DE102017208102A1 - Verfahren zur vollautomatischen Korrektur von Beschichtungsfehlern - Google Patents

Verfahren zur vollautomatischen Korrektur von Beschichtungsfehlern Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vollautomatisierten Korrigieren von Beschichtungsfehlern einer verfestigten Beschichtung eines Substrats umfassend zumindest die Schritte Lokalisierung von Beschichtungsfehlern und Ermitteln der Position der Beschichtungsfehler auf dem Substrat, Klassifizierung jeweils eines Beschichtungsfehlers auf dem Substrat nach seiner Größe, seiner Art und/oder seiner Form, Reinigen der Beschichtung in einem Bereich jeweils eines Beschichtungsfehlers durch ein Reinigungswerkzeug, Mechanische Bearbeitung jeweils eines Beschichtungsfehler in Abhängigkeit seiner jeweiligen Klassifizierung mit einem auf die Klassifizierung angepassten Bearbeitungswerkzeug, Reinigen des Bereichs des jeweils mechanisch bearbeiteten Beschichtungsfehlers durch das Reinigungswerkzeug, Polieren des Bereichs des jeweils mechanisch bearbeiteten Beschichtungsfehlers einem Polierwerkzeug und Nachkontrollieren der Bereiche in denen die Beschichtungsfehler mechanisch Bearbeitet wurden, wobei alle Schritte vollautomatisiert und robotergesteuert durchgeführt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vollautomatischen Korrektur von Beschichtungsfehlern in einer ausgehärteten Beschichtung eines Substrats, insbesondere eines Fahrzeug-Karosseriebauteils oder eines Fahrzeuganbauteils.
  • Im Stand der Technik sind verschiedene Methoden zur Vermeidung von Beschichtungsfehlern bekannt. Diese korrigieren die Beschichtung meist nach dem Aushärten bzw. Verfestigen der Beschichtung, wie beispielsweise das Verfahren, das in der DE 101 10 503 A1 vorgeschlagen wird. Insbesondere im Bereich der Automobilindustrie ist es von großer Bedeutung Substrate, wie beispielsweise Fahrzeug-Karosseriebauteile, mit einer fehlerfreien Beschichtung herzustellen. Die Beschichtung ist hierbei meist ein Lack oder eine Grundierung für einen Lack, wobei die Beschichtung fehlerfrei auf das Substrat, das Karosseriebauteil oder ein bereits beschichtetes Karosseriebauteil aufgebracht werden soll. Die Fehlerfreiheit der Beschichtung ist sowohl für die ästhetische Wahrnehmung als auch für die Nutzung technischer Effekte, wie zum Beispiel das Strömungsverhalten des Fahrzeugs, ausschlaggebend. Daher werden zur Korrektur möglicher Beschichtungsfehler in der Produktion oft eigene Prozessflächen bereitgestellt, auf denen Personal die Oberflächenqualität der Bauteile prüft und Beschichtungsfehler, falls Beschichtungsfehler gefunden werden, entfernt bzw. korrigiert. Dies sind meist manuelle Prozesse, die aufgrund der Personalkosten, der bereitzustellenden Flächen und der jeweiligen Fähigkeiten des Personals teuer, zeitaufwändig und unzuverlässig sind.
    Hinzukommt, dass aufgrund der für die Fehlerkorrektur verwendeten Werkzeuge bzw. Werkzeugvorrichtungen, wie beispielsweise in der DE 195 39 065 A1 vorgeschlagen, nur einfache Flächen ohne komplexe geometrische Umformungen korrigierbar sind. Das in der Druckschrift vorgeschlagene Werkzeug muss auf dem Substrat bzw. der Beschichtung aufgesetzt werden, sodass für einen Beschichtungsfehler, der beispielsweise in einer Umformfläche liegt, das Werkzeug auf die jeweilige Fläche angepasst werden müsste, was teuer und zeitintensiv ist.
