs verwendeten Schleifblüten vorgesehen, da diese, wie vorstehend erwähnt wurde, nach 1 bis 2 Bearbeitungsvorgängen verschleißbedingt ersetzt werden müssen. Schleifblüten sind bekannt als Schleifpapierabschnitte kleiner Größe und sehr feiner Körnung, welche auf einen (in der Regel elastischen) Träger entsprechender Größe anhaftbar sind. Aufgrund der sehr feinen Körnung eignen sich Schleifblüten für feinste Schleif- und Polierarbeiten an lackierten Oberflächen, nach deren Ende die Oberfläche aufpolierbar bleibt und somit eine erneute Lackierung nicht erforderlich ist. Die Zuführung benötigter und/oder unterstützender Schleif- und/oder Polierpasten kann wie vorstehend über automatische Dosiersysteme erfolgen, die mit dem Roboter 18 gekoppelt sind.
-
Wird in Schritt 39 festgestellt, dass die zuletzt bearbeitete Fehlstelle die letzte zu bearbeitende Fehlstelle war, das heißt alle erfassten Fehlstellen bearbeitet sind (JA in Schritt 39), wird in einem Schritt 40 der Stossfänger aus der Roboterzelle herausgeführt und in Schritt 41 einer erneuten visuellen Prüfung oder Begutachtung durch den Werker dahin gehend unterzogen, ob der Stossfänger nun den Vorgaben entspricht. Alternativ kann in Schritt 41 die visuelle Prüfung durch den Werker durch ein (nicht gezeigtes) zusätzlich in die Anlage integriertes optisches System zur automatisierten Überprüfung des bearbeiteten Stossfängers erfolgen, oder kann die visuelle Prüfung durch den Werker durch ein solches integriertes optisches System unterstützt und/oder ergänzt werden.
-
Falls in Schritt 41 das Ergebnis der visuellen Prüfung negativ ist (NEIN in Schritt 41), d. h. der Stossfänger vorbestimmten Vorgaben noch immer nicht entspricht, kann der Stossfänger in einem Schritt 42 nun einem weiteren Nachbearbeitungsprozess wie beispielsweise einer erneuten Lackierung oder als Ausschuss beispielsweise einer Wiederverwertung zugeführt werden. Ist in Schritt 41 das Ergebnis der erneuten Prüfung des Stossfängers dagegen positiv, d. h. genügt der nachbearbeitete Stossfänger nun den vorbestimmten Vorgaben (JA in Schritt 41), wird der Stossfänger in einem Schritt 43 der Verwendung in einem weiterführenden Herstellungsprozess, beispielsweise für ein Fahrzeug, zugeführt.
-
Die praktische Durchführbarkeit einer wie vorstehend beschrieben automatisierten Behandlung von Lackfehlern durch die Erfassung von Positionsdaten mittels einem optischen Digitalisiersystem wurde in einem Testaufbau verifiziert. Als Trägersystem für den zu bearbeitenden Stossfänger wurde ein Lackiergestell bzw. Lackierskid verwendet. Für die Versuche wurde ein Polierwerkzeug verwendet, wie es auch in einer Serienfertigung mit ausschließlich manueller Bearbeitung der Bauteile im Einsatz ist. Dieses Polierwerkzeug wurde jedoch von den Erfindern zur Verwendung mit dem Roboter 18 mit Einrichtungen für eine Luftfederung versehen. Durch die Einrichtungen für eine Luftfederung wurde eine feinere bzw. empfindlichere Beaufschlagung des Stossfängers mit Andruckkräften des Werkzeugs vergleichbar zu den zuvor von dem Werker manuell aufgewandten Andruckkräften erzielt, und dadurch vorteilhaft eine verbesserte Feinbearbeitung des Stossfängers auch bei dem automatischen Schleifen und/oder Polieren durch den Roboter 18 ermöglicht.
-
Mittels einer geeigneten Software wurde das Digitalisiersystem mit der Robotersteuerung 18 gemäß der in 2 dargestellten Steuerung verbunden.
-
In einer vorteilhaften Modifikation des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels kann zusätzlich eine Dokumentationseinrichtung vorgesehen sein, mit welcher eine optische Abbildung in Form eines Stillbilds und/oder eines Bewegtbilds einer Fehlstelle bzw. deren Bearbeitung bildhaft dokumentierbar ist.
-
Im Rahmen dieser Durchführbarkeitsstudie konnten Fehlstellen auf frisch lackierten Stossfängern automatisiert bearbeitet werden. In einer Musterzelle konnte gezeigt werden, dass mittels kommerziell verfügbaren Digitalisiersystemen die Position von Fehlstellen auf dem Stossfänger hinreichend genau erfasst und aus diesen Daten automatisch Polier- bzw. Schleifbewegungen zur Bearbeitung durch ein Robotersystem generiert werden können. Die bislang sehr personalaufwändige Nacharbeit lackierter Bauteile kann somit durch ein oder mehrere, Digitalisierungssysteme und Roboterzellen mit zugeordneter Steuerung umfassende Bearbeitungszentren automatisiert erfolgen, und die erforderlichen manuellen Tätigkeiten können auf die visuelle Begutachtung und die Klassifizierung der Fehlstellen reduziert werden. Damit wird die Prozesssicherheit bei der Prozessendbearbeitung, d. h. dem Schleifen und Polieren, wesentlich erhöht, und können die Herstellungskosten deutlich reduziert werden.
-
Die Erfindung wurde somit anhand eines Ausführungsbeispiels detailliert beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass Modifikationen des vorgeschlagenen Verfahrens und/oder Systems, die sich dem Fachmann bei einem Lesen der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres erschließen, als von dem Schutzumfang der Erfindung wie in den beigefügten Patentansprüchen definiert umfasst sind.
