DE102015209347A1

DE102015209347A1 - Auftragseinrichtung

Info

Publication number: DE102015209347A1
Application number: DE102015209347.6A
Authority: DE
Inventors: Erk Wiese; Stefan Holling
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2035-05-22
Also published as: DE102015209347B4

Abstract

Auftragseinrichtung (1) zum Auftragen eines viskosen Mediums (M) auf ein Bauteil (B), aufweisend: einen Auftragskopf (10) mit einer Auftragsdüse (12), Abstandsvorgabemittel (20), welche am Auftragskopf vorgesehen sind, um durch Zusammenwirken mit dem Bauteil entlang mindestens einer Abstandsvorgabeachse (X, Z) einen vorbestimmten Abstand (A1, A2) der Auftragsdüse vom Bauteil vorzugeben, eine Manipulationsvorrichtung, welche eingerichtet ist, relativ zwischen Auftragskopf und Bauteil eine Anstellbewegung, um die Abstandsvorgabemittel in Zusammenwirkung mit dem Bauteil zu bringen, und eine Auftragsbewegung zu bewirken, um das Auftragen des Mediums zu realisieren, Ausgleichsmittel (30), welche eingerichtet sind, für jede Abstandsvorgabeachse einer Veränderung des Abstands entgegenzuwirken, um den Abstand beizubehalten, Erkennungsmittel (35) zum Erkennen von Positionierungsinformation, und eine Steuervorrichtung (50) zum Steuern der Manipulationsvorrichtung und zum Auswerten der Positionierungsinformation. Um eine korrekte Positionierung der Auftragsdüse noch sicherer zu gewährleisten, sind die Erkennungsmittel eingerichtet, für jede Abstandsvorgabeachse ein Abstandsrealisierungssignal zu erzeugen, wenn der vorbestimmte Abstand der Auftragsdüse hergestellt ist, und ist die Steuervorrichtung eingerichtet, die Anstellbewegung der Manipulationsvorrichtung auf Basis dieses Signals anzupassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierte Auftragseinrichtung zum Auftragen eines viskosen Mediums auf ein Bauteil.
Eine Auftragseinrichtung der eingangsgenannten Art ist z.B. aus DE 10 2008 032 259 A1 bekannt. Um das Auftragen des viskosen Mediums auf ein Bauteil durchführen zu können, muss eine Bewegungsbahn für einen Auftragskopf der Auftragseinrichtung zuvor in eine Steuervorrichtung einer als Gelenkarmroboter ausgebildeten Manipulationsvorrichtung für den Auftragskopf auf ein absolutes Koordinatensystem im dreidimensionalen Raum bezogen eingelernt werden. Hierzu hat die Auftragseinrichtung am Auftragskopf als Sensor ausgebildete Erkennungsmittel zum Erkennen von Positionierungsinformation. Die Auftragseinrichtung weist außerdem Abstandsvorgabemittel in Form zweier Andrückrollen auf, welche am Auftragskopf vorgesehen sind, um durch Zusammenwirken mit bzw. Abrollen auf dem Bauteil entlang einer Abstandsvorgabeachse im dreidimensionalen Raum einen vorbestimmten Abstand einer Auftragsdüse des Auftragskopfs von dem Bauteil vorzugeben.
Um die Anforderungen an eine Positionierungsgenauigkeit der Manipulationsvorrichtung herabsetzen zu können, weist die Auftragseinrichtung außerdem Ausgleichsmittel in Form einer Toleranzausgleichsvorrichtung auf, welche dreidimensionale Ausgleichsbewegungen des Auftragskopfs relativ zu der Manipulationsvorrichtung ermöglicht. Problematisch könnten bei dieser bekannten Auftragseinrichtung jedoch Prozessschwankungen sein, welche über ein Toleranzmaß der Toleranzausgleichsvorrichtung hinaus gehen, so dass z.B. die Andrückrollen den Kontakt zum Bauteil verlieren und dadurch der gewünschte Abstand der Auftragsdüse des Auftragskopfs von dem Bauteil unbemerkt nicht mehr eingehalten wird. Dies kann nachfolgend zu Qualitätsproblemen in der mittels des Auftrags des Mediums herzustellenden Struktur führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierte Auftragseinrichtung so fortzubilden, dass die korrekte Positionierung der Auftragsdüse des Auftragskopfs zum Bauteil noch sicherer gewährleistet werden kann.
