DE102016113195A1

DE102016113195A1 - Automatic grinder, automated grinding process for grinding a workpiece and grinding cell for carrying out the grinding process

Info

Publication number: DE102016113195A1
Application number: DE102016113195.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Dick
Original assignee: Montaplast GmbH
Current assignee: Montaplast GmbH
Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2016-07-18
Publication date: 2018-01-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schleifautomaten zur Durchführung eines automatisierten Schleifverfahrens, an einem Werkstücke mittels eines Roboters, der einen beweglichen Arbeitsarm mit einem Arbeitsende aufweist, einem an dem Arbeitsende angeordneten Schleifer, der eine angelernte Bahn zur Bearbeitung des Werkstücks schleifend abfährt, sowie einem zwischen dem Arbeitsende des Roboters und dem Schleifer angeordneten Sensor zur Steuerung des Schleifprozesses. Zur Reduzierung der Durchlaufzeiten bei gleichzeitiger Erhöhung der Produktqualität schlägt die Erfindung vor, dass der Sensor einen ACF-Sensor 8 umfasst und dass der ACF-Sensor 8 in einer mediendichten Kapsel 6 angeordnet ist.The invention relates to a grinding machine for performing an automated grinding method, on a workpieces by means of a robot having a movable working arm with a working end, a arranged at the working end grinder, which removes a trained path for machining the workpiece grinding, as well as between the working end of the robot and the grinder arranged sensor to control the grinding process. To reduce the throughput times while increasing the product quality, the invention proposes that the sensor comprises an ACF sensor 8 and that the ACF sensor 8 is arranged in a media-tight capsule 6.

Description

Im Allgemeinen betrifft die Erfindung ein automatisiertes Schleifverfahren zum Schleifen von Werkstücken, insbesondere Spritzgussteilen, bevorzugt für ein Karosserieteil eines PKWs, einen Schleifautomat zum Durchführen eines automatisierten Schleifverfahrens eines solchen Werkstücks sowie eine Schleifzelle mit einem Schleifautomaten zur Durchführung des automatisierten Schleifverfahrens an einem Werkstück.In general, the invention relates to an automated grinding method for grinding workpieces, in particular injection molded parts, preferably for a body part of a car, a grinding machine for performing an automated grinding method of such a workpiece and a grinding cell with a grinding machine for performing the automated grinding method on a workpiece.

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Schleifautomaten zur Durchführung eines automatisierten Schleifverfahrens, insbesondere zum Schleifen eines Karosserieteils eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Roboter, insbesondere einen Knickarmroboter, besonders bevorzugt einen 6-Achsen-Knickarmroboter, der ein auf einem Untergrund aufsitzendes Bodenende sowie einen beweglichen Arbeitsarm mit einem Arbeitsende aufweist, einem an dem Arbeitsende angeordneten Schleifer, der eine angelernte Bahn zur Bearbeitung eines Werkstücks abfährt, sowie einem zwischen dem Arbeitsende des Roboters und dem Schleifer angeordneter ACF-Sensor.In particular, the invention relates to an automatic grinding machine for performing an automated grinding method, in particular for grinding a body part of a motor vehicle, comprising a robot, in particular an articulated robot, more preferably a 6-axis articulated robot, a seated on a ground floor end and a movable working arm with a Working end, a arranged at the working end grinder, which leaves a trained path for processing a workpiece, and an arranged between the working end of the robot and the grinder ACF sensor.

Schleifarbeiten in der Serienproduktion werden heute regelmäßig automatisch durchgeführt unter Einsatz von Robotern. Manuelles Schleifen ist vor allem zu teuer und erfüllt die heutigen Ansprüche an Präzision und Reproduzierbarkeit nicht mehr. Allerdings ist das exakte Schleifen von Teilen aus unterschiedlichsten Werkstoffen eine Wissenschaft für sich. Das erfordert auch vom Hersteller automatisierter Schleifmaschinen, Schleifanlagen und Fertigungslinien für das automatisierte Schleifen komplexes Wissen über den Schleifvorgang, die geeigneten Schleiftechniken und den darauf abgestimmten Schleifprozess. Als Schleifautomat i. S. dieser Erfindung wird die Kombination einer Schleifmaschine mit einem Roboter verstanden, der aber auch weitere Aggregate umfassen kann.Grinding work in series production today is regularly performed automatically using robots. Above all, manual grinding is too expensive and no longer meets today's demands for precision and reproducibility. However, the exact grinding of parts made of different materials is a science in itself. This also requires the manufacturer of automated grinding machines, grinding systems and production lines for automated grinding complex knowledge about the grinding process, the appropriate grinding techniques and the matching grinding process. As an automatic grinder i. S. this invention is understood to mean the combination of a grinding machine with a robot, but which may also include other units.

Stand der TechnikState of the art

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Schleifverfahren zum Schleifen der Außenseite eines Werkstücks unter Verwendung eines Schleifers, insbesondere eines Exzenterschleifers oder Schwingschleifers. Der Schleifer umfasst eine mit einem rotierenden Antrieb verbindbare Drehachse mit einer Längsachse sowie eine sich quer zu der Drehachse und drehfest an einem Proximalende befestigte Schleifscheibe, auf der ein Schleifmittel angeordnet werden kann. Dieses Schleifen erfolgt trocken (Trockenschleifen), also ohne Zusatz von Flüssigkeit, teilweise auch mit manuell vom Werker an einer betreffenden Schleifstelle aufgesprühter Flüssigkeit.In particular, the invention relates to a grinding method for grinding the outside of a workpiece using a grinder, in particular an eccentric grinder or orbital sander. The grinder comprises a rotational axis which can be connected to a rotating drive and has a longitudinal axis, and a grinding wheel which is mounted transversely to the axis of rotation and rotationally fixed to a proximal end on which an abrasive can be arranged. This grinding is done dry (dry grinding), ie without the addition of liquid, sometimes with manually sprayed by the worker at a respective grinding point liquid.

Ferner betrifft die Erfindung einen Schleifautomaten zur Durchführung eines automatisierten Schleifens eines solchen Werkstücks.Furthermore, the invention relates to a grinding machine for performing an automated grinding of such a workpiece.

Ein bekanntes automatisiertes Schleifverfahren verwendet einen Knickarmroboter mit einem an dem Arbeitsende des Knickarmroboters befestigten Schleifwerkzeug, welches gemäß der eingeübten Vorgabe eine Bahn entlang des Werkstücks abfährt und dieses mit der rotierenden Schleifscheibe bearbeitet. Dieser Roboter umfasst Sensoren zur Abtastung und Rückkopplung der erfassten Werte an den Roboter.One known automated grinding method uses an articulated robot with a grinding tool attached to the working end of the articulated robot, which travels along the workpiece in accordance with the specified specification and processes it with the rotating grinding wheel. This robot includes sensors for sampling and feedback of the detected values to the robot.

Nachteilig am Trockenschleifen ist immer der Abrieb und dessen Abtransport, wozu Absaugungseinrichtungen u. ä. benötigt werden.A disadvantage of dry grinding is always the abrasion and its removal, including suction devices u. Ä. Be required.

