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Automatischer Wechsel von Schleif-/Polierscheiben zur Behandlung von Karosseriebauteilen
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifen oder Polieren von Oberflächen von lackierten Blechbauteilen mittels einem, an einem Roboterarm angesetzten Rotationsteller, an dem eine Schleif- oder Polierscheibe aufgenommen werden kann und ein Verfahren zum Schleifen oder Polieren von Oberflächen von lackierten Blechbauteilen mittels einem, an einem Roboterarm angesetzten Rotationsteller zur Aufnahme einer Schleif- oder Polierscheibe.
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In
DE 601 02 891 T2 ist ein Halbleiter-Wafer-Poliersystem beschrieben. Die Halbleiterelemente müssen sehr glatt poliert sein, was den folgenden Bearbeitungsschritt, ein Fotolithografie-Prozess, erforderlich macht. Bei diesem System ist ein Scheiben-Roboter so ausgeführt, dass er einen Scheiben-Trägerkopf eines drehbaren Polierscheiben-Trägers eines Wafer-Poliermoduls gegen einen Ersatz-Scheiben-Trägerkopf austauschen kann. Dieser wird in einem Scheiben-Trägerkopf-Aufbewahrungsfach an das Wafer-Poliermodul angrenzend aufbewahrt. In einer Ausführungsform umfasst ein Wafer-Aufnahmebereich eines Kopfs eine Vielzahl von Luftdurchlässen zum Bereitstellen eines Luftstroms oder Aufnehmen eines Vakuums, die zum Halten des Wafers auf bzw. zu seinem Lösen von dem Wafer-Kopf nützlich sind.
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In
US 4876760 ist ein Gerät zur Behandlung von Fahrzeugoberflächen beschrieben bei dem zwei Behandlungsköpfe gleichzeitig eingesetzt werden können. Die beiden Behandlungsköpfe sind an einem brückenartig ausgeführten Element befestigt. Dieses brückenartige Element ist so angeordnet, dass eine Fahrzeugkarosserie davon überspannt wird. Die beiden Behandlungsköpfe können an unterschiedlichen Stellen der Fahrzeugkarosserie gleichzeitig eingesetzt werden.
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In
DE 2 224 125 ist eine Auftragseinrichtung zum automatischen Polieren von Oberflächen beschrieben, wobei ein Poliermittel aufgetragen wird. In einer besonderen Ausführungsform weist die Auftragseinrichtung wenigstens einen drehbaren Körper auf.
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In
DE 91 05 569 ist eine Polieranlage für Fahrzeuge beschrieben, wobei die Polieranlage eine Auftragsvorrichtung für ein Poliermittel und eine dahinter angeordnete Bearbeitungseinrichtung mit mehreren rotierenden und mit Textilstreifen ausgerüsteten Polierbürsten aufweist. Die Polierbürsten sind dabei relativ zum Fahrzeug beweglich. In einer weiteren Ausführungsform weist die Bearbeitungseinrichtung mindestens zwei Polierstationen mit jeweils mindestens zwei Seitenbürsten und mindestens einer Dachbürste auf.
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Bisher wird im Fahrzeugbau zum Schleifen und Polieren der Fahrzeugkarosserie die entsprechende Schleif- oder Polierscheibe über einen festgesetzten Zeitraum oder einer festgesetzten Taktzahl verwendet und dann muss die Anlage gestoppt werden, damit ein Arbeiter an den Roboterarm gehen kann und die Schleif- oder Polierscheibe austauschen kann. Die Roboter haben grundsätzlich einen gewissen Sicherheitsbereich geschützt durch Sensoren, der eine Abschaltung beim Eintritt in diesen Bereich für die Auswechselarbeiten, notwendig macht. Ansonsten würde bei Eintritt des Arbeiters in den Sicherheitsbereich um den Roboter eine automatische Abschaltung erfolgen. Die Scheiben selber sind mit einem Befestigungsband, vorzugsweise Klettband an einem Rotationsteller befestigt, der seinerseits an einem Roboterarm anschließt. Nachteilig an dieser Arbeitsweise ist eine relativ lange Standzeit des Roboters während des Wechselvorganges der Scheibe und ein verbleibendes Verletzungsrisiko für den Arbeiter. Der Produktionsprozess wird für einen erheblichen Zeitraum unterbrochen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Wechsel der Schleif- oder Polierscheiben zu verbessern. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgeschlagen. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt.
