DE102017215725A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Applikation eines Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Applikation eines Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Applikation eines Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes auf ein Bauteil, insbesondere ein Fahrzeugkarosseriebauteil, umfassend eine Kinematik, eine Spritzeinrichtung und ein Sensor, sowie ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Applikation eines Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes auf ein Bauteil, insbesondere ein Fahrzeugkarosseriebauteil.
  • Eine Applikation eines Dicht- oder Beschichtungsstoffes umfasst das Aufbringen einer haftenden Schicht aus formlosem Stoff auf die Oberfläche eines Bauteils. Bei diesem Beschichten können Dicht- oder Beschichtungsstoffes zudem auch zwischen verschiedenen Bauteilen aufgebracht werden. Bei einer Beschichtung kann es sich um eine dünne Schicht oder eine dicke Schicht sowie um mehrere auf- oder nebeneinanderliegende Schichten handeln.
  • Beim maschinellen Beschichten wird der Arbeitsvorgang durch eine Maschine erledigt. Dabei kommen unterschiedlichste Verfahren zum Einsatz. Beim Spritzlackieren wird ein Dicht- und/oder Beschichtungsstoff meist durch Druckluft beim Austritt aus einer Düse mit einer Spritzeinrichtung aufgebracht, insbesondere zerstäubt. Beim Elektrospritzlackieren wird ein Sprühnebel elektrostatisch aufgeladen und auf ein geerdetes Werkstück gespritzt. Ein Dicht- und/oder Beschichtungsstoff wird dabei häufig gleichmäßig auf ein Bauteil verteilt. Beim Höchstdruckspritzen wird ein Dicht- und/oder Beschichtungsstoff durch einen sehr hohen Druck stärker zerstäubt als beim Spritzlackieren. Es wird insbesondere für große Flächen verwendet, sowie zur Applikation höherer Schichtdicken und festkörperreicher Beschichtungsstoffe. Eine Applikation eines Dicht- oder Beschichtungsstoffes kann mittels Roboter erfolgen.
  • Die Patentanmeldung US2006233945 A1 offenbart ein Verfahren zum Lackieren eines Objekts unter Verwendung mindestens einer Robotereinheit, die von einer Steuereinheit betrieben wird. Dazu werden eingangs Informationen bezüglich der Merkmale des Objekts erfasst. Gemäß der erfassten Information wird danach in Echtzeit eine Sequenz von Befehlen erzeugt, die direkt von einer Steuereinheit ausführbar sind. Danach wird die Sequenz von Befehlen an die Steuereinheit übertragen und von der Robotereinheit ausgeführt.
  • Die Patentanmeldung US2010047465 A1 betrifft eine Lackiererei für Bauteile von Kraftfahrzeugen, Flugzeugen und Windenergieanlagen. Die Lackiererei umfasst einen Transportweg zum Transportieren von durch die Lackiererei zu lackierenden Bauteilen, einen Lackierroboter zum Lackieren der Bauteile und einen Weg zur Positionierung des Lackierroboters entlang der Fahrbahn. Dabei ist die Laufbahn des Lackierroboters rechtwinklig zum Transportweg für die zu lackierenden Bauteile angeordnet.
  • Die Patentanmeldung US2012156362 A1 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung eines Bewegungspfades für eine Spritzpistole zum Beschichten eines Bauteils. Dabei werden zunächst Pfadschablonen für Flächensegmente des Bauteils definiert und auf deren Basis ein erster Bewegungspfad erzeugt. Durch Simulation eines Modells des Sprühprofils wird die Beschichtungsdicke abgeschätzt und mit vorgegebenen Toleranzen verglichen. Werden die vorgegebenen Toleranzen nicht erreicht, wird ein angepasster Bewegungspfad erzeugt. Dieser Ablauf wird solange wiederholt bis die Simulation ergibt, dass die vorgegebenen Toleranzen eingehalten werden.