Diese Schleifautomaten haben jedoch den Nachteil, dass diese Massenträgheitsmomente dieser Roboter eigentlich zu groß sind für eine optimale und „feinfühlige” Bearbeitung der jeweiligen Arbeitsstelle, also eine entsprechend schnelle Korrektur an der Arbeitsstelle umzusetzen. Üblicherweise ist der Roboterarm also bei der Rückmeldung der vom Sensor erfassten Werte schon von der eigentlichen Problemzone entfernt, so dass die notwendige Korrektur nicht rechtzeitig erfolgen kann, insofern teilweise mit zu geringem oder zu großem Anpressdruck geschliffen wird und das Schleifergebnis insofern nicht optimal („n. i. O.”) ist.However, these grinding machines have the disadvantage that these moments of inertia of these robots are actually too large for optimal and "sensitive" processing of each job, so implement a correspondingly rapid correction at the workplace. Normally, the robot arm is thus already removed from the actual problem zone during the feedback of the values detected by the sensor, so that the necessary correction can not take place in time, insofar as grinding takes place with too little or too large contact pressure and the grinding result is not optimal ("no O. ") is.

Eine Verbesserung liefert der Einsatz des sechsachsigen Kraftmomente-Sensors gemäß der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 006 679 A1 , der nachfolgend abgekürzt als „Aktiver Kontaktflansch” oder „ACF-Sensor” bezeichnet wird. Dieser ermöglicht eine sehr rasche Rückkopplung von der Bearbeitungsstelle am Werkstück unmittelbar am Schleifort. Wird zu viel Druck auf die Arbeitsstelle ausgeübt, fährt der ACF-Sensor augenblicklich zurück und nimmt danach wieder Druck auf, um die Stelle korrekt zu bearbeiten. Dieser Sensor realisiert somit eine wesentlich sensiblere Bearbeitung als bekannte Systeme. Im Ergebnis muss der Roboter nicht mehr von seiner einprogrammierten bzw. vorgelernten Bahn abweichen, weil der Sensor am Arbeitsende des Roboters auf ganz kurzer Strecke quasi instantan reagiert.An improvement provides the use of the six-axis force moments sensor according to the German patent application DE 10 2011 006 679 A1 hereinafter abbreviated as "Active Contact Flange" or "ACF Sensor". This allows a very rapid feedback from the machining point on the workpiece directly at the grinding site. If too much pressure is exerted on the job, the ACF sensor will retract instantly and then re-apply pressure to work the job correctly. This sensor thus realizes a much more sensitive processing than known systems. As a result, the robot no longer has to deviate from its programmed or pre-learned path, because the sensor reacts almost instantaneously at the working end of the robot on a very short distance.

Die eingesetzten Exzenterschleifer werden z. B. von der Firma KWH Mirka Ltd. unter der Marke AIROS angeboten. Hierbei handelt es sich um einen Elektroschleifer mit Aluminiumgehäuse und einer Schnittstelle für den mechanischen Anschluss an Roboter abgestimmt mit ISO 9409-1 . Dieser automatisierte Exzenterschleifer umfasst eine Absaugung und kann über einen zwischengeschalteten Sensor an das Arbeitsende eines Roboters angeschlossen werden. Dieser Sensor ist der eingangs zuvor geschilderte Sensor, welcher nur auf die Bahnsteuerung des Roboters Einfluss nimmt.The eccentric grinder used z. B. from KWH Mirka Ltd. offered under the brand AIROS. This is an electric grinder with aluminum housing and an interface for the mechanical connection to robots tuned with ISO 9409-1 , This automated orbital sander includes suction and can be connected to the working end of a robot via an intermediate sensor. This sensor is the one above described sensor, which only affects the path control of the robot.

Nachteile am Stand der TechnikDisadvantages of the prior art

Nachteilig am Trockenschleifen ist der entstehende Abrieb, weshalb dessen zügiger Abtransport durch Absaugungseinrichtungen von entscheidender Wichtigkeit für die Güte des Schleifprozesses bzw. des -verfahrens ist. Grundsätzlich ist Schleifen deshalb nur in einem sehr engen optimalen Arbeitsbereich möglich. Geringere Zyklus- bzw. Durchlaufzeiten sind aber nur mit einer höheren Abtragsleistung realisierbar. Höhere Abtragsleistungen erfordern insofern eine verbesserte Absaugung, da ansonsten der Schleifstaub (Abrieb) aus der Abtragszone nicht ausreichend abgeführt werden kann. Damit besteht ein erhöhtes Risiko der Riefenbildung, was dadurch auftritt, dass Schleifstaub zwischen dem Artikel und dem Schleifmittel ”knirschend” umherbewegt oder abgetragene Partikel an der Schleifscheibe haften bleiben, auf nachgelagerte Arbeitsbereiche übertragen werden und dort die Abtragsleistung reduzieren („Schmieren”). Daneben entsteht bei höherer Abtragsleistung mehr Wärme, die ebenfalls zum Schmieren und Verbinden von Kunststoff mit dem Schleifstaub führt, im Ergebnis also zu einem nicht gewünschten Schleifergebnis. Ohne diese negativen Einflüsse auf das Arbeitsergebnis ist deshalb nur ein begrenzter Vorschub von maximal etwa 6000 mm/min möglich.A disadvantage of dry grinding is the resulting abrasion, which is why its rapid removal by suction devices of crucial importance for the quality of the grinding process or des -verfahrens. In principle, grinding is therefore only possible in a very narrow optimal working range. Lower cycle or throughput times can only be achieved with a higher removal rate. Higher removal rates require improved extraction, since otherwise the grinding dust (abrasion) from the removal zone can not be adequately removed. There is thus an increased risk of scoring, which occurs because grinding dust "creaks" between the article and the abrasive, or that worn particles adhere to the grinding wheel, are transferred to downstream work areas and reduce the removal rate there ("smearing"). In addition, more heat is produced at a higher removal rate, which also leads to smearing and bonding of plastic with the grinding dust, in the result, therefore, to an undesirable grinding result. Without these negative influences on the work result, therefore, only a limited feed of a maximum of about 6000 mm / min is possible.

Aufgabe/Technisches ProblemTask / technical problem

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem bzw. die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zumindest teilweise zu vermeiden und insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Schleifverfahren derart weiterzuentwickeln, dass eine schnellere Bearbeitung realisierbar ist, womit die Durchlaufzeiten reduziert werden.Based on this prior art, the invention has the technical problem or object to avoid these disadvantages at least partially and in particular further develop the known from the prior art grinding process such that a faster processing is feasible, whereby the processing times are reduced.

Erfindung/Technische LösungInvention / Technical Solution

Erfindungsgemäß wird dieses bei einem Schleifautomaten der eingangs genannten Art bereits dadurch gelöst, dass der ACF-Sensor mediendicht gekapselt ist, also in einer Kapsel angeordnet ist, damit dieser auch vollständig unter Wasser betrieben werden kann. Somit bleiben die Vorteile des Trockenschleifens auch unter Wasser erhalten, da der ACF-Sensor weiterhin direkt auftretende Toleranzen (z. B. Schwankungen durch Grad am Werkstück, Artikeltoleranzen, Lagetoleranzen des Artikels im Greifer) ausgleichen kann und nicht erst dem Roboter Signale mitteilen muss, damit dieser die Toleranzen ausgleicht und der wegen seiner Trägheit hierfür zu langsam wäre.According to the invention this is already achieved in an automatic grinding machine of the type mentioned above in that the ACF sensor is encapsulated media-tight, that is arranged in a capsule, so that it can also be operated completely under water. Thus, the advantages of dry sanding remain even underwater, as the ACF sensor can still compensate for directly occurring tolerances (eg variations due to degrees on the workpiece, article tolerances, positional tolerances of the article in the gripper) and does not first have to communicate signals to the robot. so that this compensates for the tolerances and that would be too slow because of its inertia.