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Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Schleifen und/oder Polieren von Oberflächen von lackierten Blechbauteilen vorgestellt. Hierbei ist an einem Roboterarm ein Rotationsteller vorgesehen an dem eine Schleif- oder Polierscheibe aufgenommen ist. An dem Rotationsteller sind Öffnungen vorgesehen, die eine Verbindung zu einer Leitung im Roboterarm aufweisen. Diese Öffnungen sind von der Schleif- oder Polierscheibe überdeckt und mittels eines anliegenden Unterdrucks, der über die Öffnungen im Rotationsteller auf die Scheibe wirkt, ist die Scheibe auf dem Rotationsteller fixiert. Der Roboterarm kann in jede Richtung gerichtet sein, trotzdem liegt die Scheibe immer formschlüssig an dem Rotationsteller. Dabei werden mindestens die Öffnungen bedeckt, die nur am Rotationsteller vorgesehen sind.
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Durch einen mit einer Pumpe erzeugten Unterdruck, der durch Öffnungen im Rotationsteller übertragen wird, wird die Schleif-/Polierscheibe am Rotationsteller fixiert. Ein im Aktionsradius des Roboterarmes angeordneter Vorratsbehälter für die Schleif-/Polierscheiben ermöglicht erfindungsgemäß den Austausch von gebrauchten Scheiben gegen neuwertige Schleif- oder Polierscheiben. Der Austausch kann nach einer festgesetzten Zeit, Taktzahl oder nach sensorischer Messung des Zustandes der Schleif-/Polierscheibenoberfläche erfolgen. Hierfür ist eine Ab- und Zuschaltmöglichkeit der Unterdruckpumpe vorgesehen. Der Unterdruck wird abgeschaltet wenn die Scheibe verschlissen ist. In der Folge verliert die Scheibe ihre Fixierung an dem Rotationsteller des Roboterarmes und fällt herunter. Der Roboterarm fährt danach derart in einen Vorratsbehälter, dass der Rotationsteller die obere Scheibe berührt. Wird nun die Unterdruckpumpe wieder eingeschaltet, so ist in der Folge eine neuwertige Schleif-/Polierscheibe am Rotationsteller fixiert. In einer besonderen Ausführung sind zusätzliche Öffnungen vorgesehen, die durch Rotationsteller und Schleif-/Polierscheibe durchgängig angeordnet sind und ein gleichzeitiges Absaugen des im Prozess anfallenden Schleif- und Polierstaubes ermöglichen.
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Vorteilhafterweise wird der Unterdruck durch eine Pumpe erzeugt, die stromabwärts der Öffnungen liegt und einen zur Pumpe hin gerichteten Luftstrom erzeugt. Das Einschalten der Pumpe bewirkt somit über die Erzeugung von Unterdruck eine Fixierung der Scheibe an dem Rotationsteller. Ist die Pumpe ausgeschaltet und wird die Schleif- oder Polierscheibe nicht gleichzeitig durch die Gravitationskräfte auf dem Rotationsteller gehalten, weil die Scheibe beispielsweise unter dem Rotationsteller angeordnet ist, so fällt die Scheibe herunter. Dies stellt aber gleichzeitig eine Möglichkeit dar, eine gebrauchte Schleif- oder Polierscheibe zu entfernen. Daran anschließend kann eine ungebrauchte Scheibe aufgenommen werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung weisen die Schleif- oder Polierscheiben weitere Öffnungen auf, die im Rotationsteller weitergeführt werden. An diesen Öffnungen wirkt der gleiche Unterdruck, der an den Öffnungen, die ausschließlich im Rotationsteller vorhanden sind, wirkt und die der Fixierung der Schleif- oder Polierscheibe dienen. Diese überlappenden Öffnungen, die beabsichtigte Undichtigkeiten zwischen den Scheiben und dem Rotationsteller darstellen, sind besonders geeignet, die im Prozess anfallenden Schleif- und Polierstäube abzusaugen. In dieser Ausgestaltung wird mit dem, durch eine Pumpe erzeugten Unterdruck, sowohl die Schleif- oder Polierscheibe fixiert, als auch der Abtransport des Schleif- und Polierstaubes gewährleistet. In der Folge muss der zu erzeugende Unterdruck bei der Auslegung der Pumpen entsprechend höher veranschlagt sein als bei der Ausgestaltung, bei der der Unterdruck ausschließlich der Fixierung der Schleif- oder Polierscheibe dient. Bevorzugt ist ein Staubabscheider vor der Pumpe vorgesehen, der zur Sammlung der abgesaugten Schleif- oder Polierrückstände vorgesehen ist. Dadurch wird einer Passage dieser Rückstände durch die Bauteile der Pumpe vorgebeugt.
