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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und System zum Herstellen einer Klebenaht an einem Bauteil.
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Zum Teil werden unter Zuhilfenahme von Robotern Klebenähte an Bauteilen angebracht. Die Qualität einer Klebenaht kann durch die eingesetzten Roboter und deren exakte Steuerung entlang einer zuvor frei im Raum programmierten Bahn sichergestellt werden. Abstand und Orientierung zu einem Auftragskopf müssen stets in einem sogenannten Prozessfenster liegen. Üblicherweise eignen sich derartige Roboter jedoch nicht zum Einsatz in einer direkten Mensch-Roboter-Kooperation ohne trennende Schutzeinrichtungen, im Gegensatz zu Leichtbaurobotern mit integrierten Drehmomentsensoren.
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Diese können auftretende Kräfte, zum Beispiel bei einem Kontakt mit einem Menschen, erkennen und darauf reagieren. In einem entsprechenden Regelungsmodus wird die Position bzw. die Bahn des Roboters in solch einem Kontaktfall angepasst, wobei sich die Roboter wie eine mechanische Feder verhalten. Dies geschieht jedoch bei jeder Art von gemessener Krafteinwirkung, also auch bei einem sogenannten Grundrauschen der Drehmomentsensoren. In Folge dessen kann ein derartiger Leichtbauroboter den gleichen Programmpunkt in mehreren Zyklen nicht immer exakt gleich anfahren, falls die Drehmomentsensoren nicht die exakt identischen Werte gemessen haben. Daraus resultieren Ungenauigkeiten, welche sich negativ auf die Qualität der Klebenaht auswirken. Das gewünschte Verhalten derartiger Leichtbauroboter für eine Mensch-Roboter-Kooperation steht somit in einem Konflikt zur Bahngenauigkeit für den Auftrag einer Klebenaht.
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Die
DE 10 2008 056 344 A1 schlägt ein Verfahren zur Herstellung einer Klebenaht an einem flexiblen Verdeckbezug eines Kraftfahrzeugs vor, bei welchem ein lumineszenzfähiger Klebstoff eingesetzt wird, welcher sich farblich von dem Verdeckbezug absetzt. Dadurch soll eine automatisierte Überwachung des Klebstoffauftrags sichergestellt werden. Nachteilig hierbei ist, dass nur bereits aufgetretene Ungenauigkeiten beim Erstellen einer Klebenaht detektiert werden können.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Qualität einer Klebenaht an einem Bauteil sicherzustellen, wenn die Klebenaht unter Zuhilfenahme eines Roboters aufgetragen wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und durch ein System zum Herstellen einer Klebenaht mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Klebenaht an einem Bauteil wird eine Lehre bereitgestellt, welche eine mit einer vorgegebenen Form der Klebenaht korrespondierend ausgebildete Geometrie aufweist. Die Lehre wird an einer zum Auftragen der Klebenaht ausgebildeten Auftragseinrichtung angeordnet. Das Bauteil wird mittels eines Roboters aufgenommen. Ferner wird das aufgenommene Bauteil mittels des Roboters entlang der Lehre bewegt während die Klebenaht mittels der Auftragseinrichtung an dem Bauteil aufgetragen wird.