Der ACF-Sensor ermöglicht es somit, zwei starre Körper, also den Roboter an dem einen Ende und den Schleifer an dem anderen Ende flexibel miteinander zu verbinden. Die notwendige Regelung der Kräfte erfolgt eigenständig und daher blitzschnell. Darüber hinaus werden permanent Ist-Daten für eine eventuelle Qualitätsdatenerfassung geliefert.The ACF sensor thus makes it possible to flexibly connect two rigid bodies, ie the robot at one end and the grinder at the other end. The necessary control of the forces is independent and therefore lightning fast. In addition, actual data for a possible quality data acquisition is permanently delivered.

Die Regelung des erfindungsgemäßen Roboters reagiert erst ab Kraftänderungen von mindestens 1 N, um überhaupt eine Reaktion auszuführen. Diese Kraft größer 1 Newton setzt dann aber den relativ trägen Roboter in Bewegung, was für eine Feinbearbeitung der Oberfläche eines Werkstücks nicht ausreichend ist. Bei der Entwicklung der Erfindung hat sich deshalb ein ACF-Sensor als besonders zweckmäßig herausgestellt, der Kraftänderungen kleiner 1 N erfasst und diese für die Regelung auswerten kann. Der verwendete ACF-Sensor ermöglicht somit bei einer Wegänderung eine deutlich geringere Kraftänderung, ist also wesentlich „feinfühliger” und ermöglicht eine kleinere Änderung der Kraft, weil der Sensor selbst die Ausgleichsbewegung realisiert und nicht auf den trägen Roboterarm angewiesen ist.The control of the robot according to the invention responds only from force changes of at least 1 N to even perform a reaction. However, this force greater than 1 Newton sets the relatively sluggish robot in motion, which is not sufficient for a fine machining of the surface of a workpiece. In the development of the invention, therefore, an ACF sensor has been found to be particularly useful, detects the force changes less than 1 N and can evaluate this for the control. The ACF sensor used thus allows for a change in path a significantly lower force change, so is much more "sensitive" and allows a smaller change in force, because the sensor itself realizes the compensation movement and is not dependent on the sluggish robot arm.

Bei der Entwicklung der Erfindung wurde zunächst versucht, kleinere Roboter einzusetzen, insbesondere Roboter mit einer Handhabungskapazität kleiner als 3 kg, die naturgemäß beweglicher sind. Es hat sich aber gezeigt, dass diese kleineren Roboter nicht die notwendige Steifigkeit bzw. erforderlichen Handhabungskapazitäten aufweisen. Erst die Steifigkeit eines Roboters mit einer Handhabungskapazität größer oder gleich 3 kg stellte die notwenige Steifigkeit für den Schleifprozess bereit und ermöglichte eine ausreichend „feine” Regelung, die wiederum mit größeren Robotern schwer zu realisieren ist.In the development of the invention, it was first attempted to use smaller robots, in particular robots with a handling capacity of less than 3 kg, which are naturally more mobile. However, it has been shown that these smaller robots do not have the necessary rigidity or required handling capacities. Only the stiffness of a robot with a handling capacity greater than or equal to 3 kg provided the necessary rigidity for the grinding process and enabled sufficiently "fine" control, which in turn is difficult to achieve with larger robots.

Damit ist erstmalig ein Unterwasserschleifen mit vollständig unter Wasser getauchten Werkstücken möglich, was die Durchlaufzeiten deutlich reduziert bei gleichzeitig besseren Werkstückergebnissen. Dieses automatisierte Unterwasserschleifen hat zahlreiche Vorteile. Eine ungewünschte Erhitzung durch das Schleifen/Polieren wird vermieden durch das umgebende Wasser, welches somit als Kühlwasser wirkt. Das eingangs geschilderte Problem des Schmierens wird damit vollständig ausgeschlossen. Das Prozesswasser gewährleistet den permanenten Abtransport des Schleifstaubs bzw. Abriebs. Durch das zumindest die Schleifstelle umgebende Prozesswasser, besonders bevorzugt VE-Wasser (vollends entsalztes Wasser) perlt dieses Prozesswasser nahezu ideal vom Werkstück, insbesondere ausgebildet als Kunststoffartikel, ab und fördert so den Schleifstaub vom Werkstück; der Artikel ist somit nahezu trocken nach der Bearbeitung und kann direkt weiterbearbeitet werden. Auch dieses reduziert die Durchlaufzeiten. Da das Prozesswasser den Abrieb bzw. Staub bindet, tritt keine Staubemission an die Umgebung auf. Durch eine vorzugsweise vorgesehene Filtration wird der in dem Prozesswasser gebundene Staub aus dem Prozesswasser gelöst und das Prozesswasser kann dem Bearbeitungsbehälter wieder zugeführt werden, was vorzugsweise am unteren Ende des Arbeitsbehälters erfolgt, um ein weiteres Ausschwärmen der Partikel aus dem Arbeitsbehälter zu realisieren. Da die Schleifbearbeitung unter Wasser stattfindet, wird das Geräusch des Schleifwerkzeugs erheblich reduziert. Das direkte Ausschwärmen der Schleifpartikel aus der Schleifzone verbessert das Schleifbild deutlich, so dass eine Riefenbildung nahezu vollständig ausgeschlossen ist. Ferner werden die Schleifmittel weniger belastet und somit deren Standzeiten erhöht.This is the first time an underwater grinding with completely submerged workpieces is possible, which significantly reduces the throughput times at the same time better workpiece results. This automated underwater loop has many advantages. An unwanted heating by grinding / polishing is avoided by the surrounding water, which thus acts as cooling water. The above-described problem of lubrication is thus completely excluded. The process water ensures the permanent removal of the grinding dust or abrasion. By the at least the grinding point surrounding process water, particularly preferably demineralised water (completely desalinated water) pearls this process water almost ideally from the workpiece, in particular designed as a plastic article, and thus promotes the grinding dust from the workpiece; The article is therefore almost dry after processing and can be further processed directly. This also reduces the throughput times. Since the process water binds the abrasion or dust, dust emission does not occur Environment up. By a preferably provided filtration of the bound in the process water dust from the process water is released and the process water can be recycled to the processing vessel, which is preferably done at the lower end of the working vessel to realize further swarming of the particles from the working container. Since the grinding process takes place under water, the noise of the grinding tool is significantly reduced. The direct swarming of the abrasive particles from the grinding zone significantly improves the grinding pattern, so that scoring is almost completely excluded. Furthermore, the abrasives are less stressed and thus increases their life.

In jedem Fall werden damit die Durchlaufzeiten reduziert und somit die Aufgabe noch besser gelöst.In any case, the throughput times are reduced and thus the task even better solved.

Die notwendige Anschmiegsamkeit des Schleifmittels am Werkstück für ein i. O. Schleifergebnis kann ohne aufwendig angelernte Bearbeitungsbahnen durch Einsatz eines Schaumkerns am Schleifmittel zusätzlich verbessert werden. Somit reicht die eingelernte Roboterbahn aus und Abweichungen werden durch den ACF-Sensor kompensiert, was sich sehr positiv auf die Durchlaufzeit auswirkt. Im Vergleich zum Stand der Technik wird somit eine nahezu 3-fach größere Vorschubgeschwindigkeit realisiert, insbesondere 18.000 mm/min anstelle der heute üblichen 6.000 mm/min bei üblichen Trockenschleifverfahren.The necessary conformability of the abrasive on the workpiece for an i. O. Grinding result can be further improved by consuming a foam core on the abrasive without elaborately trained machining tracks. Thus, the learned robot path is sufficient and deviations are compensated by the ACF sensor, which has a very positive effect on the cycle time. Compared with the prior art, a feed rate which is almost three times greater is thus realized, in particular 18,000 mm / min instead of the 6,000 mm / min usual today in conventional dry grinding methods.