Dies wird mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß der Erfindung umfasst eine Auftragseinrichtung zum Auftragen eines viskosen Mediums auf ein Bauteil einen Auftragskopf, Abstandsvorgabemittel, eine Manipulationsvorrichtung, Ausgleichsmittel, Erkennungsmittel und eine Steuervorrichtung. Der Auftragskopf hat eine Auftragsdüse zum Ausgeben des Mediums. Die Abstandsvorgabemittel sind an dem Auftragskopf vorgesehen, um durch Zusammenwirken mit dem Bauteil entlang mindestens einer Abstandsvorgabeachse im dreidimensionalen Raum einen vorbestimmten Abstand der Auftragsdüse von dem Bauteil vorzugeben. Die Manipulationsvorrichtung ist eingerichtet, relativ zwischen Auftragskopf und Bauteil eine Anstellbewegung, um die Abstandsvorgabemittel in Zusammenwirkung mit dem Bauteil zu bringen, und eine Auftragsbewegung zu bewirken, um das auf das Bauteil Auftragen des viskosen Mediums zu realisieren. Die Ausgleichsmittel sind eingerichtet, bei in Zusammenwirkung mit dem Bauteil stehenden Abstandsvorgabemitteln für jede Abstandsvorgabeachse einer Veränderung des Abstands der Auftragsdüse entgegenzuwirken, um den Abstand beizubehalten. Die Erkennungsmittel sind eingerichtet und vorgesehen zum Erkennen von Positionierungsinformation. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet und vorgesehen zum Steuern der Manipulationsvorrichtung und zum Auswerten der Positionierungsinformation.
Die erfindungsgemäße Auftragseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Erkennungsmittel eingerichtet sind, für jede Abstandsvorgabeachse ein Abstandsrealisierungssignal für die Steuervorrichtung zu erzeugen, wenn der vorbestimmte Abstand der Auftragsdüse hergestellt ist, und dass die Steuervorrichtung eingerichtet ist, die Anstellbewegung der Manipulationsvorrichtung auf Basis des Abstandsrealisierungssignals anzupassen.
Dadurch, dass mit dem Abstandsrealisierungssignal eine Rückmeldung an die Steuervorrichtung erfolgt, ob der vorbestimmte Abstand der Auftragsdüse hergestellt ist, können mit der erfindungsgemäßen Auftragseinrichtung auch Situationen erkannt werden, in denen größere Prozessschwankungen auftreten, welche über ein Toleranzmaß der Ausgleichsvorrichtung hinaus gehen. Dadurch, dass die Steuervorrichtung die Anstellbewegung der Manipulationsvorrichtung auf Basis des Abstandsrealisierungssignals anpassen kann, kann auf derartige Prozessschwankungen adäquat reagiert werden, so dass die Einhaltung des vorbestimmten Abstands der Auftragsdüse des Auftragskopfs von dem Bauteil und damit die korrekte Positionierung der Auftragsdüse noch sicherer gewährleistet werden kann.
Gemäß der Erfindung wird eine Bewegungsbahn der Auftragsdüse über die Abstandsvorgabemittel und die Erkennungsmittel direkt zum Bauteil referenziert und braucht nicht in einem absoluten Koordinatensystem programmiert zu sein. Genauer ausgedrückt braucht von der Manipulationsvorrichtung keine absolute Position am Bauteil angefahren werden, sondern vielmehr reicht ein Bereich aus, in dem die Abstandsvorgabemittel in Zusammenwirkung mit dem Bauteil stehen. Der Auftragskopf befindet sich stets in dem vorbestimmten Abstand zu einem Referenzbereich am Bauteil, so dass ein fortwährend idealer Auftrag des Mediums durch die Auftragsdüse, d.h. die Austrittsöffnung für das aufzutragende Medium, gewährleistet wird. Mit anderen Worten ausgedrückt befindet sich die Auftragsdüse stets in einer für den Auftrag des Mediums optimalen Positionierung zu einer Mediumauftragsfläche des Bauteils.
Durch die erfindungsgemäße Abstandshalteregelung können z.B. sowohl einige Bauteiltoleranzen als auch Lagetoleranzen ausgeglichen werden. Außerdem kann z.B. ein Ausgleich von eventuell auftretenden Schwingungen und/oder Bahnabweichungen der Manipulationsvorrichtung erfolgen und kann z.B. eine Wärmeausdehnung (Sommer/Winter) kompensiert werden.
Bei dem viskosen Medium kann es sich beispielsweise um einen Klebstoff, ein Dichtungsmittel, ein Korrosionsschutzmittel oder um ein anderweitiges Beschichtungsmittel handeln.
Bei der mindestens einen Abstandsvorgabeachse kann es sich beispielsweise um eine Horizontalachse oder um eine Vertikalachse im dreidimensionalen Raum handeln. Allerdings ist der Achsenverlauf nicht auf horizontal oder vertikal beschränkt und kann die mindestens eine Abstandsvorgabeachse auch anders als horizontal oder vertikal verlaufen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Abstandsvorgabemittel am Auftragskopf vorgesehen, um durch Zusammenwirken mit dem Bauteil jeweilige vorbestimmte Abstände der Auftragsdüse entlang zweier zueinander orthogonal verlaufender Abstandsvorgabeachsen im dreidimensionalen Raum von dem Bauteil vorzugeben.
Diese Ausführungsform der Erfindung ist z.B. vorteilhaft anwendbar, wenn das Bauteil zur Ausbildung einer Falztasche für eine Falzverbindung zwei Schenkel aufweist, von denen der eine Schenkel um z.B. 90 Grad als Falzflansch gegenüber dem anderen Schenkel abgekantet ist, und mittels der Auftragseinrichtung zumindest auf eine im Falztaschenbereich befindliche Mediumauftragsfläche des Bauteils das viskose Medium (wie z.B. Klebstoff) aufgetragen werden soll. In diesem Fall können die beiden Bauteile bevorzugt plattenförmig mit gleichen oder unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Bevorzugt kann eines der Bauteile aus Metall, insbesondere aus Metallblech (Feinblech), oder können beide Bauteile aus Metall hergestellt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Abstandsvorgabemittel für jede Abstandsvorgabeachse einen mechanischen Abstandshalter auf, welcher entlang der betreffenden Abstandsvorgabeachse eine Längenabmessung zum Vorgeben des vorbestimmten Abstandes der Auftragsdüse hat. Diese Ausgestaltung der Abstandsvorgabemittel ist besonders einfach und robust.