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Vorteilhafterweise ist zum Wechsel der Schleif- oder Polierscheibe eine Abstreifvorrichtung vorgesehen. Ist die Schleif- oder Polierscheibe nach einer bestimmten Zeit oder Taktzahl verbraucht, so kann sie gegen eine ungebrauchte Scheibe ausgetauscht werden. Der Zustand der Scheibe kann auch sensorisch ermittelt werden und so bei Verschleiß ausgewechselt werden. Liegt die Scheibe über dem Rotationsteller, so wird sie über die Schwerkraft auf diesem gehalten. Es ist ebenfalls möglich, dass sich der Unterdruck zwischen Scheibe und Rotationsarm nach dem Abschalten der Pumpe nicht vollständig abbaut, so dass die Scheibe weiterhin am Rotationsteller haften bleibt. Mit einer Abstreifvorrichtung ist das Entfernen der Scheibe sichergestellt, so dass im Anschluss eine ungebrauchte Scheibe an dem Rotationsteller fixiert werden kann.
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Des Weiteren wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgestellt, das zum Schleifen oder Polieren von Oberflächen von lackierten Blechbauteilen mittels einem an einem Roboterarm angesetzten Rotationsteller zur Aufnahme einer Schleif- oder Polierscheibe geeignet ist. Dazu wird zumindest ein Blechbauteil innerhalb des Bewegungsradius des Roboterarms zur Verfügung gestellt und mittels einer Schleif- oder Polierscheibe, die an dem Rotationsteller fixiert ist, geschliffen bzw. poliert. Nach einer festgesetzten Bearbeitungszeit, Taktzahl oder auch nach sensorischer Prüfung des Oberflächenzustandes der Scheibe wird die gebrauchte Scheibe durch Abschalten des Unterdrucks entfernt. Anschließend wird der Rotationsteller so positioniert, dass er direkt an einer ungebrauchten Schleif- oder Polierscheibe anliegt. Die Pumpe wird wieder eingeschaltet, so dass erneut Unterdruck erzeugt wird. Dadurch wird die ungebrauchte Scheibe an dem Rotationsteller fixiert.
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Vorteilhafterweise erfolgt der Austausch der gebrauchten Scheibe durch die ungebrauchte Scheibe indem der Unterdruck zunächst aufgehoben wird mittels Abschalten der Pumpe. Danach erfolgt eine Positionierung des Rotationstellers an einer bezüglich der Öffnungen vorpositionierten ungebrauchten Scheibe. Dann erfolgt ein erneutes Einschalten der Pumpe und damit einhergehend eine Fixierung der Scheibe auf dem Rotationsteller mittels Unterdruck.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird die gebrauchte Schleif- oder Polierscheibe mittels eines Abstreifers vom Rotationsteller entfernt. Dieser Abstreifer stellt die Entfernung der Scheibe sicher auch wenn der Roboterarm sich nicht derart bewegen lässt, dass die Scheibe der Schwerkraft folgend nach unten fallen kann. Ein weiteres Hindernis beim Entfernen der gebrauchten Scheibe kann ein verbliebener Unterdruck zwischen Rotationsteller und Schleif- oder Polierscheibe sein, so dass auch in diesem Fall ein mechanisches Abstreifen vorteilhaft ist.
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In einer anderen Ausgestaltung wird die Schleif- oder Polierscheibe mittels Überdruck entfernt, indem die Pumpenleistung umgekehrt wird. In dieser Ausgestaltung ist weder ein Abstreifer noch ein Bewegen des Roboterarmes notwendig.
