DE102018101293A1

DE102018101293A1 - Verfahren zum Schleifen und/oder Polieren einer Fehlstelle sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102018101293A1
Application number: DE102018101293.4A
Authority: DE
Inventors: Werner Unnerstall; Christian Wall; Christian Burstein; Stephan Kampmeyer
Original assignee: Rud Starcke GmbH and Co KG
Current assignee: Rud Starcke GmbH and Co KG
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2019-07-25
Also published as: JP2021510639A; MX2020007387A; CN111601680B; CA3084115A1; WO2019141855A1; BR112020010657A2; EP3703905B1; CN111601680A; RU2020116724A; KR20200107947A; US20210053185A1; EP3703905A1; ZA202002988B

Abstract

Ein Verfahren zum Schleifen und/oder Polieren einer Fehlstelle (1) in der Oberflächenbeschichtung eines Werkstücks, wobei eine an einem Werkzeug gehaltene Schleif- oder Polierscheibe mit orbitalen, rotierenden und/oder vibrierenden Bewegungen mit Druck über die Fehlstelle (1) geführt wird, ist so ausgebildet, dass das mit der Schleif- oder Polierscheibe bestückte Werkzeug automatisch und rechnergesteuert anhand eines hinterlegten Programms über die Fehlstelle (1) bewegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen und/oder Polieren einer Fehlstelle in der Oberflächenbeschichtung eines Werkstücks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Insbesondere bei Fehlstellen in lackierten Oberflächen, wie sie Karosserien von Kraftfahrzeugen aufweisen, werden diese Fehlstellen punktförmig beschliffen und diese Schleifstelle danach poliert. Dabei werden das Schleif- und Polierwerkzeug, an dem eine Schleifscheibe bzw. eine Polierscheibe gehalten sind, manuell von einem Bediener geführt, der entsprechende Schleifbewegungen unter einem Anpressdruck vollführt.
Ein Stützteller des Schleif- bzw. Polierwerkzeuges, an dem das Schleif- oder Polierblatt gehalten ist, bewegt sich aufgrund der Maschinenkonzeption orbital, rotativ oder vibrierend, d.h., der Stützteller vollführt eine vom Maschinenbediener nicht beeinflussbare Bewegung.
Neben der richtigen Wahl des Schleifmittels sowie der Polierpaste sind der Anpressdruck und die Schleif- bzw. Polierbewegung bestimmend für das Bearbeitungsergebnis. Dabei ergibt sich der Anpressdruck bei der Bearbeitung einer waagerechten Fläche aus der Masse des Schleifwerkzeugs sowie der zusätzlich manuell aufgebrachten Kraft auf die Oberfläche.
Allerdings kann ein optimaler und gleichbleibender Anpressdruck beim Schleifen bzw. Polieren der Oberfläche bislang, also manuell, nicht sichergestellt werden. Dies betrifft gleichermaßen eine optimale und gleichbleibende Bewegung des Schleifwerkzeuges, wobei durch die Form und Größe des Schleifwerkzeuges sowie des Stütztellers eine genaue mittige Positionierung zur zu bearbeitenden Fehlstelle nur bedingt möglich ist.
In der Folge ergibt sich ein zusätzlicher Aufwand für eine Nachbearbeitung, der überdies nur in einer inakzeptablen Streubreite ein entsprechendes Ergebnis mit sich bringt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass das Schleif- bzw. Polierergebnis optimiert wird, bei gleichzeitiger Reproduzierbarkeit.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum einen die Masse des Schleifwerkzeugs insoweit kompensiert als diese keinen Einfluss auf das Ergebnis hat. Die Schleifbewegung des Schleifwerkzeugs und dessen Bewegungsart, d.h. die Orbital-, Rotativ- und/oder Vibrations-Bewegungen sind aufeinander abgestimmt und in einer zu vollführenden Schleif- und Polierbahn in einem Rechner hinterlegt.
Der Mittelpunkt des Schleifwerkzeugs, der als Tool-Center-Point (TCP) bekannt ist, wird nunmehr exakt auf die zu bearbeitende Fehlstelle ausgerichtet, wobei insbesondere beim Schleifen von Konturen, beispielsweise der Oberfläche einer Karosse, das Schleifwerkzeug und die Oberfläche orthogonal zueinander ausgerichtet werden.
Bevorzugt beginnt die Schleifbahn in einem inneren Kreis und wird in einer Spiralbewegung weitergeführt in einen äußeren Kreis, wobei der TCP während der kreisenden Schleifbewegung gegenüber der Senkrechten zur Fehlstelle um einen vorgegebenen Winkel nach innen gekippt ist und dabei einen Kegelwinkel definiert.
Dieser Kegelwinkel verstärkt die Schleifleistung im Mittelpunkt der Kreisbahn, so dass die Fehlstelle gezielter, einfacher und schneller bearbeitet wird und ein sanfter Übergang zum Rand der Schleifstelle entsteht.
Eine Vorrichtung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist derart ausgebildet, dass ein Schleif- oder Polierwerkzeug als mit einem Rechner verbundener Roboter ausgebildet ist, der einen an einem Arm befestigten, orbital, rotierend und/oder vibrierend bewegbaren Stützteller zur Halterung einer Schleif- oder Polierscheibe aufweist, wobei der Arm rechnergesteuert bewegbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend nochmals anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:

1 und 2 den Bewegungsablauf beim erfindungsgemäßen Schleifen in einer schematischen Ansicht,
3 bis 5 den Bewegungsablauf beim erfindungsgemäßen Polieren, gleichfalls jeweils in einer schematischen Ansicht.

Die Schleifbewegung und die Bewegungsart eines Schleifwerkzeugs sind als automatische Schleifbahn im Rechner als Arbeitsprogramm hinterlegt.
Zu Beginn der Schleifbewegung wird der Mittelpunkt der Schleifscheibe bzw. des Stütztellers zur zu schleifenden Fehlstelle 1 ausgerichtet, wobei die Schleifbahn in einem inneren Kreis 2 beginnt. Während der Schleifbewegung in der Schleifbahn 2 ist die Mitte der Schleifscheibe gegenüber der Senkrechten zur Fehlstelle 1 um einen vorgegebenen Winkel nach innen gekippt, unter Anstellung eines Kegelwinkels.
Wie erwähnt, sind beim Schleifen von Konturen das Schleifwerkzeug und das zu bearbeitende Werkstück orthogonal zueinander ausgerichtet.
Die Anstellung der Schleifscheibe in einem Kegelwinkel verstärkt die Schleifleistung im Mittelpunkt der Schleifscheibe, wodurch die Fehlstelle gezielter, einfacher und schneller ausgeschliffen wird.
Je nach Erfordernis kann die Schleifscheibe ein oder mehrmals entlang der Schleifbahn 2 geführt werden.
Entlang einer Spiralbahn 3 wird die Schleifscheibe in eine konzentrische Schleifbahn 4 geführt und zwar ohne Anstellung der Schleifscheibe in einem Kegelwinkel, wodurch die Schleifübergänge geglättet und ein ebenes Endresultat erreicht wird. Auch die Schleifbahn 4 kann ein oder mehrmals beschliffen werden.
Der Abstand zwischen der Fehlstelle 1, d.h. dem Mittelpunkt der Schleifscheibe, der Schleifbahn 2 sowie der Schleifbahn 4 ist abhängig von der Größe der Fehlstelle 1 und deren Ausprägung. Die Spiralbahn 3 kann, je nach Ausprägung der Fehlstelle unterschiedlich lang sein.
Den Schleifbahnen 2 und 4 werden Schleifzeiten zugeordnet, ebenso wie Andruckkräfte des Schleifwerkzeugs und Drehzahlen oder Hubzahlen. Dabei haben die in kürzerer Zeit als bisher hergestellten Schleifstellen immer die gleiche Ausprägung und Form, sind also reproduzierbar. Der kegelwinkel wird zu Beginn der Schleifbahn 3 in einer vorher definierten Strecke kontinuierlich auf 0 reduziert.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass die Form der Schleifmittel auf einem Träger kleiner ausgeführt sein können, wodurch der Schleifmittelbedarf deutlich reduziert wird, ebenso wie der notwendige Energiebedarf.
Eine rechnergestützte statistische Auswertung zwischen einer Fehleranzahl und dem Schleifmittelverbrauch dient als Grundlage für einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess.
In den 3-5 ist schematisch der Bewegungsablauf eines Polierwerkzeuges bei einem automatisierten Polieren dargestellt. Die Polierbewegung sowie die Bewegungsart des Polierwerkzeuges erfolgen ebenfalls rechnergesteuert, wobei die entsprechenden Parameter in einem Rechner hinterlegt sind.
Ebenso wie beim Schleifen wird der Mittelpunkt des Polierkopfes exakt zur Fehlstelle 1 ausgerichtet.
Beim Polieren von Konturen, beispielsweise die Oberfläche einer Fahrzeugkarosse, sind das Polierwerkzeug und die Oberfläche orthogonal zueinander ausgerichtet.
In der 3 ist eine erste Polierbahn 5 dargestellt, die an der Fehlstelle 1 beginnt und sich spiralförmig nach außen erstreckt.
Im weiteren Verlauf führt eine sich anschließende zweite Polierbahn 6 spiralförmig zurück bis zur Fehlstelle 1. Dabei können die Bewegungen entlang der Polierbahnen 5, 6, je nach Bedarf einmalig oder mehrmalig sein.
In der 5 ist der Bewegungsablauf, entsprechend den Polierbahnen 5 und 6, der einem Poliervorgang entspricht, zusammengefasst dargestellt, wobei die erste Polierbahn 5 als Voll-Linie und die zweite Polierbahn 6 gestrichelt abgebildet ist.
Innerhalb der Polierbahnen 5, 6 wird der Anpressdruck in Stufen geregelt, wobei die Anpassung in Abhängigkeit der Bahnlänge erfolgt. Dabei erfolgt die Regelung des Anpressdrucks beispielsweise unterstützt durch entsprechende Drucksensoren im Roboter.
Ausgehend von der Fehlstelle 1 beginnt die Bewegung entsprechend der Polierbahn 5 mit einem Anpressdruck P1, der entlang der Polierbahn 5 nach außen hin reduziert wird.
Beim Übergang der Polierbahn 5 zur Polierbahn 6 wird der Anpressdruck weiter reduziert, um den Polierübergang zu glätten.
Im weiteren Verlauf, d.h. auf der Polierbahn 6 zurück zur Fehlstelle, wird der Anpressdruck reduziert, um ein Erhitzen der üblicherweise als Polierschwamm ausgebildeten Polierscheibe zu verhindern.
Die Polierzeiten entlang der Polierbahnen 5, 6 werden ebenso wie die Anpressdrücke und die jeweiligen Dreh- oder Hubzahlen des Polierwerkzeugs in einem entsprechenden Programm des Rechners hinterlegt. Zudem wired die Polierzeit an die Größe der Schleifstelle angepasst.
Die Polierstellen sind durch das erfindungsgemäße Verfahren in deutlich kürzerer Zeit herzustellen und haben im Übrigen immer die gleiche Ausprägung und Form, sind also reproduzierbar. In der Folge kann der Poliermitteleinsatz merklich reduziert werden, ebenso wie der Energiebedarf.
Die nun mögliche statistische Auswertung zwischen einer Polieranzahl und einem Poliermittelverbrauch kann als Grundlage für einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess genutzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Fehlstelle
2: Schleifbahn
3: Spiralbahn
4: Schleifbahn
5: Polierbahn
6: Polierbahn