Bevorzugt ist der Abstandshalter stabförmig ausgebildet und insbesondere starr am Auftragskopf angebracht. Bevorzugt weist der Abstandshalter an einem freien Längsende dessen einen Bauteilkontaktierungsabschnitt auf. Der Bauteilkontaktierungsabschnitt ist vorgesehen und eingerichtet, zum korrekten Positionieren des Auftragskopfs an einen bestimmten Referenzbereich des Bauteils angelegt (in Zusammenwirkung gebracht) zu werden. Zu diesem Zweck kann der Bauteilkontaktierungsabschnitt z.B. als Gleitschuh oder als Andrückrolle ausgebildet sein.
Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung ist die Manipulationsvorrichtung über die Ausgleichsmittel mechanisch mit dem Auftragskopf verbunden, um zumindest die Anstellbewegung durch Bewegen des Auftragskopfs zu realisieren. Ferner sind die Ausgleichsmittel eingerichtet, zum Beibehalten des Abstands entlang jeder Abstandsvorgabeachse eine bidirektionale Bewegung des Auftragskopfs relativ zur Manipulationsvorrichtung zuzulassen. Somit wird bei Prozessschwankungen vorteilhaft ein bidirektionaler Toleranzausgleich in jeder Abstandsvorgabeachse zugelassen.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Erkennungsmittel in die Ausgleichsmittel integriert. Ferner weisen die Erkennungsmittel für jede Abstandsvorgabeachse einen Sensor auf, welcher eingerichtet ist, das Abstandsrealisierungssignal an die Steuervorrichtung auszugeben, wenn sich der Auftragskopf entlang der Abstandsvorgabeachse relativ zur Manipulationsvorrichtung um ein vorbestimmtes Toleranzlängenmaß entgegengesetzt zu einer entlang der Abstandsvorgabeachse verlaufenden Anstellbewegung der Manipulationsvorrichtung bewegt hat. Der Sensor kann z.B. als optischer, magnetischer oder ultraschalbasierter Näherungssensor, als einfacher elektrischer Mikroschalter oder Ähnliches realisiert sein.
Bevorzugt sind die Ausgleichsmittel eingerichtet, so dass der Auftragskopf in jeder Abstandsvorgabeachse nachgiebig voreingestellt ist auf eine Nulllage, aus welcher die bidirektionale Bewegung des Auftragskopfs relativ zur Manipulationsvorrichtung entlang der betreffenden Abstandsvorgabeachse möglich ist. Insbesondere können die Ausgleichsmittel eingerichtet sein, so dass der Auftragskopf in jeder Abstandsvorgabeachse bidirektional federnd in die Nulllage vorgespannt ist.
Bevorzugt sind die Ausgleichsmittel eingerichtet, für jede Abstandsvorgabeachse die bidirektionale Bewegung des Auftragskopfs auf zumindest eine Weise von pneumatisch, hydraulisch, federgesteuert, elektrisch und elektromechanisch zu ermöglichen. Mit anderen Worten ausgedrückt kann in die Ausgleichsmittel ein Pneumatiksystem, ein Hydrauliksystem, ein System mechanischer Spannfedern und/oder ein elektromotorisches bzw. elektromagnetisches System integriert sein, um die bidirektionale Bewegung (insbesondere mit federnder Vorspannung in die Nulllage) zu realisieren.
Das Toleranzlängenmaß ist bevorzugt so vorbestimmt, dass, nachdem die Abstandsvorgabemittel in Zusammenwirkung mit dem Bauteil gebracht sind, die Manipulationsvorrichtung den Auftragskopf unter im Rahmen der bidirektionalen Bewegbarkeit Nachgeben der Ausgleichsmittel entlang der Abstandsvorgabeachse um das Toleranzlängenmaß weiter an das Bauteil anstellt. Bei Erreichen des Toleranzlängenmaßes wird das Abstandsrealisierungssignal für die Steuervorrichtung erzeugt, so dass ein Ausmaß der Anstellbewegung für die Abstandsvorgabeachse auf null angepasst werden kann.
Durch das Toleranzlängenmaß, welches z.B. 5 mm bis 10 mm betragen kann, wird bei Prozessschwankungen im Rahmen des Toleranzlängenmaßes stets eine sichere Zusammenwirkung der Abstandsvorgabemittel mit dem Bauteil und damit eine korrekte Positionierung der Auftragsdüse des Auftragskopfs gewährleistet. Zusätzlich kann während des Auftragens des Mediums, falls das Toleranzlängenmaß in der Abstandsvorgabeachse dauerhaft unterschritten oder überschritten wird, der Auftragsbewegung bzw. Vorschubbewegung überlagert das Ausmaß der Anstellbewegung für die Abstandsvorgabeachse auf ungleich null angepasst werden, bis die dauerhafte Unterschreitung oder Überschreitung des Toleranzlängenmaßes beseitigt ist.
Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung ist an dem Auftragskopf mindestens eine Abstreiflippe z.B. aus Gummimaterial vorgesehen, um beim auf das Bauteil Auftragen des Mediums der Auftragsdüse bei der Auftragsbewegung voreilend eine Mediumauftragsfläche des Bauteils vor Auftrag des Mediums zu reinigen. Damit kann vorteilhaft eine Anbindungsfestigkeit des viskosen Mediums am Bauteil erhöht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Ausgleichsmittel und die Erkennungsmittel in die Steuervorrichtung integriert. Außerdem weisen die Abstandsvorgabemittel für jede Abstandsvorgabeachse einen optischen oder akustischen Abstandssensor (z.B. einen Lasersensor oder einen Ultraschallsensor), welcher mit der Steuervorrichtung verbunden ist, und einen in der Steuervorrichtung gespeicherten Abstandssollwert zum Vorgeben des vorbestimmten Abstandes der Auftragsdüse auf. Zudem ist die Steuervorrichtung eingerichtet, im Rahmen der Erkennungsmittel für jede Abstandsvorgabeachse einen von dem Abstandssensor ermittelten Abstandsistwert mit dem gespeicherten Abstandssollwert zu vergleichen und das Abstandsrealisierungssignal zu erzeugen, wenn der Abstandsistwert gleich dem Abstandssollwert ist.
Die Steuervorrichtung ist außerdem eingerichtet, im Rahmen der Ausgleichsmittel das Ausmaß der Anstellbewegung für jede Abstandsvorgabeachse so anzupassen, dass eine Differenz zwischen Abstandsistwert und Abstandssollwert in Richtung zu null hin geregelt wird, d.h. bis das Abstandsrealisierungssignal erzeugt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung eine Bahn des Auftragskopfs relativ korrigiert.
Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung – soweit dies technisch sinnvoll ist – beliebig miteinander kombiniert sein können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden.
1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Auftragseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 1 eine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildete Auftragseinrichtung 1 zum Auftragen eines viskosen Mediums M auf ein plattenförmiges Bauteil B beschrieben werden. 1 zeigt hierzu eine Anordnung der Auftragseinrichtung 1 und des Bauteils B, um einen Klebstoff als viskoses Medium M definiert auf das Bauteil B aufzutragen.
Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung wird das gezeigte eine Bauteil B mittels der Auftragseinrichtung 1 vorbereitet, um zusammen mit einem anderen Bauteil (nicht gezeigt) eine Falzverbindung herzustellen. Das in 1 gezeigte eine Bauteil B weist zur Ausbildung einer Falztasche (nicht gezeigt) einen ersten und einen zweiten Schenkel S1, S2 auf, von denen der zweite Schenkel S2 um 90 Grad als Falzflansch gegenüber dem ersten Schenkel S1 abgekantet ist. Um die Festigkeit der Falzverbindung zu erhöhen, wird mittels der Auftragseinrichtung 1 zumindest auf eine falztascheninnenseitig zum Liegen kommende Fläche des ersten Schenkels S1 des Bauteils B das als Klebstoff ausgebildete viskose Medium M aufgetragen. Bevorzugt ist zumindest eines der beiden Bauteile oder sind beide Bauteile aus Metall hergestellt und insbesondere als Metallblech (Feinblech) ausgebildet.
Beim Herstellen der Falzverbindung kann es durch Schwankungen im Prozess zu Mängeln in der herzustellenden Struktur kommen. In der vorliegenden Ausführungsform kann es beispielsweise durch ungenaues Auftragen des Klebstoffs (Medium M) zu dessen Austritt oder zu unzureichender Festigkeit der Falzverbindung durch zu wenig Klebstoff kommen. Eine Nacharbeit aufgrund von Klebstoffaustritt erhöht den Herstellungsaufwand. Eine unzureichende Festigkeit der Falzverbindung kann z.B. bei der Kraftfahrzeugherstellung neben visuellen Qualitätsproblemen auch sicherheitsrelevante Qualitätsprobleme erzeugen. Um diese Probleme zu vermeiden, ist die erfindungsgemäße Auftragseinrichtung 1 so konfiguriert, dass sie das Auftragen des viskosen Mediums M (z.B. des Klebstoffs) bei einfacher und robuster Ausführung genauer realisieren kann.
Wie in 1 gezeigt, weist die Auftragseinrichtung 1 einen Auftragskopf 10 zum auf das Bauteil B Auftragen des Mediums M, eine Abstandsvorgabemittel bildende Abstandsvorgabeeinheit 20, eine Ausgleichsmittel bildende Ausgleichseinheit 30, eine Erkennungsmittel zum Erkennen von Positionierungsinformation bildende Erkennungseinheit 35, welche in die Ausgleichseinheit 30 integriert ist, eine hier als Gelenkarmroboter (insbesondere als Industrieroboter) ausgebildete Manipulationsvorrichtung 40 und eine insbesondere elektronische Steuervorrichtung 50 zum Steuern der Manipulationsvorrichtung 40 und zum Auswerten der Positionierungsinformation auf.