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Bevorzugt steht für die gebrauchte Schleif- Polierscheibe ein Behälter zur Verfügung, dessen Inhalt nach vollständiger Befüllung entsorgt werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:
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1 einen Roboter in perspektivischer Ansicht,
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2 einen Teil eines Roboterarms mit Rotationsteller und einer Schleif- oder Polierscheibe explosionsartig dargestellt,
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3 eine Draufsicht auf den Rotationsteller mit anliegender Scheibe mit ihren Öffnungen,
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4 eine Draufsicht auf den Rotationsteller mit seinen Öffnungen,
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5 den Schnitt A-A nach 3,
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6 einen Roboterarm mit Rotationsteller und Schleif- oder Polierscheibe an einer Abstreifvorrichtung,
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7 ein Vorratsbehälter mit zwei Positionierelementen.
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1 zeigt einen ganzen Roboter, wie er vielfältig in der Automobilproduktion Verwendung findet. Er besteht aus einem Standsockel, einem Roboterarm 1 und einer Vorrichtung entweder zur Aufnahme eines Werkzeugs oder eines Greifers, der beliebige Fahrzeugbauteile aufgreift und platziert. Er ist mit Versorgungsleitungen ausgestattet, die Strom, Druckluft oder Flüssigkeiten zur Verfügung stellen.
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2 zeigt einen Teil des Roboterarms 1 mit dem Rotationsteller 2. Zur besseren Sichtbarkeit ist eine Schleif- oder Polierscheibe 3 in einigem Abstand vom Rotationsteller 2 in Form einer Explosionszeichnung dargestellt. Die Schleif- oder Polierscheibe 3 ist vom Radius ein weniger größer als der Rotationsteller 2, ragt also über die Außenkante des Rotationstellers 2 hinaus. Ein Abfallbehälter 10 steht zum Auffangen der gebrauchten Scheiben 3 bereit.
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3 zeigt die Draufsicht auf den Rotationsteller 2 mit angefügter Schleif- oder Polierscheibe 3. Hier sind nur die Öffnungen 5 zu sehen, die durch den Rotationsteller 2 und zusätzlich durch die Scheibe 3 vorgesehen sind. Diese durchgängigen Öffnungen 5 sind dazu vorgesehen die anfallenden Schleif- und Polierstäube abzusaugen. Um eine möglichst vollständige Entfernung der Schleif- und Polierstäube sicherzustellen, sind diese Öffnungen 5 möglichst großflächig, radial angeordnet.
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4 zeigt die Draufsicht auf den Rotationsteller 2 ohne angefügte Schleif- oder Polierscheibe 3. Es sind zwei unterschiedliche Formen von Öffnungen 4, 5 zu sehen. Die ersten Öffnungen 4, die sich nur am Rotationsteller befinden, sind nicht zu sehen, wenn die Schleif- oder Polierscheibe 3 an dem Rotationsteller 2 anliegt, wie aus 3 bereits bekannt. Sie werden von der Scheibe vollständig überdeckt, so dass bei anliegendem Unterdruck, die Scheibe 3 auf dem Rotationsteller 2 fixiert ist. Diese Öffnungen 4 sind im Vergleich zu den durchgängigen Öffnungen 5 viel kleiner und rund.
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5 zeigt einen Ausschnitt A-A in 3 durch den Rotationsteller 2 und die Scheibe 3. Die Figur zeigt den wesentlichen Unterschied zwischen den Öffnungen am Rotationsteller 4, die bei anliegender Scheibe 3 durch diese verschlossen werden und den durchgängigen Öffnungen an Rotationsteller und Scheibe 5 auf.
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6 zeigt skizzenhaft den Roboterarm 1 mit Rotationsteller 2 und der Schleif- oder Polierscheibe 3 in der Seitenansicht. Weiterhin ist eine einfache Abstreifvorrichtung 7 zu sehen. Die Scheibe 3 liegt oberhalb des Rotationstellers 2 und wird folglich über die Wirkung der Schwerkraft auf dem Rotationsteller 2 festgehalten. 5 zeigt auch, dass die Schleif- oder Polierscheibe 3 über den Rand des Rotationstellers 2 hinausragt, so dass hier die Abstreifvorrichtung 7 unter die Scheibe 3 greift und sie vom Rotationsteller 2 abstreift.