    Desweiteren werden bei vielen Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, nicht nur die Beschichtungsfehler bearbeitet, sondern auch Bereiche um die Beschichtungsfehler, sodass die Beschichtung, im Vergleich zu den Ausmaßen des eigentlichen Beschichtungsfehlers, großflächig bearbeitet werden muss.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorbesagten Nachteile zu überwinden und ein Verfahren zu automatischen Korrektur von Beschichtungsfehlern auf bzw. in einer Beschichtung bereitzustellen, das günstig, einfach, schnell und vollautomatisch durchzuführen ist, das die Korrektur von Beschichtungsfehlern bei Substraten mit geometrisch komplexer Formgebung zulässt und das die Beschichtung nur an dem Beschichtungsfehler bzw. im nahen Umfeld der Beschichtungsfehler bearbeitet.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird hierzu ein Verfahren zum vollautomatisierten Korrigieren von Beschichtungsfehlern einer verfestigten Beschichtung eines Substrats vorgeschlagen. Das Substrat, vorzugsweise ein Fahrzeug-Karosseriebauteil, kann dabei bereits mit mehreren Schichten beschichtet sein, wobei jeweils ein bzw. die Beschichtungsfehler der obersten Schicht entfernt werden kann bzw. können. Die Beschichtungsfehler können sowohl Fremdkörper sein, die in der Beschichtung eingeschlossen sind, wie beispielsweise Späne oder faserähnliche Gebilde, als auch Strukturänderungen wie beispielsweise Läufer oder Krater in der Beschichtung. Das Verfahren zur vollautomatisierten Korrektur umfasst zumindest die folgenden Schritte:
    • • Lokalisierung von Beschichtungsfehlern und Ermitteln der Position der Beschichtungsfehler auf dem Substrat;
    • • Klassifizierung jeweils eines Beschichtungsfehlers auf dem Substrat nach seiner Größe, seiner Art und/oder seiner Form;
    • • Reinigen der Beschichtung in einem Bereich jeweils eines Beschichtungsfehlers durch ein Reinigungswerkzeug;
    • • Mechanische Bearbeitung jeweils eines Beschichtungsfehler in Abhängigkeit seiner jeweiligen Klassifizierung mit zumindest einem auf die Klassifizierung angepassten Bearbeitungswerkzeug;
    • • Reinigen des Bereichs des jeweils mechanisch bearbeiteten Beschichtungsfehlers durch das Reinigungswerkzeug;
    • • Polieren des Bereichs des jeweils mechanisch bearbeiteten Beschichtungsfehlers einem Polierwerkzeug;
    • • Nachkontrollieren der Bereiche in denen die Beschichtungsfehler mechanisch bearbeitet wurden nach der mechanischen Bearbeitung und/oder nach dem Polieren, wobei bei der Nachkontrolle die Bereiche nach der Ausprägung eines Beschichtungsfehlers in den Bereichen kategorisiert werden.
  • Alle Schritte zur Durchführung des Verfahrens sind vollautomatisiert und robotergesteuert, wodurch eine vollständig automatisierte Korrektur von Beschichtungsfehlern möglich ist. Durch die Vollautomation sinken die Kosten des vorgeschlagenen Verfahrens gegenüber einem herkömmlichen Verfahren, da das erfindungsgemäße Verfahren keine manuelle Arbeitskraft erfordert, in bestehende Herstellungsprozesse integriert werden kann und die Produktion dadurch beschleunigt wird.