Vorzugsweise umfasst die Kapsel eine Roboteradapter mit Roboterbefestigungsmitteln zur Befestigung an dem Arbeitsende des Roboters, einen von dieser proximal beabstandeten Schleifwerkzeugadapter mit einer Innen- und einer Außenseite zur Befestigung des Schleifers sowie eine sich zwischen dem Adapter und dem Schleifwerkzeugadapter erstreckende und mediendicht verbundene Einhausung, so dass ein wasserdichter Aufnahmeraum für den ACF-Sensor definiert wird.Preferably, the capsule comprises a robotic adapter with robotic attachment means for attachment to the working end of the robot, a proximally spaced abrasive tool adapter having an inner and an outer side for attachment of the grinder and a housing extending between the adapter and the abrasive tool adapter and connected in a media-tight manner such that a watertight receiving space is defined for the ACF sensor.

Der vorzugsweise plattenförmig als Adapterplatte ausgebildete Roboteradapter ist ausgebildet zur Anbindung an den Roboterflansch und weist dazu vorzugsweise diverse Kabeldurchführungen auf. Diese Kabeldurchführungen an der Adapterplatte erlauben z. B. das Durchführen von Druckluft, Leistungs-/Signalkabeln (Sensor und Werkzeug), Kabel für Ionisierer, Absaugschläuche, Wasserzuführung für Schleifer usw..The preferably adapter-shaped designed as an adapter plate plate adapter is designed for connection to the robot flange and preferably has to various cable glands. These cable glands on the adapter plate allow z. For example, the supply of compressed air, power / signal cables (sensor and tool), cables for ionizers, suction hoses, water supply for grinders, etc.

Der Roboteradapter bildet also mit seiner Außenseite das distale Anschlussprofil für den Roboter und auf der Innenseite ist sich proximal ersteckend der ACF-Sensor angeordnet, an dessen proximalem Ende der vorzugsweise ebenfalls plattenartige Schleifwerkzeugadapter angeordnet ist, so dass der ACF-Sensor zwischen dem Roboteradapter und dem Schleifwerkzeugadapter aufgenommen und von der Einhausung mediendicht umschlossen ist und vorzugsweise ausgebildet, um neben dem Sensor auch Leitungen und Rohre zumindest für den Anschluss an den Sensor aufzunehmen. Der Außendurchmesser des Roboteradapters und des Schleifwerkzeugadapters kann z. B. etwas größer ausgebildet sein als die äußere Abmessung des ACF-Sensors, insbesondere ist dieser etwa 1,2 bis 1,5-fach so groß. Bei der bevorzugten Ausführungsform weisen die Adapter einen Außendurchmesser von ca. 180 mm auf und der ACF-Sensor weist einen Außendurchmesser von ca. 130 mm auf.The robot adapter thus forms with its outer side the distal connection profile for the robot, and on the inside the ACF sensor is arranged proximally first, at the proximal end of which the preferably likewise plate-like grinding tool adapter is arranged, so that the ACF sensor is located between the robot adapter and the robot Grinding tool adapter added and surrounded by the media-tight housing and preferably designed to accommodate in addition to the sensor lines and pipes at least for connection to the sensor. The outer diameter of the robot adapter and the grinding tool adapter may, for. B. may be slightly larger than the outer dimension of the ACF sensor, in particular, this is about 1.2 to 1.5 times as large. In the preferred embodiment, the adapters have an outer diameter of about 180 mm and the ACF sensor has an outer diameter of about 130 mm.

Besonders bevorzugt sind der Roboteradapter und der Schleifwerkzeugadapter als scheibenförmige Stahlplatten ausgebildet.Particularly preferably, the robot adapter and the grinding tool adapter are designed as disc-shaped steel plates.

Bevorzugt weist der Roboteradapter mindestens ein Lochbild mit mehreren Löchern auf. Zur Vereinfachung des Werkzeugwechsels können die Löcher des mindestens einen Lochbilds dichtende Mediendurchführungen umfassen.Preferably, the robot adapter has at least one hole pattern with a plurality of holes. To simplify the tool change, the holes of the at least one hole pattern may include sealing media feedthroughs.

Bei der bevorzugten Ausbildung sind der Roboteradapter und der Schleifwerkzeugadapter als scheibenförmige Stahlplatten ausgebildet und definieren damit einen zylindrischen Aufnahmeraum.In the preferred embodiment, the robot adapter and the grinding tool adapter are formed as disc-shaped steel plates and thus define a cylindrical receiving space.

Die Einhausung weist eine so geringe Steifigkeit auf, dass keine negativen Einflüsse auf das Sensorergebnis auftreten. Bevorzugt umfasst die Einhausung ein Weich-PVC oder ist wesentlich bzw. vollständig aus diesem gebildet. Jedenfalls aber weist die Einhausung eine Schutzklasse für dauerhaftes Untertauchen auf, insbesondere IP68.The housing has such a low rigidity that no negative influences on the sensor result occur. Preferably, the enclosure comprises a soft PVC or is substantially or completely formed from this. In any case, the enclosure has a protection class for permanent submersion, in particular IP68.

Die Einhausung ist vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildet, umschließt den ACF-Sensor außenseitig vollumfänglich und ist mediendicht mit der Adapterplatte und dem Schleifwerkzeugadapter verbunden.The housing is preferably formed as a hollow cylinder, surrounds the ACF sensor on the outside completely and is media-tightly connected to the adapter plate and the grinding tool adapter.

Zur Kompensation der Bewegungen des ACF-Sensors weist die Einhausung vorzugsweise ebenfalls zumindest abschnittsweise einen Faltenbalg auf.To compensate for the movements of the ACF sensor, the housing preferably also at least partially on a bellows.

In der Kapsel ist bevorzugt ein Feuchtigkeitssensor vorgesehen, vorzugsweise ausgebildet als kapazitiver Sensor, der beim Eintritt von Wasser in den Wasserbehälter durch den Roboter ein sofortiges Herausfahren des Sensors aus dem Wasser einleitet.In the capsule, a moisture sensor is preferably provided, preferably designed as a capacitive sensor, which initiates an immediate retraction of the sensor from the water when water enters the water container by the robot.

Der Schleifwerkzeugadapter kann an seiner proximalen Außenseite eine Wechselvorrichtung aufweisen, an der verschiedene Schleifer, insbesondere Exzenterschleifer anschließbar und einfach wechselbar sind.The grinding tool adapter may have on its proximal outer side a changing device to which various grinders, in particular Eccentric grinder connectable and easy to change.