Der Auftragskopf 10 ist über einen Schlauch 11 mit einer nicht gezeigten Mediumbereitstellungseinheit zum Bereitstellen des Mediums M verbunden, welche ihrerseits mit der Steuervorrichtung 50 verbunden ist. Somit ist das Medium M dem Auftragskopf 10 über den Schlauch 11 und durch die Steuervorrichtung 50 gesteuert zuführbar. Der Auftragskopf 10 hat außerdem eine Auftragsdüse 12, welche zum Ausgeben des Mediums M vorgesehen und eingerichtet ist.
Die Abstandsvorgabeeinheit 20 ist am Auftragskopf 10 vorgesehen, um durch Zusammenwirken mit dem Bauteil B entlang zweier zueinander orthogonal verlaufender Abstandsvorgabeachsen X, Z im dreidimensionalen Raum jeweilige vorbestimmte Abstände A1, A2 der Auftragsdüse 12 von dem Bauteil B vorzugeben.
In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die eine Abstandsvorgabeachse X der Horizontalachse und entspricht die andere Abstandsvorgabeachse Z der Vertikalachse im dreidimensionalen Raum. Außerdem entspricht ein erster Abstand A1 einem Abstand der Auftragsdüse 12 entlang der Vertikalachse (Abstandsvorgabeachse Z) von der falztascheninnenseitig zum Liegen kommende Fläche des ersten Schenkels S1 des Bauteils B und entspricht ein zweiter Abstand A2 einem Abstand der Auftragsdüse 12 entlang der Horizontalachse (Abstandsvorgabeachse X) von einer falztascheninnenseitig zum Liegen kommenden Fläche des zweiten Schenkels S2 des Bauteils B.
Zum Vorgeben der beiden Abstände A1, A2 weist die Abstandsvorgabeeinheit 20 für jede Abstandsvorgabeachse X, Z einen mechanischen Abstandshalter 21, 23 auf, welcher entlang der betreffenden Abstandsvorgabeachse X, Z eine zum Vorgeben des jeweiligen vorbestimmten Abstandes A1, A2 bemessene Längenabmessung hat. Die insbesondere stabförmigen Abstandshalter 21, 23 sind bevorzugt starr am Auftragskopf 10 angebracht und weisen an ihren freien Längsenden jeweils einen Bauteilkontaktierungsabschnitt 22 bzw. 24 auf. Der Bauteilkontaktierungsabschnitt 22, 24 ist vorgesehen und eingerichtet, zum korrekten Positionieren des Auftragskopfs 10 an die falztascheninnenseitig zum Liegen kommende Fläche des ersten Schenkels S1 bzw. des zweiten Schenkels S2 des Bauteils B angelegt (in Zusammenwirkung gebracht) zu werden. Zu diesem Zweck kann der Bauteilkontaktierungsabschnitt 22, 24 z.B. als Gleitschuh oder als Andrückrolle ausgebildet sein.
Die Manipulationsvorrichtung 40 ist eingerichtet, relativ zwischen Auftragskopf 10 und Bauteil B eine Anstellbewegung, um die Abstandsvorgabeeinheit 20 in Zusammenwirkung mit dem Bauteil B zu bringen, und eine Auftragsbewegung (insbesondere eine Vorschubbewegung) zu bewirken, um das auf das Bauteil B Auftragen des viskosen Mediums M zu realisieren. Genauer ist die Manipulationsvorrichtung 40 über die Ausgleichseinheit 30 mechanisch mit dem Auftragskopf 10 verbunden, so dass die Manipulationsvorrichtung 40 sowohl die Anstellbewegung (im Wesentlichen entlang den Abstandsvorgabeachsen X, Z) als auch die Auftragsbewegung (als Vorschub entlang einer nicht separat bezeichneten Achse senkrecht zur Zeichnungsebene von 1) durch Bewegen des Auftragskopfs 10 realisiert. Genauer ist die Ausgleichseinheit 30 über einen ersten Verbindungsträger 31 mechanisch starr mit einem Manipulationskopf 41 der Manipulationsvorrichtung 40 verbunden und über einen zweiten Verbindungsträger 32 mechanisch nachgiebig mit dem Auftragskopf 10 verbunden.
Die Ausgleichseinheit 30 ist eingerichtet, bei in Zusammenwirkung mit dem Bauteil B stehender Abstandsvorgabeeinheit 20 (d.h. bei an den Schenkeln S1, S2 anliegenden Bauteilkontaktierungsabschnitten 22, 24) für jede Abstandsvorgabeachse X, Z einer Veränderung des vorgegebene Abstandes A1, A2 der Auftragsdüse 12 entgegenzuwirken, um den Abstand A1, A2 beizubehalten. Zu diesem Zweck ist die Ausgleichseinheit 30 eingerichtet, zum Beibehalten der Abstände A1, A2 entlang jeder Abstandsvorgabeachse X, Z eine wie durch die Doppelpfeile am zweiten Verbindungsträger 32 angedeutete bidirektionale Bewegung des Auftragskopfs 10 relativ zur Manipulationsvorrichtung 40 zuzulassen. Genauer ist der zweite Verbindungsträger 32 mechanisch starr an dem Auftragskopf 10 angebracht und für die bidirektionale Bewegung mechanisch mit einer Kreuzschlitteneinheit 33 der Ausgleichseinheit 30 verbunden.