  • Die Reinigung dient jeweils der Vor- bzw. Nachbereitung der Bereiche, in denen die Bearbeitung stattfindet. Reinigungswerkzeuge können beispielsweise Druckluftdüsen, rotierende Stoffscheiben oder rotierende Tücher sein, die Staub oder andere lose Anhaftungen von der Beschichtung entfernen, um die jeweiligen Stellen für die Feinlokalisation und/oder die Bearbeitung durch Bearbeitungs- oder Polierwerkzeuge vorzubereiten. Die Reinigung kann auch unter Zuhilfenahme von flüssigen Reinigungsmitteln, wie beispielsweise Fettlösern, erfolgen. Das Polieren erfolgt durch eine rotierende Polierscheibe und kann durch eine Polierpaste ergänzt werden. Um ein vollautomatisches Verfahren bereitzustellen, sieht das Verfahren vor, dass nach der mechanischen Bearbeitung und/oder nach dem Polieren eine Nachkontrolle der Bereiche, in denen die Beschichtungsfehler korrigiert wurden, durchgeführt wird. Die Nachkontrolle ist mit der zumindest einen stationären oder robotergeführten Kamera durchführbar, mit der die Beschichtungsfehler lokalisiert wurden. Die einzelnen Bereiche in denen Beschichtungsfehler lokalisiert wurden, werden bei der Nachkontrolle nach der Ausprägung eines möglicherweise noch vorhandenen Beschichtungsfehlers kategorisiert, sodass in Abhängigkeit der Kategorisierung eine erneute Durchführung des Verfahrens zur Korrektur des Beschichtungsfehlers erfolgt, das Substrat in die nächsten Prozessschritte weitergeschleust oder aus dem regulären Prozess ausgeschleust wird. Wenn beispielsweise kein Beschichtungsfehler in dem Bereich erkennbar ist, wird der Bereich einzelne Bereich als „in Ordnung“ klassifiziert. Ist noch ein Beschichtungsfehler in einem Bereich vorhanden, wird das Bauteil zur Nacharbeit weitergeschleust oder das Verfahren erneut durchgeführt. Mögliche Kategorisierungen können „erneute Bearbeitung“, „in Ordnung“ oder „nicht in Ordnung“ sein. Das Verfahren zur Korrektur von Beschichtungsfehlern wird durch die Nachkontrolle iterativ, sodass alle Schritte des Verfahrens mehrfach erfolgen können. Durch eine Reinigung vor der Nachkontrolle wird die korrekte Kategorisierung bei der Nachkontrolle verbessert.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Lokalisierung in eine Groblokalisation und eine Feinlokalisation unterteilt. Bei der Groblokalisation werden ein oder mehrere Beschichtungsfehler erkannt und ihre jeweilige Position auf einen ersten Bereich mit einem Durchmesser von 1 bis 10 cm bestimmt. Dadurch sind alle Beschichtungsfehler auf dem Substrat oder zumindest in einem Bereich des Substrats bestimmt. Bei der Feinlokalisation wird die Position jeweils eines Beschichtungsfehlers bestimmt, wobei die Position in einem zweiten Bereich mit einem Durchmesser kleiner als 0,2 cm bestimmt wird. Durch die Unterteilung in Grob- und Feinlokalisation wird die Genauigkeit des Verfahrens erhöht, da bei einer sofortigen Ermittlung der genauen Position aller Beschichtungsfehler und anschließender Bearbeitung der Beschichtungsfehler die tatsächliche und ermittelte Position durch eventuelles Lager- Werkzeug- und/oder Führungsspiel in der Werkzeug- bzw. Roboterführung und/oder -lagerung nicht mehr mit der ermittelten Position übereinstimmen würde. Die Feinlokalisation eines Beschichtungsfehlers wird vorzugsweise unmittelbar vor der Bearbeitung des Beschichtungsfehlers durchgeführt, sodass die bearbeitete Position bei der Bearbeitung eines Beschichtungsfehlers mit einer hohen Genauigkeit der Position des jeweiligen Beschichtungsfehlers entspricht.