Bei einer besonders bevorzugten Ausbildung ist der Roboteradapter als Adapterplatte ausgebildet zur außermittigen Anbindung an den Roboter, um ein sehr nahes Vorbeigleiten des Roboterarms mit dem breiteren ACF-Sensor in das Wasserbecken zu ermöglichen, was insbesondere durch ein außermittig versetztes. Lochbild zum Anschluss an den Arbeitsarm des Roboters erfolgt. Wenn die Einhausung also größer als das Arbeitsende des Roboter ist, ermöglicht dieses die seitlich versetzt Anordnung der Kapsel im Verhältnis zur Mittellängsachse des Arbeitsendes Roboterarms, so dass die äußere Mantelfläche der Einhausung mit dem Roboterarm abschließt und damit ein nahes Vorbeigleiten des Roboterarms am Rand des Wasserbeckens möglich ist, ohne dass die Einhausung eine Einschränkung darstellt.In a particularly preferred embodiment of the robot adapter is designed as an adapter plate for off-center connection to the robot to allow a very close sliding past the robot arm with the wider ACF sensor in the pool, which in particular by an off-center offset. Hole pattern for connection to the working arm of the robot. If the enclosure is thus larger than the working end of the robot, this allows the laterally offset arrangement of the capsule relative to the central longitudinal axis of the working end of the robot arm, so that the outer surface of the housing terminates with the robot arm and thus a close sliding past the robot arm at the edge of the water basin is possible without the enclosure being a limitation.

Zur Verbesserung des Einsatzbereichs eines kleineren Roboters kann dieser neben dem Wasserbecken, vorzugsweise in dessen Längsrichtung verfahrbar auf einer Verfahrachse positioniert sein. Für die Reinigung des Prozesswassers wird ferner eine Filtration vorgesehen.In order to improve the field of application of a smaller robot, it can be positioned on a traveling axis in addition to the water basin, preferably movable in its longitudinal direction. For the purification of the process water, a filtration is also provided.

Bei dem erfindungsgemäßen vollautomatisierten Schleifverfahren für ein Werkstück, insbesondere ein Außenteil eines Kraftfahrzeugs, wird die Oberfläche des Werkstücks von einem Schleifroboter entlang einer definierten Bahn mit einem Schleifgerät abgefahren und geschliffen. Dieses Schleifverfahren zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass das Werkstück zumindest an der zu bearbeitenden Schleifstelle vollständig eingetaucht unter Wasser durchgeführt wird. Damit kann erfindungsgemäß vollständig auf Schleifemulsionen oder Zusatzstoffe verzichtet werden. Aufgrund der Kühlung des Wassers kann zudem mit höheren wesentlich höheren Drehzahlen von z. B. 12.000 RPM und/oder einem ca. 3-fachen Vorschub von insbesondere 18.000 mm/min gearbeitet werden.In the fully automated grinding method according to the invention for a workpiece, in particular an outer part of a motor vehicle, the surface of the workpiece is traversed and ground by a grinding robot along a defined path with a grinding device. This grinding process is inventively characterized in that the workpiece is performed at least at the grinding point to be machined completely submerged under water. Thus, the invention completely dispenses with grinding emulsions or additives. Due to the cooling of the water can also with higher significantly higher speeds of z. B. 12,000 RPM and / or an approximately 3-fold feed, in particular 18,000 mm / min to be worked.

Hierzu ist erfindungsgemäß ein Wasserbehälter zur Aufnahme von Prozesswasser vorgesehen, in welches der Roboter des vorgenannten Schleifroboters mit dem gekapselten ACF-Sensor soweit eintaucht, dass das Schleifwerkzeug vollständig in den Wasserbehälter eingetaucht ist an der jeweiligen Bearbeitungsstelle der abzufahrenden Bahn.For this purpose, a water container for receiving process water is provided according to the invention, in which the robot of the aforementioned grinding robot with the encapsulated ACF sensor immersed so far that the grinding tool is completely immersed in the water tank at the respective processing point of the trajectory.

Diese Bewegung kann dabei entweder dadurch erfolgen, dass sich der Roboterarm mit dem Schleifwerkzeug in dem Wasserbehälter entlang des Werksstücks bewegt oder dadurch, dass eine automatisierte Werkstückhaltevorrichtung mit mindestens einer Werkstückaufnahme vorgesehen ist, mit der mindestens ein Werkstück zumindest teilweise in das Wasserbehälter eingetaucht wird und gegebenenfalls auch mit der Werkstückaufnahme in den Wasserbehälter bewegt wird. Somit kann erfindungsgemäß zur Reduzierung der Durchlaufzeiten eine simultane Bewegung des Schleifroboters und/oder der Werkstückaufnahme erfolgen.This movement can either take place in that the robot arm moves with the grinding tool in the water tank along the workpiece or in that an automated workpiece holding device is provided with at least one workpiece holder, with the at least one workpiece is at least partially immersed in the water tank and optionally is moved with the workpiece holder in the water tank. Thus, according to the invention, a simultaneous movement of the grinding robot and / or the workpiece holder can take place in order to reduce the throughput times.

Ein Schleifautomat bzw. Schleifroboter, Wasserbehälter und eine Werkstückhaltevorrichtung bilden zusammen den kleinsten Bestandteil einer automatisierten Schleifzelle, die vorzugsweise um weitere Bestandteile ergänzt wird, z. B. eine Filtration zur Wasserreinigung und -aufbereitung sowie eine Bestückungszone für einen Werker. Es wird Schutz für die Kombination dieser Gegenstände in der Schleifzelle als auch getrennt voneinander beansprucht.A grinding machine or grinding robot, water tank and a workpiece holding device together form the smallest part of an automated grinding cell, which is preferably supplemented by further components, for. As a filtration for water purification and treatment and a placement zone for a worker. Protection is claimed for the combination of these objects in the grinding cell as well as separately from each other.

Das erfindungsgemäße Schleifverfahren kann entweder alleinstehend oder aber in Kombination mit weiteren beispielsweise Entgrat-, Schneid-, Schleif-, oder Polierverfahren durchgeführt werden.The grinding method according to the invention can be carried out either alone or in combination with other, for example, deburring, cutting, grinding or polishing methods.

Für das erfindungsgemäße Schleifverfahren hat sich die Verwendung von VE-Wasser als besonders zweckmäßig erwiesen, welches hier als „Prozesswasser” bezeichnet wird. Dieses z. B. mittels eines Ionenaustauschers von allen Mineralien und Salzen gereinigte Wasser bewirkt somit keine Korrosion der Werkzeuge und Werkstücke. VE-Wasser hat eine geringere Oberflächenspannung als reguläres Leitungswasser und perlt deswegen leicht von den Werkstücken ab. Das Werkstück ist somit bei Herausnahme aus dem Prozesswasser quasi trocken und hat keine anhaftenden Partikel mehr. Auch wenn noch Prozesswasser an dem Artikel anhaften sollte, bilden sich an diesen Stellen keine Stockflecken oder Kalkflecken, die für die Produktqualität schädlich wären. Die Reinigung des Prozesswassers erfolgt über eine Filteranlage.For the inventive grinding process, the use of demineralized water has proven to be particularly useful, which is referred to herein as "process water". This z. B. by means of an ion exchanger of all minerals and salts purified water thus causes no corrosion of the tools and workpieces. Demineralised water has a lower surface tension than regular tap water and therefore easily peels off the workpieces. The workpiece is thus virtually dry when removed from the process water and has no more adhering particles. Even if process water still adheres to the article, there are no foxing or limescale spots at these points which would be detrimental to product quality. The process water is purified via a filter system.