Die Kreuzschlitteneinheit 33 ist so ausgebildet, dass der zweite Verbindungsträger 32 und damit der Auftragskopf 10 in jeder Abstandsvorgabeachse X, Z mechanisch nachgiebig, insbesondere bidirektional federnd, in eine Nulllage vorgespannt ist, aus welcher die bidirektionale Bewegung des Auftragskopfs 10 relativ zur Manipulationsvorrichtung 40 entlang der betreffenden Abstandsvorgabeachse X, Z möglich ist. Die federnde Vorspannung der Kreuzschlitteneinheit 33 kann z.B. pneumatisch, hydraulisch, federgesteuert, elektrisch und/oder elektromechanisch realisiert sein. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die federnde Vorspannung der Kreuzschlitteneinheit 33 beispielshaft realisiert, indem jeder Schlitten (pro Abstandsvorgabeachse X, Z ein nicht separat dargestellter Schlitten) der Kreuzschlitteneinheit 33 mittels zweier mechanischer Spannfedern (nicht gezeigt) bidirektional in die Nulllage vorgespannt ist.
Gemäß der Erfindung ist die mit der Steuervorrichtung 50 gekoppelte Erkennungseinheit 35 eingerichtet, für jede Abstandsvorgabeachse X, Z ein Abstandsrealisierungssignal für die Steuervorrichtung 50 zu erzeugen, wenn der vorbestimmte Abstand A1, A2 der Auftragsdüse 12 in der betreffenden Abstandsvorgabeachse X, Z hergestellt ist. Die Steuervorrichtung 50 ist zudem eingerichtet, die Anstellbewegung der Manipulationsvorrichtung 40 auf Basis des Abstandsrealisierungssignals anzupassen.
In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung weist die in die Ausgleichseinheit 30 integrierte Erkennungseinheit 35 für jede Abstandsvorgabeachse X, Z einen Sensor (nicht dargestellt) auf, welcher eingerichtet ist, das Abstandsrealisierungssignal an die Steuervorrichtung 50 auszugeben, wenn sich der Auftragskopf 10 entlang der betreffenden Abstandsvorgabeachse X, Z relativ zum Manipulationskopf 41 der Manipulationsvorrichtung 40 um ein vorbestimmtes Toleranzlängenmaß entgegengesetzt zu einer entlang der Abstandsvorgabeachse X, Z verlaufenden Anstellbewegung der Manipulationsvorrichtung 40 bewegt hat. Die Sensoren für die beiden Abstandsvorgabeachsen X, Z können z.B. als optische, magnetische oder ultraschalbasierte Näherungssensoren, als einfache elektrische Mikroschalter oder Ähnliches realisiert sein. Bevorzugt sind die Sensoren für die beiden Abstandsvorgabeachsen X, Z an den Schlitten der Kreuzschlitteneinheit 33 vorgesehen.
Das Toleranzlängenmaß ist so vorbestimmt, dass nach an dem Bauteil B Anliegen des Bauteilkontaktierungsabschnitts 22, 24 des Abstandshalters 21, 23 für eine jeweilige Abstandsvorgabeachse X, Z die Manipulationsvorrichtung 40 den Auftragskopf 10 um das jeweilige Toleranzlängenmaß gegen die Federvorspannung der Ausgleichseinheit 30 aus der Nulllage drückt. Bei Erreichen des Toleranzlängenmaßes in einer jeweiligen Abstandsvorgabeachse X, Z wird das Abstandsrealisierungssignal an die Steuervorrichtung 50 ausgegeben, so dass das Ausmaß der Anstellbewegung für die betreffende Abstandsvorgabeachse X, Z auf null angepasst werden kann.
Im Ergebnis wird der Abstandshalter 21, 23 für die jeweilige Abstandsvorgabeachse X, Z mit einer bestimmten Federkraft gegen das Bauteil B gedrückt, so dass eine sichere Anlage gewährleistet ist. Da die Federkraft durch das Toleranzlängenmaß von z.B. 5 mm bis 10 mm bestimmt ist, wird auch bei Prozessschwankungen (z.B. Toleranzen am Bauteil, Schwingungen oder Bahntoleranzen der Manipulationsvorrichtung 40) im Rahmen des Toleranzlängenmaßes stets eine sichere Anlage der Abstandshalter 21, 23 am Bauteil B und damit eine korrekte Positionierung der Auftragsdüse 12 des Auftragskopfs 10 gewährleistet. Außerdem können im Rahmen der Prozessschwankungen auch ungewollte Zustellungen von Bauteil B und Auftragskopf 10 über die federnde Nachgiebigkeit der Ausgleichseinheit 30 kompensiert werden.