  • Normalerweise werden Bauteile mit Toleranzen gefertigt, insbesondere so dass diese später beim Zusammensetzen, z.B. zu einer Fahrzeugkarosserie, eine vorgegebene maximale Gesamttoleranz einhalten. Dies hat allerdings zur Folge, dass die Ist-Maße von Bauteilen einer Bauteilart innerhalb der Bauteiltoleranz teilweise stark voneinander abweichen, wenn sie zur Applikation eines Dicht- oder Beschichtungsstoffes bereitgestellt werden. Außerdem muss zur Einhaltung von vorgegebenen Funktionalitäts- und Taktzeitvorgaben der Vorrichtung zur Applikation eines Dicht- oder Beschichtungsstoffes oft von einer ungünstigen Toleranzkombination ausgegangen werden. Dies wirkt sich nachteilig auf das Produktionsergebnis, i.e. das beschichtete Bauteil, aus.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Applikation eines Dicht- und/o des Beschichtungsstoffes zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen. Die Beschreibung umfasst weitere Implementierungsmerkmale und Ausführungsformen.
  • Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Applikation eines Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes auf ein Bauteil, insbesondere ein Fahrzeugkarosseriebauteil, bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Kinematik, eine Spritzeinrichtung und einen Sensor. Des Weiteren ist die Vorrichtung zur Ausführung der folgenden Schritte konfiguriert: a) Erfassen einer CAD-basierten-Information des Bauteils; und in Echtzeit (bezieht sich vorzugsweise auf die Schritte b, c, und d): b) Erfassen einer Ist-Information des Bauteils durch den Sensor; c) Erstellen eines Bewegungsprofils für die Kinematik und eines Applikationsprofils für die Spritzeinrichtung auf Basis der CAD-basierten Information und der Ist-Information; d) Ausführen des Bewegungsprofils und des Applikationsprofils an dem Bauteil.
  • Dadurch kann vorteilhaft eine Applikation eines Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes auf Ist-Maße eines Bauteils angepasst werden, unabhängig davon wie viele Bearbeitungsschritte das Bauteil bereits durchlaufen hat und um wieviel dessen Maße dadurch von modellierten Idealmaßen abweichen.
  • Dicht- und/oder Beschichtungsstoffe im Sinne der Erfindung können alle Stoffe sein, die auf eine Karosserie angewendet werden können, insbesondere zum Schutz gegen Korrosion (z.B. Farben, Lacke), gegen Schall (z.B. Schaumstoffe) oder gegen Steinschlag (z.B. PVC-Stoffe). Auch Klebestoffe, Abdichtstoffe (z.B. Silikone) und Polsterstoffe sind von der Bezeichnung umfasst.
  • Die Vorrichtung kann eine eigene Steuerung bzw. Steuerungsfunktionalitäten umfassen, um die Kinematik, die Spritzeinrichtung und/oder den Sensor anzusteuern und die Schritte, für die sie konfiguriert ist, auszuführen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Steuerung der Kinematik, der Spritzeinrichtung und/oder des Sensors diese Funktionalitäten bereitstellen.
  • Eine Kinematik im Sinne der Erfindung kann eine Werkzeugmaschine zum Verfahren der Spritzeinrichtung relativ zum Bauteil sein, z.B. ein Roboter. Zusätzlich oder alternativ kann eine Kinematik, z.B. ein Roboter, das Bauteil relativ zur Spritzeinrichtung verfahren.
  • Eine Spritzeinrichtung im Sinne der Erfindung kann eine handels- oder industrieübliche Spritzdüse sein. Insbesondere kann es sich um ein luftloses Sprühsystem handeln. Außerdem kann eine Spritzeinrichtung eine Elektrospritzdüse umfassen.
  • Der Sensor kann grundsätzlich überall dort angebracht werden, wo eine Beobachtung der Applikation des Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes hinreichend möglich ist. Insbesondere kann der Sensor an der Kinematik angeordnet sein und/oder an der Spritzeinrichtung. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor innerhalb der Spritzeinrichtung angeordnet. Vorteilhaft kann dadurch eine besonders gute Beobachtung der Applikation des Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes ermöglicht werden, und/oder eine Vermessung des Bauteils bevor die Applikation erfolgt.