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Mit anderen Worten ist es also erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Bahn der Klebenaht als externe Referenz bzw. Kontur in Form der erfindungsgemäß eingesetzten Lehre abgebildet wird, so dass der Roboter, bei welchem es sich insbesondere um einen Leichtbauroboter handelt, der Kontur mit einer definierten Andruckkraft folgen und diese somit exakt abbilden kann. So wird neben dem Einsatz für die Mensch-Roboter-Kooperation auch ein rein manueller Betrieb sichergestellt.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung kann eine besonders hohe Qualität der Klebenaht sichergestellt werden. Zudem kann ein besonders wirtschaftlicher und automatisierter Auftrag der Klebenaht ohne Investitionen für trennende Schutzeinrichtungen in der direkten Mensch-Roboter-Kooperation erzielt werden. Des Weiteren gestaltet sich ein Einlernvorgang für die Roboterbahn besonders effizient, da die Bahnpunkte nur grob angelegt werden müssen, weil die exakte Positionierung durch den Einsatz der Lehre sichergestellt werden kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Bauteil mittels eines an dem Roboter angeordneten Werkzeugs aufgenommen wird, welches mit der Lehre in Kontakt gebracht und während des Auftragsvorgangs der Klebenaht entlang der Lehre bewegt wird. Das Bauteil selbst steht somit nicht in direktem Kontakt mit der Lehre, da dieses innerhalb des Werkzeugs aufgenommen ist, welches in direktem Kontakt mit der Lehre steht, während dieses entlang der Lehre verfahren bzw. bewegt wird. Dadurch kann vermieden werden, dass das Bauteil während des Auftragsvorgangs der Klebenaht beschädigt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Außenkontur des Werkzeugs in Kontakt mit einer Innenkontur der Lehre gebracht und während des Auftragsvorgangs der Klebenaht an dieser entlang bewegt wird. Mit anderen Worten wird das Werkzeug derart während des Auftragsvorgangs der Klebenaht mittels des Roboters bewegt, dass die Außenkontur des Werkzeugs immer in Kontakt mit der Innenkontur der Lehre steht. Dadurch kann die Klebenaht besonders positionsgenau entsprechend einer vorgegebenen Sollgeometrie der Klebenaht ausgebildet werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Roboter mittels einer Steifigkeitsregelung betrieben wird. Nach der Aktivierung der Steifigkeitsregelung verhält sich der Leichtbauroboter wie eine mechanische Feder, wodurch das Bauteil auf besonders exakte Weise während des Auftragsvorgangs der Klebenaht entlang der Lehre bewegt werden kann.
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Das erfindungsgemäße System zum Herstellen einer Klebenaht an einem Bauteil umfasst eine Lehre, welche eine mit einer vorgegebenen Form der Klebenaht korrespondierend ausgebildete Geometrie aufweist. Des Weiteren weist das System eine zum Auftragen der Klebenaht ausgebildete Auftragseinrichtung und einen Roboter auf, welcher dazu ausgebildet ist, das Bauteil aufzunehmen und entlang der Lehre zu bewegen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems anzusehen, wobei das System insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist es vorgesehen, dass das System ein an dem Roboter anordenbares Werkzeug aufweist, dessen Außenkontur korrespondierend zu einer Innenkontur der Lehre und der Form der Klebenaht ausgebildet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
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1 eine Perspektivansicht auf ein System zum Herstellen einer Klebenaht an einem Bauteil, wobei das System einen Auftragskopf zum Auftragen der Klebenaht und einen an einer pneumatischen Linearachse bewegbar angeordneten Leichtbauroboter umfasst;
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2 eine Draufsicht auf eine Unterseite des Bauteils, an welcher die Klebenaht aufgetragen ist;
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3 eine Perspektivansicht eines an dem Roboter anordenbaren Werkzeugs, dessen Außenkontur korrespondierend zu einer Innenkontur einer zu dem System gehörenden Lehre ausgebildet ist; und
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4 eine Detailansicht des Systems, während der Roboter das Bauteil mittels des Werkzeugs aufgenommen hat und das Werkzeug mit seiner Außenkontur entlang einer Innenkontur der Lehre bewegt.
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Ein insgesamt mit 10 bezeichnetes System zum Herstellen einer Klebenaht an einem Bauteil 12 ist in einer Perspektivansicht in 1 gezeigt. Bei den hier gezeigten Bauteilen 12 handelt es sich um sogenannte Designhauben, mittels welchen eine Fahrzeugantenne eines Kraftwagens verkleidet wird. Das System 10 umfasst einen Auftragskopf 14, bei welchem es sich um eine zum Auftragen der Klebenaht ausgebildete Auftragseinrichtung handelt. Des Weiteren weist das System 10 einen Leichtbauroboter 16 auf, welcher an einer pneumatischen Linearachse 18 angeordnet ist.