  • Bei der Groblokalisation und der Feinlokalisation wird die Position der Beschichtungsfehler durch zumindest eine stationäre oder robotergeführte Kamera ermittelt. Zusätzlich ermittelt die stationäre oder robotergeführte Kamera eine Orientierung, eine Ausdehnung, eine Höhe und/oder eine Tiefe des Beschichtungsfehlers bezüglich der Beschichtung. Durch die genaue Kenntnis der Position, der Orientierung, der Ausdehnung, der Höhe und der Tiefe des Beschichtungsfehlers, ist dieser klassifizierbar und die verschiedenen Beschichtungsfehler können in verschiedene Klassen eingeteilt werden. Die Klassen unterscheiden sich beispielsweise nach der Ausdehnung und der Höhe der jeweiligen Beschichtungsfehler. Da die Werkzeuge zur Bearbeitung des Beschichtungsfehlers in Abhängigkeit der Klassifizierung gewählt werden, können sich die Klassen nach den zur Verfügung stehenden Werkzeugen richten.
  • Die Höhe oder Tiefe wird bei der Feinlokalisation durch zumindest eine Stereokamera oder eine robotergeführte Sensorvorrichtung ermittelt. Als Sensorvorrichtungen können beispielsweise Ultraschallsensoren oder LiDAR (Light detection and ranging) Vorrichtungen verwendet werden, sodass möglichst viele Informationen zur Klassifizierung des Beschichtungsfehlers und der anschließenden Bearbeitung des Beschichtungsfehlers vorliegen. Durch die Erhöhung der Informationsdichte zu einem Beschichtungsfehler kann die Klassifizierungs- und die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht werden, sodass ein auf den Beschichtungsfehler angepasster, geringerer Bearbeitungsaufwand zur Korrektur des Beschichtungsfehlers notwendig ist.
  • Um Beschichtungsfehler zu korrigieren, bei denen es nötig ist, die Beschichtung durch ein Werkzeug lokal zu entfernen, sodass sich eine Kavität gegenüber der umliegenden Beschichtung bildet, sieht das Verfahren nach der mechanischen Bearbeitung jeweils zumindest einen optionalen Füllschritt und einen Härteschritt vor. Beim Füllschritt wird ein Füllmaterial mit einem Füllwerkzeug in oder auf die Beschichtung an der Stelle der mechanischen Bearbeitung ein oder aufgebracht, sodass der Bereich an dem die mechanische Bearbeitung durchgeführt wurde mit dem umliegenden Bereich eine egalisierte bzw. ebene Oberfläche ausbildet. Das beim Füllen noch flexible Füllmaterial wird nach dem Füllen durch einen Härteschritt getrocknet, bzw. ausgehärtet. Das Härten erfolgt mit Hilfe eines Härtewerkzeugs, mit dem das Füllmaterial lokal in dem Bereich aushärtbar ist, in dem es ein- oder aufgebracht wurde, ohne den umliegenden Bereich anzugreifen. Das Füllmaterial entspricht jeweils einem Material der Beschichtung in die es ein- bzw. aufgebracht wird und entstammt vorzugsweise derselben Liefercharge, sodass es die möglichst selben optischen und chemischen Eigenschaften besitzt wie die Beschichtung in dem zu dem Bearbeitungsbereich umliegenden Bereich.
  • Das Füllwerkzeug ist in Abhängigkeit von der aufzutragenden Menge an Füllmasse und den Abmaßen des bearbeiteten Bereichs bzw. der Kavität, in den bzw. in die die Füllmasse eingebracht werden soll, eine Spritze oder eine Pipette bzw. ein spritzen- oder ein pipettenartiges Werkzeug. Das Füllwerkzeug wird dabei von einem Roboter geführt und ist an einem Roboterarm des Roboters wechselbar montiert, sodass es jeweils durch ein anderes für weitere Verfahrensschritte notwendige Werkzeuge ersetzbar ist.
  • Das Härtewerkzeug zur Durchführung der Härtung nach dem Füllschritt ist beispielsweise eine UV-Lampe, ein Heißluftföhn oder ein Laser. Das Härtewerkzeug ist vorzugsweise von dem Roboter geführt und an dem Roboterarm wechselbar befestigt.