  • Unter Echtzeit im Sinn der Erfindung ist eine Umsetzung von Schritten zu verstehen, so dass bestimmte zeitliche Vorgaben zumindest im Mittel erfüllt sind. Das Ergebnis eines Schrittes muss beispielsweise innerhalb einer bestimmten Zeitdauer ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ kann unter Echtzeit verstanden werden, dass ein Ergebnis eines jeweiligen Schrittes ohne spürbare Verzögerung ermittelt wird.
  • CAD-basierte Information umfasst Information eines CAD-Modells des Bauteils. CAD-basierte Information kann auch eine andere Information über das Bauteil umfassen, die sich insbesondere auf wenigstens eine geometrische Dimension bezieht. Wie nachfolgend genauer beschrieben wird, kann CAD-basierte Information auch eine Information sein, die Informationen eines realen Bauteils umfasst, insbesondere um die idealen Modellinformationen durch reale Bauteilinformationen hinsichtlich ihrer Genauigkeit zu verbessern.
  • Nach einer Ausführungsform des o.g. Aspekts ist die CAD-basierte Information auf Basis realer Information des Bauteils kategorisiert. Ein CAD-Modell des Bauteils kann beispielsweise eine Ausgangsposition bilden. Dieses CAD-Modell kann durch weitere bauteilbezogene Informationen einer Kategorie aus einer Menge vordefinierter Kategorien zugeordnet werden. Die Kategorien können insbesondere eine Abweichung des Bauteils vom CAD-Modell ausdrücken. Bauteilen, die hinsichtlich einer oder mehrerer Dimensionen eine geringe Abweichung vom CAD-Modell darstellen, wird eine bestimmte Kategorie zugewiesen und Bauteilen, die hinsichtlich dieser Dimensionen eine hohe Abweichung vom CAD-Modell darstellen, wird eine andere Kategorie zugewiesen. Je nach Anforderungen kann CAD-basierte Information in beliebig viele Kategorien differenziert sein.
  • Dadurch kann vorteilhaft eine einfache Anpassung eines idealen CAD-Models an tatsächliche Abweichungen eines Bauteils erreicht werden.
  • Nach einer Ausführungsform ist die Vorrichtung konfiguriert, die CAD-basierte Information und/oder die Ist-Information über eine Cloud zu kommunizieren. Eine Cloud kann dabei sowohl ein internes Netzwerk (Intranet) betreffen, welches einen entsprechenden Speicher umfasst, und/oder ein externes Netzwerk, wie z.B. das Internet.
  • Vorteilhaft können dadurch CAD-basierte Informationen und/oder Ist-Informationen einfach der Vorrichtung zugeführt oder für andere Bearbeitungsschritte bereitgestellt werden.
  • In einer Ausführungsform ist die Ist-Information eine geometrische Information des Bauteils und/oder eine Information über einen bereits aufgetragenen Dicht- und/oder Beschichtungsstoff. Letztere Information kann insbesondere eine Materialdicke sein.
  • Eine solche Information kann vorteilhaft als direkte Vergleichsgröße für einen Vergleich mit der CAD-basierten Information sein. Zusätzlich und alternativ kann eine solche Information als Eingangsgröße für die Kinematik und/oder die Spritzeinrichtung dienen, insbesondere um wenigstens eine dieser Maschinen auf Basis dieser Information zu bewegen.
  • In einer Ausführungsform wird die Ist-Information durch ein digitales Positionserfassungssystem erfasst. Ein solches Positionserfassungssystem kann insbesondere ein Laserscanner sein und/oder ein bildbasiertes Erfassungssystem und/oder ein Radar. Auch ein analoges Positionserfassungssystem mit einer entsprechenden Digitalisierungseinrichtung kann zusätzlich oder alternativ eingesetzt werden.