Das Wasserbecken ist üblicherweise bis zur Oberkante mit Prozesswasser befüllt und die beim Schleifen abgetragenen Partikel schwimmen auf der Oberfläche des Wasserbehälters und laufen dann über eine Überlaufkante in eine den Wasserbehälter umschließende Rinne und werden über eine Absaugleitung einer Filtration zugeführt. Das mit Partikeln beladene Wasser wird also oberseitig abgesaugt, durch die Filteranlage geführt (Partikelfilter, UV-Filter usw.) und das gereinigte Prozesswasser wird dann am unteren Ende wieder in das Wasserbecken eingespeist. Auch hierdurch wird ein Hochspülen der Partikel bewirkt.The water basin is usually filled up to the upper edge with process water and the removed during grinding particles float on the surface of the water tank and then run over an overflow edge in a water tank surrounding gutter and are fed via a suction line of a filtration. The loaded with particles of water is thus sucked from the top, passed through the filter system (particle filter, UV filter, etc.) and the purified process water is then fed back into the pool at the bottom. This also causes a high purging of the particles.

Es hat sich aber gezeigt, dass an der Innenseite von längeren Werkstücken, insbesondere bei solchen mit komplexen Geometrien und vielen Hinterschnitten dem Werkstück gleichwohl noch Prozesswasser anhaften kann, welches entfernt werden muss. Hierfür schlägt die Erfindung in einer bevorzugten Weiterentwicklung ferner eine besonders ausgebildete Werkstückaufnahme bzw. einen Artikelgreifer vor, der auf der Innenseite an das Werkstück angreift. Dieser weist eine mit Löchern durchdrungene Fläche auf, die auf der Oberseite der Werkstückanlagefläche ein Trockentuch aufweist (wird zum Reinigen von Fahrzeugen nach der Wäsche verwendet, um die Wasserflecken vom Auto zu entfernen). Diese Trockentücher bestehen aus 80% Polyester und 20% Polyamid und sind insbesondere ausgebildet als verwobene oder unverwobene Spinnvliese. Diese Vliese bilden einen Aufnahmespeicher für vom Werkstück aufgenommenes Wasser. Die Werkstückaufnahme kann ferner eine Saugeinrichtung umfassen, um an den Innenseiten in Öffnungen oder Mulden des Werkstücks enthaltenes Prozesswasser durch das Fließ auf der Werkstückanlagefläche abzusaugen. Diese vorzugsweise als Bautrockner ausgebildete Saugvorrichtung sorgt für eine kontinuierliche Saugleistung, also auch, wenn kein Werkstück auf der Werkstückaufnahme angeordnet ist. Während dieser Zeit wird das in dem Gewebe enthaltene Wasser abgesaugt.However, it has been shown that process water can still adhere to the workpiece on the inside of longer workpieces, in particular those with complex geometries and many undercuts, which must be removed. For this purpose, the invention in a preferred further development also proposes a particular trained workpiece holder or an article gripper, which engages on the inside of the workpiece. This has a perforated surface having a drying cloth on top of the workpiece abutment surface (used to clean vehicles after washing to remove the water stains from the car). These dry wipes consist of 80% polyester and 20% polyamide and are especially designed as woven or unwoven spunbonded nonwovens. These nonwovens form a receiving reservoir for water absorbed by the workpiece. The workpiece holder may further comprise a suction device in order to extract process water contained on the insides in openings or hollows of the workpiece by the flow on the workpiece abutment surface. This preferably designed as a building dryer suction device ensures a continuous suction, so even if no workpiece is arranged on the workpiece holder. During this time, the water contained in the tissue is aspirated.

Um einen Mittelweg zwischen der gewünschten Steifigkeit eines größeren Roboters und der besseren Beweglichkeit eines kleineren Roboters zu erzielen, hat es sich bei der Entwicklung der Erfindung als besonders zweckmäßig erwiesen, einen Roboter mit einer Handhabungskapazität größer oder gleich 3 kg einzusetzen, der zur Erweiterung seines Aktionsradiusses an verschiedene Position z. B. auf einer Verfahrachse, einer Schiene oder dergleichen verfahren werden kann, insbesondere auf 3 Positionen, um optimiert in einer jeweiligen Arbeitszone arbeiten zu können.In order to achieve a middle ground between the desired stiffness of a larger robot and the better mobility of a smaller robot, it has proven to be particularly useful in the development of the invention to use a robot with a handling capacity greater than or equal to 3 kg, which extends its Aktionsradiusses to different position z. B. on a track, a rail or the like can be moved, in particular to 3 positions in order to work optimized in a respective work zone.

Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist auch die automatisierte Werkstückhaltevorrichtung, welche mindestens die Werkstückaufnahme umfasst und somit ausgebildet ist für das Halten, Eintauchen, Herausführen und Bewegen der Werkstücke in dem Wasserbecken. Hierzu wird eine Werkstückhaltevorrichtung vorgeschlagen, welche mindestens ein Werkstück aufnimmt und in allen Richtungen in einem kartesischen Koordinatensystem bewegbar ist. Dieses kann für das ganze Werkstück der Fall sein oder aber auch nur partiell, z. B. für ein Ende des Werkstücks, denn es hat sich bei der Entwicklung der Erfindung herausgestellt, dass ein besonders guter Prozessablauf realisiert werden kann, wenn das Werkstück nur teilweise in das Wasserbecken eingetaucht ist, und zwar dort, wo der Roboterarm mit dem Schleifwerkzeug eingetaucht ist. Die Bearbeitung erfolgt also durch eine kombinierte Bewegung des Roboters und der Haltevorrichtung. So kann z. B. ein erstes Werkstück geschliffen werden, während ein zweites in das Wasserbecken eingetaucht und an den Bearbeitungsbereich herangeführt wird, dass nach Abschluss der Bearbeitung des ersten Werkstücks sodann mit minimaler Bewegung des Roboters und/oder der Werkstückhalterung das zweite Werkstück bearbeitet werden kann.An essential component of the invention is also the automated workpiece holding device, which comprises at least the workpiece holder and thus is designed for holding, immersing, leading out and moving the workpieces in the water basin. For this purpose, a workpiece holding device is proposed, which receives at least one workpiece and is movable in all directions in a Cartesian coordinate system. This can be the case for the whole workpiece or even partially, z. For example, for an end of the workpiece, because it has been found in the development of the invention that a particularly good process can be realized when the workpiece is only partially immersed in the pool, where the robot arm immersed with the grinding tool is. The processing is thus carried out by a combined movement of the robot and the holding device. So z. B. a first workpiece are ground, while a second is immersed in the water basin and brought to the processing area, that after completion of the processing of the first workpiece then with minimal movement of the robot and / or the workpiece holder, the second workpiece can be edited.

Mit der automatisierten Werkstückhaltevorrichtung kann also das Werkstück völlig unabhängig vom Roboter bewegt werden, was den notwendigen Bewegungsraum und die Bewegungsdauer des Roboters reduziert.With the automated workpiece holding device so the workpiece can be moved completely independent of the robot, which reduces the necessary space for movement and the duration of movement of the robot.

Die automatisierte Werkstückhaltevorrichtung ermöglicht also einen Schleifprozess mit kombinierter Bewegung des Roboters und/oder der Werkstückhaltevorrichtung. Der Roboter kann zudem verfahrbar sein, vorzugsweise in Längsrichtung des Wasserbades, z. B. auf einer Schiene oder Verfahrachse. Damit wird gewährleistet, dass auch lange Werkstücke bzw. geometrisch komplexe Werkstücke optimiert in die Arbeitszone in das Wasserbecken nah am Roboter eingetaucht bzw. zu diesem geführt werden können, ohne dass der Roboter große Wegstrecken zurücklegen muss.The automated workpiece holding device thus enables a grinding process with combined movement of the robot and / or the workpiece holding device. The robot can also be moved, preferably in the longitudinal direction of the water bath, z. B. on a rail or drive axle. This ensures that even long workpieces or geometrically complex workpieces can be optimally immersed in the working zone in the water basin close to the robot or guided to it, without the robot having to travel long distances.