  • Das Verfahren sieht für das Bearbeitungswerkzeug einen Fräser, einen Bohrer oder einen Laser vor. Das Bearbeitungswerkzeug wird wie das Füll- und Härtewerkezeug von einem Roboter geführt und ist an einem substratseitigen Endabschnitt des Roboterarms wechselbar befestigt.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung sieht das Verfahren vor, dass der Roboter an einem, bei der Bearbeitung des Substrats, substratseitigen Endabschnitt einen Werkzeugwechselkopf aufweist, mit dem er die Werkzeuge aufnimmt und für den jeweils durchzuführenden Schritt von einer Warte- in eine Bearbeitungsposition bringt. Die Werkzeuge werden am Werkzeugwechselkopf in Abhängigkeit des jeweils durchzuführenden Schrittes mit einer direkt am Werkzeugwechselkopf angeordneten Werkzeugrotationsvorrichtung zum Werkzeugwechselkopf rotiert oder an einem Werkzeugmagazin ausgetauscht. Alternativ kann eine Werkzeugrotationsvorrichtung am Roboterarm vorhanden sein, die das jeweils benötigte Werkzeug für einen Schritt in die Bearbeitungsposition rotiert, wobei die Werkzeuge, die in der Werkzeugrotationsvorrichtung bereitgehalten werden, in Abhängigkeit des zu korrigierenden Beschichtungsfehlers an dem Werkzeugwechselmagazin ausgewählt und ausgetauscht werden. Durch eine Mischform aus Werkzeugrotationsvorrichtung und Werkzeugwechselvorrichtung bzw. Werkzeugmagazin werden die Verfahrwege des Roboters reduziert, sodass die Bearbeitung eines Beschichtungsfehlers schneller durchgeführt werden kann und zwischen den Bearbeitungsschritten die Positionierung des Roboters erhalten bleibt. Unter Werkzeugen als Oberbegriff sind die verschiedenen Ausbildungsalternativen von Füllwerkzeugen, Bearbeitungswerkzeugen, Reinigungswerkzeugen sowie Polierwerkzeugen zusammengefasst.
  • Zur Reduzierung des Zeitaufwands für den gesamten Beschichtungsprozess ist es vorteilhaft, dass das Verfahren direkt nach einem Verfestigungsschritt der Beschichtung im Beschichtungsprozess durchgeführt wird. Das Verfahren zur Korrektur von Beschichtungsfehlern findet dabei vorzugsweise in einer Trockenzelle statt, sodass kein zusätzlicher Arbeitsraum für das Verfahren bereitgestellt werden muss.
  • Um die Beschichtung bei der Korrektur der Beschichtungsfehler nur minimal zu Beschädigen und die Bearbeitungszeiten und den Bearbeitungsaufwand zu minimieren, ist es von Vorteil, dass durch das Verfahren nur die Bereiche des Substrats kontaktiert werden, in denen die Bearbeitung durch das Bearbeitungswerkzeug, das Reinigungswerkzeug und/oder das Polierwerkzeug stattfindet. Eine weitere Kontaktierung zwischen Werkzeug bzw. Roboter und dem Substrat, wie beispielsweise zur Abstützung oder zur Positionierung, ist nicht notwendig.
  • Durch die Roboterführung der Werkzeuge und dadurch, dass das Substrat bei dem Verfahren nur an den zu bearbeitenden Stellen kontaktiert wird, kann das Substrat eine komplexe geometrische Form besitzen und mehrere Umformflächen ausbilden.
  • Die zumindest eine Kamera und alle weiteren Sensoren oder Sensorvorrichtungen sind mit einem Steuerungsrechner verbunden, der die Informationen, die durch die Kameras, die Sensoren und Sensorvorrichtungen gesammelt werden, weiterverarbeitet und den Roboter, der mit dem Steuerungsrechner steuerungstechnisch verbunden ist, steuert.
  • Das Verfahren ist bei allen Arten von Beschichtungen anwendbar, beispielsweise sowohl bei solchen, die durch ein herkömmliches Lackierverfahren erzeugt wurden, als auch bei solchen die durch ein Tauchbad oder KTL-Verfahren (kathodische Tauchlackierung) erzeugt wurden.