  • Nach einer Ausführungsform wird die Ist-Information durch einen weiteren Sensor erfasst. Dies kann zum einen eine redundante Erfassung derselben Ist-Information sein; beispielsweise kann eine Materialdicke eines bereits aufgetragenen Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes von zwei Sensoren gleichzeitig erfasst werden. Zusätzlich oder alternativ kann es sich um die Erfassung einer anderen Ist-Information handeln, z.B. zusätzlich zur Materialdicke um einen Durchmesser einer vorgegebenen Stelle des zu bearbeitenden Bauteils. Bei dem weiteren Sensor kann es sich um einen Sensor handeln, der nach dem gleichen Messprinzip arbeitet oder Ist-Information durch ein anderes Messprinzip erfasst. Beispielsweise können parallel ein Laserscanner und ein Radarsensor eingesetzt werden, um Ist-Information zu erfassen.
  • Vorteilhaft kann dadurch die Genauigkeit der Messung erhöht werden, indem man die verschiedenen Messungen integriert. Außerdem kann eine Messung auch dann erfolgen, wenn einer der Sensoren nicht einsatzfähig ist, z.B. weil er ausgefallen ist oder die Messgröße in einer bestimmten Lage nicht beobachten kann. Somit kann eine Messung beim Einsatz mehrerer Sensoren robuster werden.
  • Nach einer Ausführungsform erfasst ein Sensor eine Ist-Information abhängig von einem Fertigungsschritt. Ein Fertigungsschritt im Sinn der Anmeldung kann zum einen ein Schritt sein, bei dem das Bauteil anders bearbeitet wird, z.B. kann nach einer Beschichtung mit einem Dichtstoff eine Beschichtung mit einem Beschichtungsstoff erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Fertigungsschritt durch eine vorgegebene Phase definiert sein. Beispielsweise kann nach einer Phase von fünf Sekunden ab Beginn der Applikation eines Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes ein erster Fertigungsschritt beendet sein und ein zweiter Fertigungsschritt beginnen. So kann beispielsweise ein erster Sensor eine Ist-Information während einer ersten Phase einer Applikation eines Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes erfassen. Beispielsweise wird ein Durchmesser eines bereits lackierten Karosserieteils zunächst durch einen Laserscanner erfasst. In einer zweiten Phase der Applikation erfasst dann ein Bildsensor eine bereits aufgetragene Schichtdicke des Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes, weil der Bildsensor den applizierten Stoff besser von dem Bauteil unterscheiden kann.
  • Vorteilhaft kann dadurch abhängig von einem Fertigungsschritt ein Sensor ausgewählt werden, welcher für den jeweiligen Fertigungsschritt optimal geeignet ist und/oder das Bauteil am besten erfassen kann.
  • Nach einer Ausführungsform umfasst das Bewegungsprofil der Kinematik wenigstens einen positions-basierten Parameter. Positions-basierte Information im Sinn der Erfindung umfasst Information, die auf einer Position oder Orientierung basiert und insbesondere durch Ableitung oder Integration entsprechend ineinander überführbar ist, wie Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder Ruck. Jede dieser Information kann entweder direkt durch einen Sensor erfasst werden und/oder durch Ableitung oder Integration auf einer anderen positions-basierten Information basieren.
  • Vorteilhaft kann das Bewegungsprofil dadurch an verschiedene kinematische Gegebenheiten angepasst werden. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform auf Basis einer erfassten Ist-Information, die eine Beschleunigung darstellt, ein Ruck errechnet werden und die Kinematik so angesteuert werden, dass dieser Ruck minimal ist, um bei der Applikation der Beschichtung einen möglichst gleichförmigen Auftrag des Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes zu erreichen.
  • In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Applikationsprofil der Spritzdüse von einem und/oder mehreren der folgenden Parametern abhängig sein. Das Applikationsprofil der Spritzdüse kann vom Düsendurchmesser abhängig sein. Je nach erfasster Ist-Information und installiertem Düsendurchmesser kann somit das Bewegungsprofil der Kinematik und/oder das Applikationsprofil der Spritzdüse beispielsweise schneller oder langsamer durchfahren werden, um eine qualitativ hochwertige Applikation des Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes zu erreichen. Zusätzlich oder alternativ kann das Applikationsprofil auf einem Abstand der Spritzdüse vom Bauteil basieren. Beispielsweise kann dieser Abstand 60 mm betragen.