Die automatische Werkstückhaltevorrichtung kann eine Hubeinheit umfassen, mit welcher ein Haltegestänge vertikal (Z-Achse) aus dem Wasserbehälter gehoben und gesenkt werden kann. Dieses vorzugsweise rahmenartig ausgebildete Haltegestänge kann ferner um eine mittlere Längsachse (X-Achse) drehbar sein und umfasst ferner eine sich quer zur Längsachse entlang einer Y-Achse erstreckende, ebenfalls drehbar ausgebildete Werkzeugquerachse, an der die Werkstückaufnahme drehfest befestigt ist. Um das Werkstück somit auf die Vorder- und Rückseite drehen zu können kann diese Werkstückaufnahme ferner um eine weitere sich in Längsrichtung entlang der X-Achse erstreckende Schwenkachse verschwenkbar sein.The automatic workpiece holding device may comprise a lifting unit, with which a holding rod can be raised and lowered vertically (Z-axis) from the water tank. This preferably frame-like formed holding rod may further be rotatable about a central longitudinal axis (X-axis) and further comprises a transverse to the longitudinal axis along a Y-axis extending, also rotatably formed transverse tool axis to which the workpiece holder is rotatably attached. In order to be able to thus rotate the workpiece to the front and rear side, this workpiece holder can also be pivotable about a further pivot axis extending in the longitudinal direction along the X-axis.

Zum Vereinfachen der Bestückung von größeren Haltevorrichtungen durch einen Werker kann zudem eine Kipp- bzw. Schwenkeinreichung vorgesehen sein, welche das Haltegestänge zur Bestückungsseite schwenkt bzw. einseitig anhebt.To simplify the assembly of larger holding devices by a worker can also be provided a tilting or pivoting input, which pivots the support rod to the component side or lifts on one side.

Die Kinematik wird mit bekannten pneumatischen und/oder hydraulischen Kraftzylindern angepasst an den Anwendungsfall und die auftretenden Kräfte realisiert.The kinematics is realized with known pneumatic and / or hydraulic power cylinders adapted to the application and the forces occurring.

Besonders bevorzugt weist die Werkstückhaltevorrichtung zwei sich in Längsrichtung im Wesentlichen parallel zueinander erstreckende und wie zuvor beschrieben bewegliche Werkstückaufnahmen auf.Particularly preferably, the workpiece holding device has two workpiece holders extending in the longitudinal direction substantially parallel to one another and movable as described above.

Zur positionsgenauen Positionierung eines Werkstücks auf der Werkstückaufnahme umfasst diese vorzugsweise Greifer, bevorzugt Vakuumgreifer im Bereich der Werkstückauflagefläche, welche mit Saugern an dem Werkstück angreifen, vorzugsweise an dessen Innenseite.For positionally accurate positioning of a workpiece on the workpiece holder, this preferably comprises grippers, preferably vacuum grippers in the area of the workpiece support surface, which engage with suckers on the workpiece, preferably on the inside.

Die erfindungsgemäße Schleifzelle umfasst neben dem erfindungsgemäßen Roboter zudem ein Wasserbecken zur Aufnahme von Werkstücken und dem Prozesswasser, eine Werkstückhaltevorrichtung und bevorzugt ferner einer Hubeinheit zum Ein- und Austauchen aus dem Prozesswasser für den Schleifprozess, sowie einen neben dem Wasserbecken angeordneten Roboter mit einem Schleifkopf an seinem Arbeitsende.In addition to the robot according to the invention, the grinding cell according to the invention also comprises a water basin for holding workpieces and the process water, a workpiece holding device and preferably also a lifting unit for entry and exit from the process water for the grinding process, and a robot with a grinding head arranged next to the water basin end of work.

So kann bei einer Werkstückaufspannung auf eine robotergeführte Werkstückvorrichtung das Werkstück wahlweise an einer oder mehreren Bearbeitungsstationen entlang geführt werden. Neben dem roboterunterstützten Führen des Schleifwerkzeugs entlang des in einer Werkstückhalterung fixierten Werkstücks kann mithin alternativ eine Bewegung des Werkstücks erfolgen, was vorzugsweise ebenfalls roboterunterstützt erfolgt.Thus, with a workpiece clamping on a robot-guided workpiece device, the workpiece can optionally be guided along one or more processing stations. In addition to the robot-assisted guiding of the grinding tool along the workpiece which is fixed in a workpiece holder, alternatively a movement of the workpiece can take place, which preferably also takes place with the aid of a robot.

Alle vorgeschlagenen Maßnahmen beschleunigen den Fertigungsprozess, verbessern die Produktqualität und reduzieren die Durchlaufzeiten. Eine Schleifemulsion ist nicht mehr erforderlich.All proposed measures accelerate the manufacturing process, improve product quality and reduce lead times. A grinding emulsion is no longer necessary.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Teil der Beschreibung entnehmen, in dem ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnungen näher erläutert ist. Es zeigen:Further details, advantages and features of the invention can be taken from the following part of the description, in which an embodiment of the device according to the invention is explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

1 eine perspektivische vergrößerte Draufsicht des Arbeitsendes des Knickarmroboters 4 mit der Kapsel und dem Exzenterschleifer 8; 1 a perspective enlarged plan view of the working end of the articulated robot 4 with the capsule and the eccentric sander 8th ;

2 einen vergrößerten Längsschnitt der Kapsel mit darin enthaltenem ACF-Sensor; 2 an enlarged longitudinal section of the capsule with ACF sensor contained therein;

3 ein Kraft-Weg-Diagramm eines ACF-Sensors (Grün) und eines Kraft/Drehmoment-Sensors (Blau). 3 a force-displacement diagram of an ACF sensor (green) and a force / torque sensor (blue).

Die Schleifzelle besteht demnach im Wesentlichen aus einem Wasserbehälter einem daneben angeordneten und entlang dessen Längsachse verfahrbaren Knickarmroboter 4 sowie einer Werkstückhaltervorrichtung.Accordingly, the grinding cell essentially consists of a water container arranged next to it and movable along its longitudinal axis articulated robot 4 and a workpiece holder device.

Der Knickarmroboter 4 ist in bekannter Weise aufgebaut und ausgebildet als 6-Achsen Knickarmroboter, der an dem Arbeitsende seines Betätigungsarm 4a die erfindungsgemäße Kapsel 6 mit einem darin mediendicht aufgenommenen ACF-Sensor 8 sowie einem an dessen distalem Ende befestigten Exzenterschleifer 10 aufweist.The articulated robot 4 is constructed in a known manner and designed as a 6-axis articulated robot, which at the working end of its actuating arm 4a the capsule according to the invention 6 with a media-tight ACF sensor 8th and an eccentric grinder attached to its distal end 10 having.