  • Die Schritte zur Korrektur der Beschichtungsfehler können je Beschichtungsfehler nacheinander stattfinden oder alternativ kann jeweils ein Schritt an jedem der Beschichtungsfehler durchgeführt werden bevor der nächste Schritt an jedem der Beschichtungsfehler folgt.
  • Mehrere Beschichtungsfehler können je nach ihrer Klassifikation zu einer Gruppe von Beschichtungsfehlern zusammengefasst und gemeinsam entfernt werden. Beispielsweise können mehrere, nahbeieinanderliegende Lufteinschlüsse in der Beschichtung durch ein Fräßwerkzeug entfernt werden. Werden mehrere Beschichtungsfehler zusammengefasst, wird das für die Gruppe optimale Bearbeitungswerkzeug und ein Bearbeitungsweg, den das Werkzeug bei der Bearbeitung des Substrats zurück legt, bestimmt, sodass eine minimale Fläche bearbeitet wird.
  • Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
    • 1 a bis d jeweils ein mehrfach beschichtetes Substrat mit einem Beschichtungsfehler in bzw. auf der obersten Schicht;
    • 2 a bis c jeweils ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens;
    • 3 a bis f jeweils einen Schritt bei der Durchführung des Verfahrens.
  • Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
  • Die 1 a bis d zeigen jeweils ein Fahrzeug-Karosseriebauteil 1, das mit mehreren Schichten beschichtet ist. Auf dem Substrat bzw. dem Fahrzeug-Karosseriebauteil 1 ist jeweils eine Grundierschicht 2 angeordnet, die in einem KTL-Verfahren auf dem Fahrzeug-Karosseriebauteil 1 aufgebracht wurde. Auf der Grundierschicht 2 ist eine Füllschicht 3 zum Ausgleich kleinster Unebenheiten der Grundierschicht 2 aufgebracht, sodass die Füllschicht 3 für die Basislackschicht 4 einen ebenen Untergrund bildet. Auf der Basislackschicht 4, die mit einem herkömmlichen automatisierten Lackierverfahren aufgebracht wurde, ist eine Klarlackschicht 5 angeordnet. Jede der 1 a bis d weist in bzw. auf ihrer jeweiligen Klarlackschicht 5 einen Beschichtungsfehler auf. Der jeweilige Beschichtungsfehler ist durch die Transparenz der Klarlackschicht 5 gut sichtbar, sodass die Beschichtungsfehler die ästhetische Erscheinung des beschichteten Substrats stört.
  • In der Klarlackschicht 5 der 1 a ist eine Luftblase 6 eingeschlossen, welche durch einen Bohrer 14, wie er in 3 a gezeigt ist angebohrt und anschließend mit einem spritzenartigen Werkzeug 13, wie es in 2 c dargestellt ist, gefüllt werden kann.
  • Eine Faser 7 wie in 1 b, kann durch ein Verfahren wie in den 3 a bis f gezeigt entfernt werden.
  • Der Fremdkörper in 1 c ist ein Staubpartikel 8, der mit einem Bohrer 14 oder einem Fräser 12, die jeweils robotergeführt sind, ausgebohrt bzw. ausgefräst wird, wobei die dabei entstehende Kavität durch ein Füllmaterial, dass durch beispielsweise ein spritzenartiges Werkzeug 13 wie in 2 c in die Kavität eingebracht wird, ausgefüllt wird.
  • Der Metallpartikel 9 haftet in 1 d an der Klarlackschicht 5 an. Er kann durch einen magnetisierbaren Greifer entfernt werden, sodass die Klarlackschicht von dem Greifer nicht berührt und dadurch nur minimal beeinflusst wird. Bleibt eine Spur des Metallpartikels 9 auf der Klarlackschicht 5 zurück, kann diese durch Fräsen, mit einem Fräser 12 wie in 2 b, Polieren mit einem Polierwerkzeug 11 wie in 2 a, und anschließendem Reinigen, mit einem Reinigungswerkzeug, entfernt werden.