  • Ein Parameter kann eine Flussrate sein, die angibt wieviel Volumen des Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes durch die Spritzeinrichtung pro Zeiteinheit fließt bzw. geflossen ist. Des Weiteren kann ein Parameter ein Druck sein, mit dem der Dicht- und/oder Beschichtungsstoff auf das Bauteil appliziert wird. Eine Temperatur eines aufzutragenden Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes ist ebenfalls ein Parameter, von dem das Applikationsprofil abhängig sein kann. Und wie bereits im Rahmen vorheriger Ausführungsformen beschrieben kann das Applikationsprofil der Spritzeinrichtung eine Geschwindigkeit der Kinematik und/oder der Spritzeinrichtung selber umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann das Applikationsprofil der Spritzeinrichtung auf einer Orientierung der Spritzeinrichtung basieren. Das Applikationsprofil der Spritzeinrichtung kann das Bewegungsprofil der Kinematik umfassen.
  • Vorteilhaft kann dadurch das Applikationsprofil flexibel auf verschiedenste Parameter der Kinematik und/oder der Spritzdüse angepasst werden.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform kann auf Basis der erfassten Informationen in Echtzeit ein Bewegungsprofil und/oder Applikationsprofil erstellt und ausgeführt werden, wobei die Erstellung auf einem Modell der Applikationseigenschaften, d.h. insbesondere der Spritz- und/oder Beschichtungseigenschaften des Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes beruht. Dieses Modell kann beispielsweise die Masse eines aufzutragenden Dicht- und oder Beschichtungsstoffes, zumindest angenähert, umfassen. Beispielsweise kann eine durch Gravitation bedingte Abweichung der Position des aufzutragenden Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes zur gewünschten Applikationsposition durch geeignete Wahl des Bewegungsprofils der Kinematik und/oder des Applikationsprofils der Spritzeinrichtung kompensiert werden.
  • Vorteilhaft kann durch eine solche Einbeziehung einer oder mehrerer Eigenschaften eines Dicht und/oder Beschichtungsstoffes eine Applikation dieses Dicht und/oder Beschichtungsstoffes verbessert werden.
  • Nach einer Ausführungsform ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, die Schritte a), b), c), d) zumindest teilweise nacheinander zu durchlaufen. Dadurch wird beispielsweise festgelegt, dass die CAD-basierte Information der Vorrichtung bekannt ist, bevor sensor-basierte Ist-Information erfasst wird. Und erst nach Erfassen dieser beiden Informationen werden die Bewegungsprofile für die Kinematik und die Spritzeinrichtung erstellt und ausgeführt.
  • Vorteilhaft kann dadurch eine Integration der sensorgestützten Ist-Information mit der CAD-basierten Information und auf Basis der integrierten Information eine Ausführung der Bewegungsprofile erfolgen. Dabei umfasst eine Integration im Sinn der Erfindung jegliche Strategie zur Vereinigung der beiden Informationsmengen, z.B. kommt zur Erhöhung der Reliabilität einer Information eine Maximum-Likelihood Integration infrage, welche den Schätzfehler minimiert.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden die Schritte a) - d) zumindest teilweise mehr als einmal durchlaufen. Beispielsweise wird zunächst (nach der vorherigen Ausführungsform) eine CAD-basierte Information einmalig erfasst, z.B. wird ein CAD-Model des Bauteils eingelesen (Schritt a). Danach wird eine Ist-Information, z.B. eine Dicke eines bereits aufgetragenen Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes, sensorgestützt ermittelt (Schritt b), danach wird das Bewegungsprofil für die Kinematik und das Applikationsprofil für die Spritzeinrichtung erstellt (Schritt c) und danach werden die beiden Profile ausgeführt (Schritt d). Während der Ausführung werden weitere Ist-Informationen erfasst und das Bewegungsprofil bzw. das Applikationsprofil entsprechend angepasst. Die Schritte b) und c) werden also erneut durchlaufen und zwar parallel zu Schritt d).