Zusätzlich kann während des Auftragens des Mediums M, falls das Toleranzlängenmaß in einer Abstandsvorgabeachse X, Z dauerhaft unterschritten oder überschritten wird, der Auftragsbewegung bzw. Vorschubbewegung überlagert das Ausmaß der Anstellbewegung für die betreffende Abstandsvorgabeachse X, Z auf ungleich null angepasst werden, bis die dauerhafte Unterschreitung oder Überschreitung des Toleranzlängenmaßes beseitigt ist.
Um beim auf das Bauteil B Auftragen des Mediums M der Auftragsdüse 12 bei der Auftragsbewegung voreilend die Mediumauftragsfläche (die falztascheninnenseitig zum Liegen kommende Fläche des ersten Schenkels S1) des Bauteils B vor Auftrag des Mediums B zu reinigen und damit die Anbindungsfestigkeit des als Klebstoff ausgebildeten Mediums M am Bauteil B zu erhöhen, kann an dem Auftragskopf 10 mindestens eine Abstreiflippe (nicht dargestellt) z.B. aus Gummimaterial vorgesehen sein.
Im Folgenden wird eine nicht dargestellte mögliche Modifikation der in 1 gezeigten Auftragseinrichtung 1 als eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden.
In Modifikation der Auftragseinrichtung 1 sind bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung die Ausgleichsmittel und die Erkennungsmittel in die Steuervorrichtung 50 integriert. Dementsprechend ist bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung der Auftragskopf 10 direkt und starr mechanisch mit dem Manipulationskopf 41 der Manipulationsvorrichtung 40 verbunden.
In weiterer Modifikation der Auftragseinrichtung 1 weisen bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung die Abstandsvorgabemittel für jede Abstandsvorgabeachse X, Z einen optischen oder akustischen Abstandssensor auf, welcher mit der Steuervorrichtung 50 gekoppelt ist. Die Abstandssensoren können z.B. als Lasersensoren oder als Ultraschallsensoren ausgebildet sein und sind in ein Gehäuse des Auftragskopfs 10 integriert. Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung weisen die modifizierten Abstandsvorgabemittel außerdem für jede Abstandsvorgabeachse X, Z einen in der Steuervorrichtung 50 gespeicherten Abstandssollwert zum Vorgeben des vorbestimmten Abstandes A1, A2 der Auftragsdüse 12 auf.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuervorrichtung 50 eingerichtet, im Rahmen der Erkennungsmittel für jede Abstandsvorgabeachse X, Z einen von dem Abstandssensor ermittelten Abstandsistwert mit dem gespeicherten Abstandssollwert zu vergleichen und das Abstandsrealisierungssignal zu erzeugen, wenn der Abstandsistwert gleich dem Abstandssollwert ist. Die Steuervorrichtung 50 passt dann im Rahmen der Ausgleichsmittel das Ausmaß der Anstellbewegungen für die jeweiligen Abstandsvorgabeachsen X, Z so an, dass eine Differenz zwischen Abstandsistwert und Abstandssollwert in Richtung zu null hin geregelt wird, d.h. bis das Abstandsrealisierungssignal erzeugt wird.
Im Ergebnis wird gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung auch bei Prozessschwankungen stets eine korrekte Positionierung der Auftragsdüse 12 des Auftragskopfs 10 zum Bauteil B gewährleistet.
Bezugszeichenliste

1: Auftragseinrichtung
10: Auftragskopf
11: Schlauch
12: Auftragsdüse
20: Abstandsvorgabeeinheit
21: Abstandshalter
22: Bauteilkontaktierungsabschnitt
23: Abstandshalter
24: Bauteilkontaktierungsabschnitt
30: Ausgleichseinheit
31: Verbindungsträger
32: Verbindungsträger
33: Kreuzschlitteneinheit
35: Erkennungseinheit
40: Manipulationsvorrichtung
41: Manipulationskopf
50: Steuervorrichtung
A1: Abstand
A2: Abstand
B: Bauteil
S1: Schenkel
S2: Schenkel
M: Medium
X: Abstandsvorgabeachse
Z: Abstandsvorgabeachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008032259 A1 [0002]

Claims

Auftragseinrichtung (1) zum Auftragen eines viskosen Mediums (M) auf ein Bauteil (B), aufweisend: einen Auftragskopf (10) mit einer Auftragsdüse (12) zum Ausgeben des Mediums (M), Abstandsvorgabemittel (20), welche an dem Auftragskopf (10) vorgesehen sind, um durch Zusammenwirken mit dem Bauteil (B) entlang mindestens einer Abstandsvorgabeachse (X, Z) einen vorbestimmten Abstand (A1, A2) der Auftragsdüse (12) von dem Bauteil (B) vorzugeben, eine Manipulationsvorrichtung (40), welche eingerichtet ist, relativ zwischen Auftragskopf (10) und Bauteil (B) eine Anstellbewegung, um die Abstandsvorgabemittel (20) in Zusammenwirkung mit dem Bauteil (B) zu bringen, und eine Auftragsbewegung zu bewirken, um das auf das Bauteil (B) Auftragen des viskosen Mediums (M) zu realisieren, Ausgleichsmittel (30), welche eingerichtet sind, bei in Zusammenwirkung mit dem Bauteil (B) stehenden Abstandsvorgabemitteln (20) für jede Abstandsvorgabeachse (X, Z) einer Veränderung des Abstands (A1, A2) der Auftragsdüse (12) entgegenzuwirken, um den Abstand (A1, A2) beizubehalten, Erkennungsmittel (35) zum Erkennen von Positionierungsinformation, und eine Steuervorrichtung (50) zum Steuern der Manipulationsvorrichtung (40) und zum Auswerten der Positionierungsinformation, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungsmittel (35) eingerichtet sind, für jede Abstandsvorgabeachse (X, Z) ein Abstandsrealisierungssignal für die Steuervorrichtung (50) zu erzeugen, wenn der vorbestimmte Abstand (A1, A2) der Auftragsdüse (12) hergestellt ist, und dass die Steuervorrichtung (50) eingerichtet ist, die Anstellbewegung der Manipulationsvorrichtung (40) auf Basis des Abstandsrealisierungssignals anzupassen.
Auftragseinrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Abstandsvorgabemittel (20) am Auftragskopf (10) vorgesehen sind, um durch Zusammenwirken mit dem Bauteil (B) jeweilige vorbestimmte Abstände (A1, A2) der Auftragsdüse (12) entlang zweier zueinander orthogonal verlaufender Abstandsvorgabeachsen (X, Z) von dem Bauteil (B) vorzugeben.
Auftragseinrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Abstandsvorgabemittel (20) für jede Abstandsvorgabeachse (X, Z) einen mechanischen Abstandshalter (21, 23) aufweisen, welcher entlang der betreffenden Abstandsvorgabeachse (X, Z) eine Längenabmessung zum Vorgeben des vorbestimmten Abstandes (A1, A2) der Auftragsdüse (12) hat.
Auftragseinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1–3, wobei die Manipulationsvorrichtung (40) über die Ausgleichsmittel (30) mechanisch mit dem Auftragskopf (10) verbunden ist, um zumindest die Anstellbewegung durch Bewegen des Auftragskopfs (10) zu realisieren, wobei die Ausgleichsmittel (30) eingerichtet sind, zum Beibehalten des Abstands (A1, A2) entlang jeder Abstandsvorgabeachse (X, Z) eine bidirektionale Bewegung des Auftragskopfs (10) relativ zur Manipulationsvorrichtung (40) zuzulassen.
Auftragseinrichtung (1) gemäß Anspruch 4, wobei die Erkennungsmittel (35) in die Ausgleichsmittel (30) integriert sind und für jede Abstandsvorgabeachse (X, Z) einen Sensor aufweisen, welcher eingerichtet ist, das Abstandsrealisierungssignal an die Steuervorrichtung (50) auszugeben, wenn sich der Auftragskopf (10) entlang der Abstandsvorgabeachse (X, Z) relativ zur Manipulationsvorrichtung (40) um ein vorbestimmtes Toleranzlängenmaß entgegengesetzt zu einer entlang der Abstandsvorgabeachse (X, Z) verlaufenden Anstellbewegung der Manipulationsvorrichtung (40) bewegt hat.
Auftragseinrichtung (1) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Ausgleichsmittel (30) eingerichtet sind, so dass der Auftragskopf (10) in jeder Abstandsvorgabeachse (X, Z) nachgiebig voreingestellt ist auf eine Nulllage, aus welcher die bidirektionale Bewegung des Auftragskopfs (10) relativ zur Manipulationsvorrichtung (40) entlang der betreffenden Abstandsvorgabeachse (X, Z) möglich ist.
Auftragseinrichtung (1) gemäß Anspruch 6, wobei die Ausgleichsmittel (30) eingerichtet sind, so dass der Auftragskopf (10) in jeder Abstandsvorgabeachse (X, Z) bidirektional federnd in die Nulllage vorgespannt ist.
Auftragseinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 4–7, wobei die Ausgleichsmittel (30) eingerichtet sind, für jede Abstandsvorgabeachse (X, Z) die bidirektionale Bewegung des Auftragskopfs (10) auf zumindest eine Weise von pneumatisch, hydraulisch, federgesteuert, elektrisch und elektromechanisch zu ermöglichen.
Auftragseinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1–8, wobei an dem Auftragskopf (10) mindestens eine Abstreiflippe vorgesehen ist, um beim auf das Bauteil (B) Auftragen des Mediums (M) der Auftragsdüse (12) bei der Auftragsbewegung voreilend eine Mediumauftragsfläche des Bauteils (B) vor Auftrag des Mediums (M) zu reinigen.
Auftragseinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausgleichsmittel und die und die Erkennungsmittel in die Steuervorrichtung integriert sind, wobei die Abstandsvorgabemittel für jede Abstandsvorgabeachse einen optischen oder akustischen Abstandssensor, welcher mit der Steuervorrichtung verbunden ist, und einen in der Steuervorrichtung gespeicherten Abstandssollwert zum Vorgeben des vorbestimmten Abstandes der Auftragsdüse aufweisen, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, für jede Abstandsvorgabeachse einen von dem Abstandssensor ermittelten Abstandsistwert mit dem gespeicherten Abstandssollwert zu vergleichen und das Abstandsrealisierungssignal zu erzeugen, wenn der Abstandsistwert gleich dem Abstandssollwert ist.