  • Die 3 a bis 3 f zeigen jeweils einen Schritt oder Teilschritt zur Korrektur eines Beschichtungsfehlers auf einem Substrat, das wie in den 1 a bis d aufgebaut ist. Die Faser 7 liegt in unmittelbarer Nähe zu einem Umformungsbereich des Fahrzeug-Karosseriebauteils 1 und bildet an seinem aus der Klarlackschicht 5 hervorstehenden Abschnitt eine Lackanhäufung aus.
  • Die 3 a zeigt einen Bohrer 14, der von dem Roboterarm 10 in einem, in Abhängigkeit der bei der Lokalisation bestimmten Position, der Ausdehnung und der Orientierung, vorberechneten Winkel zu der Faser 7 gehalten wird, sodass die Faser 7 mit minimalen Bearbeitungsaufwand und einer minimalen Bearbeitungsfläche entfernt werden kann. Die Größe des Bohrers 14 ist auf der Faser 7 und dessen ermittelte Lage und Ausdehnung angepasst, sodass der bearbeitete Bereich der Klarlackschicht 5 minimal ist. Durch bohren mit dem eingestellten Winkel, wird die Faser 7 aus der Klarlackschicht 5 entfernt. Der entstehende Bohrkanal und der umliegende Bereich werden anschließend durch eine Druckluftdüse gereinigt, sodass der Bohrkanal staub- und spanfrei ist. Nach der Reinigung wird der Bohrkanal durch ein Füllmaterial 20 mit Hilfe einer Spritze 13 gefüllt, wie es in 3 b dargestellt ist, wobei die Nadelspitze durch den Roboter erst zu dem Bohrgrund bewegt wird und dann langsam aus dem Bohrkanal gefahren wird, während zugleich das Füllmaterial 20 aus der Spritze über die Nadel in den Bohrkanal gedrückt wird. 3 c zeigt, wie das Füllmaterial 20 anschließend mit einer UV-Lampe ausgehärtet wird. Da ein Teil des Füllmaterials an der nicht vollständig abgetragenen Lackanhäufung, die sich ursprünglich um die Faser 7 gebildet hat, anhaftet, bildet die Klarlackschicht 20 im Bereich, aus dem die Faser 7 entfernt wurde, ein Vorsprung 16 aus. Zur Egalisierung der Oberfläche der Klarlackschicht 5 wird, wie in 3 d, ein Fräser 12', der in seinem Durchmesser auf den Vorsprung 16 angepasst ist, von dem Roboter an den Vorsprung 16 geführt und dieser abgetragen, ohne die umliegenden Bereiche um den Vorsprung 16 zu berühren. Um mit den umliegenden Bereichen eine ebene Oberfläche auszubilden, werden die Reste des Vorsprungs 16', wie in 3 e gezeigt, mit einem Polierwerkzeug vollständig abgetragen, sodass die Oberfläche, wie in 3 f, eben ist und kein Beschichtungsfehler oder Anzeichen eines Beschichtungsfehlers mehr sichtbar sind.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise könnte die Durchführung der verschiedenen Schritte von mehreren, auch teils parallel agierenden, Robotern oder anderen Werkzeugmaschinen durchgeführt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10110503 A1 [0002]
    • DE 19539065 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Verfahren zum vollautomatisierten Korrigieren von Beschichtungsfehlern einer verfestigten Beschichtung eines Substrats umfassend zumindest die folgenden Schritte: • Lokalisierung von Beschichtungsfehlern und Ermitteln der Position der Beschichtungsfehler auf dem Substrat; • Klassifizierung jeweils eines Beschichtungsfehlers auf dem Substrat nach seiner Größe, seiner Art und/oder seiner Form; • Reinigen der Beschichtung in einem Bereich jeweils eines Beschichtungsfehlers durch ein Reinigungswerkzeug; • Mechanische Bearbeitung jeweils eines Beschichtungsfehler in Abhängigkeit seiner jeweiligen Klassifizierung mit zumindest einem auf die Klassifizierung angepassten Bearbeitungswerkzeug; • Reinigen des Bereichs des jeweils mechanisch bearbeiteten Beschichtungsfehlers durch das Reinigungswerkzeug; • Polieren