2 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt durch die Kapsel 6. Demnach wird die Kapsel 6 gebildet durch eine als Kreisringscheibe ausgebildete Roboteradapterplatte 6a und eine davon beabstandete, ebenfalls als Kreisringscheibe gleichen Durchmessers ausgebildete Schleifwerkzeugadapterplatte 6b, an der mittels eines Halters 6d distal der Exzenterschleifer 10 befestigt ist. Zwischen der Roboteradapterplatte 6a und der Schleifwerkzeugadapterplatte 6b erstreckt sich entlang der durch die beiden Kreisringscheiben 6a, 6b definierten Mantelfläche die elastische Einhausung 6e mit einem Faltenbalg am proximalen Ende. Damit definiert die zwischen den Adapterplatten 6a, 6b mediendicht aufgenommene Einhausung 6e einen hohlzylindrischen Aufnahmeraum für den nur schematisch dargestellten ACF-Sensor 8 im Inneren dieses Aufnahmeraums. 2 shows an enlarged longitudinal section through the capsule 6 , Accordingly, the capsule 6 formed by a designed as a circular ring robot adapter plate 6a and a grinding tool adapter plate spaced therefrom and also configured as a circular disk of the same diameter 6b , by means of a holder 6d distal to the orbital sander 10 is attached. Between the robot adapter plate 6a and the grinding tool adapter plate 6b extends along the through the two annular discs 6a . 6b defined lateral surface of the elastic enclosure 6e with a bellows at the proximal end. This defines the between the adapter plates 6a . 6b Media-sealed housing 6e a hollow cylindrical receiving space for the ACF sensor shown only schematically 8th inside this recording room.

Die Adapterplatten 6a, 6b weisen jeweils mehrere Durchgangsöffnungen mit dichtenden Medienverschlüssen auf, um die für den Betrieb des ACF-Sensors 8 erforderlichen Leitungen in den Aufnahmeraum herein und aus diesem auch an den Exzenterschleifer 10 herauszuführen.The adapter plates 6a . 6b Each has a plurality of through holes with sealing media closures to those for the operation of the ACF sensor 8th necessary lines in the receiving space in and out of this also to the eccentric grinder 10 lead out.

Das in der 3 dargestellte Kraft-Weg-Diagramm verdeutlicht, wie viel geringer die Kraftänderung bei gleicher Wegänderung Δs bei dem erfindungsgemäßen ACF-Sensors (Grün) im Vergleich zu einem herkömmlichen Kraft/Drehmomentsensor (Blau) ist. Dabei gibt der „working point” den Punkt für das beste Arbeitsergebnis („i. O. -Ergebnis”) an.That in the 3 illustrated force-displacement diagram illustrates how much lower the change in force at the same path change Δs in the ACF sensor according to the invention (green) compared to a conventional force / torque sensor (blue). The "working point" indicates the point for the best work result ("i.O. result").

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen – einschließlich der Zusammenfassung – offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.The subject matter of the present invention results not only from the subject matter of the individual claims, but also from the combination of the individual claims with one another. All information and features disclosed in the documents - including the abstract - in particular the spatial design shown in the drawings are claimed as essential to the invention, as far as they are new individually or in combination with respect to the prior art.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

44: Knickarmroboterarticulated robot
66: Kapselcapsule
6a6a: RoboteradapterplatteRobot adapter plate
6b6b: SchleifwerkzeugadapterplatteGrinding tool adapter plate
6d6d: Halterholder
6e6e: Einhausunghousing
88th: ACF-SensorACF sensor
1010: ExzenterschleiferRandom Orbit Sander

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011006679 A1 [0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

ISO 9409-1 [0010]

Claims

Automatic grinder for carrying out an automated grinding process, in particular for grinding a workpiece, in particular a body part of a motor vehicle, comprising a robot, in particular an articulated robot ( 4 ), particularly preferably a 6-axis articulated robot, which has a bottom end sitting on a ground and a movable working arm with a working end ( 4a ), one at the end of work ( 4a ) arranged grinder, which removes a trained path for machining the workpiece grinding, and a between the end of work ( 4a ) of the robot and the slider arranged sensor, characterized in that the sensor is an ACF sensor ( 8th ) and that the ACF sensor ( 8th ) in a media-tight capsule ( 6 ) is arranged.

Grinding machine according to claim 1, characterized in that the capsule is a robot adapter ( 6a ) for connection to the robot, a grinding tool adapter ( 6b ) for attaching the grinder and a between the robot adapter ( 6a ) and the grinding tool adapter ( 6b ) extending and media-tightly connected housing ( 6e ) for forming a media-tight receiving space for the ACF sensor ( 8th ) having.

Sanding machine according to claim 2, characterized in that the robot adapter ( 6a ) and / or grinding tool adapters ( 6b ) are formed substantially plate-shaped.

Sanding machine according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 6e ) Acrylic glass and / or polycarbonates and / or polyvinyl chloride.

Sanding machine according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 6e ) has a bellows at least in sections.

Grinding machine according to one of the preceding claims, characterized in that at least the robot adapter ( 6a ) for off-center connection to the robot arm ( 4a ) is trained.

Workpiece holding device for carrying out an automated grinding process on a workpiece, in particular a body part of a motor vehicle, by means of a robot ( 4 ), in particular according to one of the method claims concerned, which has a workpiece abutment surface for positionally accurate holding of the workpiece, characterized in that it is designed to move the workpiece in and / or during the grinding process in space.

Workpiece holding device for carrying out an automated grinding process on a workpiece, in particular a body part of a motor vehicle, by means of a robot ( 4 ), in particular according to one of the method claims concerned, which has a workpiece abutment surface for holding the workpiece, characterized in that the workpiece abutment surface is formed for receiving and removing adhering to the workpiece process water.

Workpiece holding device according to claim 7 or 8, characterized in that the movement means comprise a holding rod which defines a longitudinal axis (X-axis) and transverse axis (Y-axis), that on the support rod a tool transverse axis is arranged to be rotatable substantially parallel to the transverse axis , And that the workpiece holder is rotatably connected to the tool transverse axis.

Workpiece holding device according to claim 9, characterized in that the holding rod comprises a closed frame.

Workpiece holding device according to one of the preceding, these respective claims, characterized in that it comprises means for pivoting the workpiece holder about the longitudinal axis.

Workpiece holding device according to one of the preceding, these respective claims, characterized in that on the workpiece abutment surface an absorbent surface is provided for engagement with the workpiece.

Workpiece holding device according to claim 11, characterized in that the workpiece abutment surface has openings, and this further comprises a suction device for generating a suction flow, which flows through the absorbent surface.

Workpiece holding device according to one of the preceding, these respective claims, characterized in that it comprises a lifting unit for at least partial lifting and lowering of the workpiece in a water basin.

Water basin formed for receiving process water with an upper-side immersion opening, which defines an overflow edge for the process water and in which a workpiece to be machined for performing a grinding process is at least partially immersed, characterized in that at the immersion opening an overflow edge is formed for the process water, and that the pool of water one Includes water filling opening for the process water at a lower end of the water basin.

Water basin according to claim 14, characterized in that this is completely formed for receiving the workpiece.

Automated grinding method for grinding a workpiece, in particular a body part of a motor vehicle, wherein a robot, in particular an articulated robot ( 4 ), particularly preferably a 6-axis articulated robot with one at a working end ( 4a ) arranged grinding a trained grinding path for machining the workpiece is traversed and wherein a control of the grinding process is carried out via a sensor, characterized in that this grinding process is performed at least at the respective grinding point completely under water.

Automated grinding method according to claim 16, characterized in that it is carried out in particular in a water basin according to one of the preceding claims.

An automated grinding method according to one of the preceding claims concerned, characterized in that the workpiece is in particular carried out with a workpiece holding device according to one of the preceding claims, so that the workpiece is also moved in the process water.

An automated grinding method according to any one of the preceding claims, characterized in that it is carried out in demineralised water.