  • Vorteilhaft kann dadurch die Ist-Information, z.B. in Echtzeit, während der Applikation des Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes erfasst werden und auf dieser Basis das Bewegungsprofil und/oder das Applikationsprofil angepasst und die aktualisierten Profile dann ausgeführt werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach dem vorhergehenden Aspekt oder nach einer dessen Ausführungsformen bereitgestellt, mit den Schritten: a) Erfassen einer CAD-basierten-Information des Bauteils; und in Echtzeit (bezieht sich vorzugsweise auf die Schritte b, c, und d): b) Erfassen einer Ist-Information des Bauteils durch einen Sensor; c) Erstellen eines Bewegungsprofils für die Kinematik und eines Applikationsprofils für die Spritzeinrichtung auf Basis der CAD-basierten Information und der Ist-Information; d) Ausführen des Bewegungsprofils und des Applikationsprofils an dem Bauteil.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Figur.
    • 1 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer Vorrichtung zur Applikation eines Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes.
  • Gemäß 1 wird als Vorrichtung 100 nach einer Ausführungsform der Erfindung ein Robotersystem zur Applikation eines Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes 400 auf eine lackierte Fahrzeugtür 200 eingesetzt.
  • Durch die Lackierung weichen die Maße der Fahrzeugtür von den Idealmaßen aus dem CAD-Model ab, die allein den Rohzustand der Fahrzeugtür beschreiben. Deswegen wurde die Fahrzeugtür bereits in einem vorgelagerten Arbeitsschritt vermessen und einer vordefinierten Gruppe von Fahrzeugtüren kategorisiert, die sich hinsichtlich der durch die Lackierung und anderen Prozessen verursachten Maßabweichungen ähneln.
  • Dazu wurden im Ausführungsbeispiel hundert Fahrzeuge vermessen und Abweichungen vom idealen CAD-Modell errechnet. Diese Abweichungen wurden in zehn Einzelbereiche kategorisiert. Die Kategorie mit den geringsten Abweichungen heißt „Bereich-1-Bauteil“. Um ein solches Bauteil zu bearbeiten wird die Robotersteuerung mit den für ein Bereich-1-Bauteil erforderlichen Korrekturinformationen betrieben. Dann gibt es ein „Bereich-2-Bauteil“, das mit den Korrekturinformationen für ein Bereich-2-Bauteil bearbeitet wird, usw.
  • Zur Kategorisierung werden Fahrzeugtüren vermessen, wenn sie aus dem Karosseriebau kommen. Zusätzlich oder alternativ werden die Fahrzeuge vermessen, wenn sie aus der Lackierung kommen. Dadurch kann festgestellt werden, bei welcher Karosseriebaufertigungsgüte, sich welche Abweichung an der lackierten Karosserie einstellt. Dann werden die aktuellen Fahrzeuge je nach festgestellter Abweichung klassifiziert. Diese Information wird danach der Robotersteuerung zugeführt.
  • Als Kinematik wird ein handelsüblicher Industrieroboter 101 mit sechs Freiheitsgraden verwendet, der von einer integrierten Steuerung betrieben wird.
  • Als Spritzeinrichtung ist am Endeffektor des Roboters eine Spritzdüse 103 für einen flüssigen Kunststoff, z.B. PVC, montiert. Der Kunststoff wird über einen Schlauch 105 zur Düse geführt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist darüber hinaus in der Robotersteuerung implementiert. Diese ist zum Erfassen von CAD-basierter Information des Bauteils eingerichtet. Diese Daten betreffen CAD-Modelldaten und die auf Basis der CAD-Modelldaten und der vorgelagerten Vermessung zugewiesenen Kategorisierung, wie oben beschrieben. Die Daten werden der Vorrichtung über eine Datenbank 300 zugeführt. Diese Datenbank ist über ein Netzwerk mit der Vorrichtung verbunden. Zusätzlich oder alternativ kann die Datenbank dezentral in einer Cloud abgespeichert sein. Dann ist die Ausführungsform so konfiguriert, dass sie mit einem solchen Cloudspeicher kommunizieren kann. Die Verbindung 109 zwischen Datenbank und Vorrichtung kann je nach Anforderung drahtgebunden oder drahtlos ausgeführt sein.