des Bereichs des jeweils mechanisch bearbeiteten Beschichtungsfehlers einem Polierwerkzeug (11), • Nachkontrollieren der Bereiche in denen die Beschichtungsfehler mechanisch bearbeitet wurden nach der mechanischen Bearbeitung und/oder nach dem Polieren, wobei bei der Nachkontrolle die Bereiche nach der Ausprägung eines Beschichtungsfehlers in den Bereichen kategorisiert werden, wobei alle Schritte vollautomatisiert und robotergesteuert durchgeführt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lokalisierung in eine Groblokalisation und eine Feinlokalisation unterteilt ist, ein oder mehrere Beschichtungsfehler bei der Groblokalisation erkannt werden und ihre jeweilige Position auf einen ersten Bereich mit einem Durchmesser von 1 bis 10 cm bestimmt wird und bei der Feinlokalisation die Position jeweils eines Beschichtungsfehlers auf einen zweiten Bereich mit einem Durchmesser kleiner als 0,2 cm bestimmt wird.
  3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Groblokalisation und/oder der Feinlokalisation zumindest eine stationäre oder robotergeführte Kamera die Position der Beschichtungsfehler ermittelt und die stationäre oder robotergeführte Kamera bei der Feinlokalisation eine Orientierung, eine Ausdehnung, eine Höhe und/oder eine Tiefe des Beschichtungsfehlers bezüglich der Beschichtung ermittelt.
  4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe oder Tiefe bei der Feinlokalisation durch zumindest eine Stereokamera oder eine robotergeführte Sensorvorrichtung ermittelt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren nach dem mechanischen Bearbeiten jeweils zumindest einen Füllschritt und einen Härteschritt umfasst, beim Füllen ein Füllmaterial mit einem Füllwerkzeug in oder auf die Beschichtung an der Stelle der mechanischen Bearbeitung ein oder aufgebracht wird, beim Härten das Füllmaterial mit einem Härtewerkzeug ausgehärtet wird, und wobei das Füllmaterial jeweils einem Material der Beschichtung entspricht.
  6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Füllwerkzeug eine Spritze (13) oder eine Pipette ist, die von einem Roboter geführt wird, das Härtewerkzeug eine UV-Lampe (15), ein Heißluftföhn oder ein Laser ist, die/der von einem Roboter geführt wird und das Bearbeitungswerkzeug ein Fräser (12), ein Bohrer (14) oder ein Laser ist, der von einem Roboter geführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Roboter einen Werkzeugwechselkopf aufweist, mit dem er die Werkzeuge aufnimmt und für den jeweils durchzuführenden Schritt von einer Warte- in eine Bearbeitungsposition bringt, wobei die Werkzeuge in Abhängigkeit des jeweils durchzuführenden Schrittes mit einer direkt am Werkzeugwechselkopf angeordneten Werkzeugrotationsvorrichtung zum Werkzeugwechselkopf rotiert oder an einem Werkzeugmagazin ausgetauscht werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren direkt nach einem Verfestigungsschritt der Beschichtung im Beschichtungsprozess durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schritte des Verfahrens in Abhängigkeit der Kategorisierung bei der Nachkontrolle mehrfach durchgeführt werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch das Verfahren nur die Bereiche des Substrats kontaktiert werden, in denen die Bearbeitung durch das Bearbeitungswerkzeug, das Reinigungswerkzeug und/oder das Polierwerkzeug stattfindet.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat mit einer komplexen geometrischen Form und mit mehreren Umformflächen ausgebildet ist.
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