Claims

Verfahren zum Schleifen und/oder Polieren einer Fehlstelle (1) in der Oberflächenbeschichtung eines Werkstücks, wobei eine an einem Werkzeug gehaltene Schleif- oder Polierscheibe mit orbitalen, rotierenden und/oder vibrierenden Bewegungen mit Druck über die Fehlstelle (1) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Schleif- oder Polierscheibe bestückte Werkzeug automatisch und rechnergesteuert anhand eines hinterlegten Programms über die Fehlstelle (1) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Schleif- oder Poliervorgangs der Mittelpunkt der Schleif- oder Polierscheibe direkt auf die Fehlstelle (1) ausgerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schleifen oder Polieren einer konturierten Oberfläche das Werkzeug gegenüber der Oberfläche orthogonal ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe zunächst entlang einer zur Fehlstelle (1) konzentrischen inneren Schleifbahn (2) geführt wird und danach unterbrechungsfrei entlang einer spiralförmigen Schleifbahn (3) in eine äußere konzentrische Schleifbahn (4) geführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt der Schleifscheibe während der Schleifbewegung in der Schleifbahn (2) gegenüber der Senkrechten der Fehlstelle (1) um einen vorgegebenen Winkel nach innen gekippt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe ein- oder mehrfach entlang der inneren Schleifbahn (2) geführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polierscheibe ausgehend von der Fehlstelle (1) entlang einer spiralförmigen Polierbahn (5) nach außen geführt und direkt anschließend entlang einer spiralförmigen Polierbahn (6) zurück zur Fehlstelle (1) geführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressdruck der Polierscheibe ausgehend von der Fehlstelle (1) entlang der Polierbahn (5) reduziert wird, ebenso wie im weiteren Verlauf entlang der Polierbahn (6) zur Fehlstelle (1) hin.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schleif- oder Polierwerkzeug als mit einem Rechner verbundener Roboter ausgebildet ist, der einen an einem Arm des Roboters befestigten, orbital, rotierend und/oder vibrierend bewegbaren Stützteller zur Halterung einer Schleif- oder Polierscheibe aufweist, wobei der Arm rechnergesteuert bewegbar ist.