  • An dem Roboter ist als Sensor ein Laserscanner (107) angeordnet, der vor und/oder während der Applikation in Echtzeit Ist-Informationen der Fahrzeugtür erfasst. Die Laserstrahlen sind durch gestrichelte Linien angedeutet. Der Sensor erfasst den Zustand der zu beschichtenden Fahrzeugtür mehrere Male pro Sekunde, z.B. mit einer Abtastrate von 1 kHz. Dadurch ist es möglich, die Abmessungen der Fahrzeugtür genau zu erfassen und die Applikation des Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes auf genaue, aktuelle Bauteilmaße zu basieren und somit eine höhere Qualität des applizierten Stoffes zu erreichen und nachträgliche Korrekturen oder Nachbesserungen zu vermeiden. Durch die sensorgestützte Aufnahme der Ist-Information kann ein im Rohzustand vermessenes Bauteil genauer vermessen werden. Dies ist auch deswegen vorteilhaft, weil sich eine Fahrzeugtürkarosserie im Rohzustand hinsichtlich ihrer Maße noch verändern kann, insbesondere durch Säuberung von Klebemitteln oder durch thermische Prozesse.
  • Die Ist-Information des Sensors 107 wird der Robotersteuerung in Echtzeit zugeführt und dort mit den CAD-basierten Informationen - ebenfalls in Echtzeit - fusioniert, so dass der Roboter und die Spritzdüse entsprechend aktuellster Informationen über den Zustand der Fahrzeugtür angesteuert werden können. Ein Bewegungsprofil für die Kinematik 101 und/oder ein Applikationsprofil für die Spritzeinrichtung 103 wird dabei beispielsweise durch eine einfache positions-basierte Vorschubregelung realisiert.
  • Somit wird also mit den CAD-basierten Informationen, insbesondere auf Basis der zugewiesenen Kategorie, das Bauteil hinsichtlich seiner Maße grob beschrieben und durch das nachfolgende Erfassen der Ist-Informationen durch den Sensor 107 eine Feinsteuerung auf Basis genauerer und aktuellerer Bauteilmaße ermöglicht und der Stoff schließlich so appliziert, dass er direkt auf die in der Zelle vorliegende Fahrzeugtür angepasst ist.
  • Die Zuordnung der CAD-basierten Information zu den Bauteilen kann insbesondere über eine interne Steuernummer erfolgen, unter der bauteilbezogene Informationen abgespeichert sind. CAD-Informationen bilden eine Art Nullreferenz für jedes Bauteil. Information über die oben beschriebene Kategorie bilden dann eine erste Differenzierung hinsichtlich der Maße des Bauteils. Wenn das Bauteil, insbesondere die Karosserie, an der Zelle ankommt, in der die Applikation des Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes erfolgen soll, werden diese Informationen der Robotersteuerung zugeführt und damit das Bewegungs- und das Applikationsprofil an dem Bauteil 200 ausgeführt.
  • Die Erfassung der Ist-Information erfolgt dabei vorlaufend zur Applikation des Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes. Daraus folgt, dass die Vorrichtung, welche zunächst nur die CAD-basierten Information zur Verfügung hat, auf Basis der Ist-Information eine Korrektur der Bauteilmaße des aktuell zu bearbeitenden Bauteils vornimmt und auf dieser Basis den Dicht- und/oder Beschichtungsstoff aufbringt. Beispielsweise kann die erfasste Ist-Information dazu führen, dass der Roboter eine auf Basis der CAD-basierten Informationen geplante Bahn um Werte im Bereich von einigen Hundertstel oder einigen Zehntel oder einigen Millimetern (beispielsweise 0,07 mm oder 0,5 mm oder 3 mm) nach rechts korrigiert.
  • Die durch die Ist-Information aktualisierten Bauteilmaße können vorzugsweise als Bauteilinformationen, insbesondere unter der Steuernummer, abgespeichert werden, um insbesondere für nachfolgende Arbeitsschritte zur Verfügung zu stehen.