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7 zeigt einen Vorratsbehälter 8 mit ungebrauchten Schleif- oder Polierscheiben 3. Dieser Behälter 8 ist mit zwei Positionierelementen 9 versehen, die die genaue Lage der Scheiben 3 festlegen. Die oben liegende Scheibe 3 ragt über den Behälterrand 6 heraus.
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Zum Schleifen oder Polieren von Oberflächen von lackierten Blechbauteilen findet ein Roboter nach 1 und 2 Verwendung. Der Roboterarm ist stromabwärts mit einer Pumpe 6 vorgesehen, die am Rotationsteller 2 einen Unterdruck erzeugt. Dieser Unterdruck bewirkt zum einen, dass über die Öffnungen am Rotationsteller 4 die daran anliegende Schleif- oder Polierscheibe 3 an den Rotationsteller 2 angesaugt wird und dadurch fixiert ist. Zum zweiten sorgt der anliegende Unterdruck dafür, dass über die durchgängigen Öffnungen an Rotationsteller und Scheibe 5 der Schleif- oder Polierstaub abgesaugt wird. In der in 3 dargestellten Ausgestaltung sind die durchgängigen Öffnungen 5 durch Scheibe 3 und Rotationsteller 2 großflächig ausgebildet mit dem Ziel eine große Menge des anfallenden Schleif- oder Polierstaubes über die Pumpe 6 abzusaugen und nicht in die Umgebung gelangen zu lassen. So ist sichergestellt, dass ausschließlich die Scheibe 3 eine kontrollierte Oberflächenbearbeitung bewirkt und nicht durch den Prozessstaub eine zusätzliche unkontrollierte Oberflächenbearbeitung erfolgt. In 2 ist die Abtrennung der Scheibe 3 vom Rotationsteller 2 zu sehen. Ist die Schleif- oder Polierscheibe 3 nach einer bestimmten Zeit oder Taktzahl verbraucht, hier ist auch eine sensorische Überprüfung der Scheibenoberfläche denkbar, so erfolgt ein Wechsel der Schleif- oder Polierscheibe 3. Die Schleif- oder Polierscheibe 3 bewegt sich in Pfeilrichtung P vom Rotationsteller 2 in den bereitstehenden Abfallbehälter 10. Dazu fährt der Roboterarm zuvor über den Abfallbehälter 10 und schaltet die Pumpe ab, so dass die Scheibe 3 nicht mehr durch den durch die Pumpe erzeugten Unterdruck angezogen wird und der Schwerkraft folgend in den bereitstehenden Behälter 10 fällt. In 6 ist eine Abstreifvorrichtung zu sehen. Falls die Scheibe 3 sich nicht vom Rotationsteller 2 lösen lässt, kann sie an der Abstreifvorrichtung 7 vom Rotationsteller 2 mechanisch abgehoben werden. Danach fährt der Roboterarm so an den Vorratsbehälter 8, der in 7 zu sehen ist, dass der Rotationsteller 2 an einer ungebrauchten Schleif- oder Polierscheibe 3 anliegt. In dieser Figur ist auch zu sehen, dass die oben liegende Scheibe 3 über den Behälterrand 6 heraus ragt, damit der Rotationsteller 2 diese leichter anfahren kann. Die exakte Positionierung der Scheibe 3 mit ihren unterschiedlichen Öffnungen 4, 5 ist durch Positionierelemente 9 in dem Vorratsbehälter 8 sichergestellt. Dann wird die Pumpe wieder eingeschaltet, so dass die Scheibe 3 durch den nun entstehenden Unterdruck an den Rotationsteller 2 angesaugt wird und an ihm anliegt. Die Schleif- oder Polierscheibe 3 kann nun so lange verwendet werden, bis sie erneut ausgetauscht werden muss.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche zu den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Roboterarm
- 2
- Rotationsteller
- 3
- Schleif-/Polier-(Scheibe)
- 4
- Öffnungen
- 5
- durchgängige Öffnungen
- 6
- Pumpe
- 7
- Abstreifvorrichtung
- 8
- Vorratsbehälter
- 9
- Positionierelemente
- 10
- (Abfall-)Behälter
- 11
- Roboter
- P
- Pfeil-(richtung)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 60102891 T2 [0002]
- US 4876760 [0003]
- DE 2224125 [0004]
- DE 9105569 [0005]