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Der Leichtbauroboter 16 kann also mittels der pneumatischen Linearachse 18 in translatorischer Richtung hin und her bewegt werden, so dass der Leichtbauroboter 16 zum einen gegenüber einer Karosserie 20 eines nicht näher bezeichneten Kraftwagens positioniert und zum anderen gegenüber dem Auftragskopf 14 positioniert werden kann. Der Leichtbauroboter 16 kann die jeweiligen Designhauben 12 einzeln aufnehmen und überprüfen. Anschließend wird die aufgenommene Designhaube 12 mittels des Leichtbauroboters 16 gegenüber dem Auftragskopf 14 positioniert und die Klebenaht appliziert. Danach wird der Leichtbauroboter 16 wieder in Richtung der Karosserie 20 verfahren, so dass dieser an einer entsprechend vorgesehenen Position angeordnet ist und die mit der Klebenaht versehene Designhaube 12 an der Karosserie 20 ankleben kann.
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In 2 ist eine nicht näher bezeichnete Unterseite von einer der Designhauben 12 gezeigt, wobei die bereits applizierte Klebenaht 22 zu erkennen ist.
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In 3 ist ein Werkzeug 24 gezeigt, welches an dem Leichtbauroboter 16 anordenbar ist. Das Werkzeug 24 ist dabei derart ausgebildet, dass die jeweiligen Designhauben 12 mittels des Werkzeugs 24 aufgenommen werden können.
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In 4 ist das System 10 in einer Detailansicht gezeigt während die Klebenaht 22 auf die Unterseite der Designhaube 12 appliziert wird. Um die Klebenaht 22 besonders positionsgenau und exakt an der Designhaube 12 anbringen zu können, weist das System 10 eine im Wesentlichen ringförmig ausgebildete Lehre 26 auf, welche eine mit einer vorgegebenen Form der Klebenaht 22 korrespondierend ausgebildete Geometrie aufweist. Die Lehre 26 wird unterhalb des Auftragskopfs 14 angeordnet. Nachdem der Leichtbauroboter 16 mittels des Werkzeugs 24 eine der Designhauben 12 aufgenommen hat, wird das Werkzeug 24 mitsamt der Designhaube 12 unterhalb des Auftragskopfs 14 angeordnet. Das Werkzeug 24 weist dabei eine Außenkontur 28 auf, welche korrespondierend zu einer Innenkontur 30 der Lehre 26 und der vorgegebenen Form der Klebenaht 22 ausgebildet ist.
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Die Designhaube 12 wird also mittels des an dem Leichtbauroboter 16 angeordneten Werkzeugs 24 aufgenommen, wobei die Außenkontur 28 des Werkzeugs 24 in Kontakt mit der Innenkontur 30 der Lehre 26 gebracht und während des Auftragsvorgangs der Klebenaht 22 an dieser entlang bewegt wird. Mit anderen Worten wird das Werkzeug 24 mit seiner Außenkontur 28 zunächst in Kontakt mit der Innenkontur 30 gebracht. Während des Auftragsvorgangs der Klebenaht 22 wird das Werkzeug 24 so mittels des Leichtbauroboters 16 bewegt, dass die Außenkontur 28 immer in Kontakt mit der Innenkontur 30 ist. Der Leichtbauroboter 16 wird dabei mittels einer sogenannten Steifigkeitsregelung, bei welcher es sich um eine bestimmte Art eines Regelungsmodus handelt, betrieben, nach deren Aktivierung sich der Leichtbauroboter 16 wie eine mechanische Feder verhält.
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Die Innenkontur 30 der Lehre 26 dient dabei als eine Art externe Referenz, wodurch die Bahn der Klebenaht 22 vorgegeben wird, so dass der Leichtbauroboter 16 der vorgegebenen Bahn mit einer definierten Andruckkraft folgen und somit die vorgegebene Bahn der Klebenaht 22 exakt abbilden kann.
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Nachdem die Klebenaht 22 auf der betreffenden Designhaube 12 angebracht worden ist, wird der Leichtbauroboter 16 mittels der pneumatischen Linearachse 18 in Richtung der Karosserie 20 verfahren und die mit der Klebenaht 22 versehene Designhaube 12 an der vorgesehenen Stelle der Karosserie 20 angefügt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008056344 A1 [0004]