  • Die zweistufige Modellkonkretisierung auf Basis von CAD-basierter Information und auf Basis sensorgestützter Ist-Information ermöglicht eine Verringerung der Systemleistung sowie ein verbessertes Abweichungsmanagement.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Vorrichtung
    101
    Kinematik/Robotersystem
    103
    Spritzeinrichtung
    105
    Zuführung für Dicht- und/oder Beschichtungsstoff
    107
    Sensor/Laserscanner
    109
    Netzwerkverbindung
    200
    Bauteil/Fahrzeugtür
    300
    Datenbank/Cloud
    400
    Dicht- und/oder Beschichtungsstoff
  • 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
    • US 2006233945 A1 [0004]
    • US 2010047465 A1 [0005]
    • US 2012156362 A1 [0006]

Claims (12)

  1. Vorrichtung (100) zur Applikation eines Dicht- und/oder Beschichtungsstoffes (400) auf ein Bauteil (200), insbesondere ein Fahrzeugkarosseriebauteil, umfassend eine Kinematik (101), eine Spritzeinrichtung (103) und einen Sensor (107), wobei die Vorrichtung zur Ausführung der folgenden Schritte konfiguriert ist: a) Erfassen einer CAD-basierten Information des Bauteils (200); und in Echtzeit: b) Erfassen einer Ist-Information des Bauteils durch den Sensor (107); c) Erstellen eines Bewegungsprofils für die Kinematik (101) und eines Applikationsprofils für die Spritzeinrichtung (103) auf Basis der CAD-basierten Information und der Ist-Information; d) Ausführen des Bewegungsprofils und des Applikationsprofils an dem Bauteil (200).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die CAD-basierte Information kategorisierte Information auf Basis realer Information des Bauteils (200) umfasst.
  3. Die Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung (100) konfiguriert ist, die CAD-basierte Information und/oder die Ist-Information über eine Cloud (300) zu kommunizieren.
  4. Die Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ist-Information eine geometrische Information des Bauteils (200) und/oder eine Information über einen bereits aufgetragenen Dicht- und/oder Beschichtungsstoff (400) ist.
  5. Die Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung konfiguriert ist, die Ist-Information durch ein digitales Positionserfassungssystem (107), insbesondere durch einen Laserscanner, zu erfassen.
  6. Die Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung konfiguriert ist, die Ist-Information durch einen weiteren Sensor zu erfassen.
  7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung konfiguriert ist, mittels des Sensors (107) abhängig von einem Fertigungsschritt eine Ist-Information zu erfassen.
  8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bewegungsprofil der Kinematik (101) von wenigstens einem der folgenden Parameter abhängig ist: - Position; - Orientierung; - Geschwindigkeit; - Beschleunigung.
  9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Applikationsprofil der Spritzeinrichtung (103) von wenigstens einem der folgenden Parameter abhängig ist: - Düsendurchmesser; - Abstand vom Bauteil; - Flussrate; - Druck; - Volumen; - Temperatur; - Geschwindigkeit der Kinematik und/oder der Spritzeinrichtung; - Orientierung der Spritzeinrichtung.
  10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bewegungsprofil der Kinematik (101) und/oder das Applikationsprofil der Spritzeinrichtung (103) so erstellt sind, dass ein Abstand zwischen Spritzeinrichtung (103) und Bauteil (200) nicht mehr als 60 mm beträgt.
  11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) dazu eingerichtet ist, die Schritte a), b), c), d) zumindest teilweise nacheinander und/oder mehr als einmal zu durchlaufen.
  12. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, mit den Schritten: a) Erfassen einer CAD-basierten-Information des Bauteils (200); und in Echtzeit: b) Erfassen einer Ist-Informationen des Bauteils (200) durch den Sensor (107); c) Erstellen eines Bewegungsprofils für die Kinematik (101) und eines Applikationsprofils für die Spritzeinrichtung (103) auf Basis der CAD-Information und der Ist-Information; d) Ausführen des Bewegungsprofils und des Applikationsprofils an dem Bauteil (200).
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