DE102022110243A1

DE102022110243A1 - Verfahren zum Auftragen von viskosem Material auf ein Werkstück

Info

Publication number: DE102022110243A1
Application number: DE102022110243.2A
Authority: DE
Inventors: Sten Mittag; Carsten Reinhardt; Sandro Mertes-Zänker
Original assignee: Atlas Copco IAS GmbH
Current assignee: Atlas Copco IAS GmbH
Priority date: 2022-04-27
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2023-11-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von viskosem Material auf ein Werkstück mittels eines eine Anzahl in einer Reihe angeordneter Auftragsdüsen (14) und eine der Anzahl der Auftragsdüsen (14) entsprechende Anzahl Ventile (16) aufweisenden Applikators (12), wobei jeder Auftragsdüse (14) ein Ventil (16) zugeordnet ist, um die betreffende Auftragsdüse (14) wahlweise zu verschließen oder für einen Materialauftrag freizugeben, wobei der Applikator (12) mittels eines von einer Robotersteuereinrichtung gesteuerten Roboters entlang einer vorbestimmten, quer zur Erstreckung der Reihe verlaufenden Auftragsbahn im Abstand zu einer Oberfläche des Werkstücks bewegt wird und dabei einen Auftragsstreifen (20) der Oberfläche überstreicht, und wobei während der Bewegung des Applikators (12) entlang der Auftragsbahn das viskose Material durch Öffnen und Schließen der Ventile (16) in einem vorbestimmten Auftragsmuster (28) innerhalb des Auftragsstreifens (20) auf das Werkstück aufgetragen wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Auftragsstreifen (20) in eine Vielzahl von ersten und zweiten Teilbereichen (22, 24) unterteilt ist und dass jede der Auftragsdüsen (14) durch Ansteuerung der Ventile (16) mittels einer Ventilsteuereinrichtung freigegeben wird, wenn die betreffende Auftragsdüse (14) über einem der ersten Teilbereiche (22) angeordnet ist, und verschlossen gehalten wird, wenn die betreffende Auftragsdüse (14) über einem der zweiten Teilbereiche (24) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von viskosem Material auf ein Werkstück gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verfahren der eingangs genannten Art dienen insbesondere dem Auftragen von Klebstoffen, Dichtstoffen oder Dämmstoffen auf Kraftfahrzeugteile bei der Herstellung eines Kraftfahrzeugs. Ein Applikator, der mehrere in einer Reihe angeordnete Auftragsdüsen aufweist, wird entlang einer vorbestimmten Auftragsbahn im Abstand zu einer Oberfläche des zu beschichtenden Werkstücks bewegt und überstreicht dabei einen Auftragsstreifen, der dann vollständig mit dem viskosen Material beschichtet wird, wenn während des gesamten Abfahrens der Auftragsbahn über die Auftragsdüsen Material aufgetragen wird oder nur teilweise mit dem viskosen Material beschichtet wird, wenn während des Abfahrens der Auftragsbahn zumindest teilweise von einzelnen Auftragsdüsen kein Material aufgetragen wird. Die Auftragsbahn erstreckt sich dabei quer zur Längserstreckung der Reihe, in der die Auftragsdüsen angeordnet sind, so dass diese beim Abfahren der Auftragsbahn nebeneinander angeordnete Linien überstreichen. Die Zahl der Auftragsdüsen und deren Abstand zueinander bestimmt dann die Breite des Auftragsstreifens. Der Applikator ist an einem Roboter montiert und wird von diesem entlang der Auftragsbahn bewegt. Zur Steuerung der Bewegung weist der Roboter eine Robotersteuereinrichtung auf, welche den Roboter so ansteuert, dass der Applikator mit vorbestimmten Geschwindigkeiten entlang der vorbestimmten Auftragsbahn bewegt wird. Auch eine Ausrichtung des Applikators bezüglich des Werkstücks, welche sich ebenso wie die Geschwindigkeit entlang der Auftragsbahn ändern kann, kann mittels der Robotersteuereinrichtung gesteuert werden. Jeder Auftragsdüse ist ein Ventil zugeordnet, so dass das viskose Material durch Öffnen und Schließen der Ventile in einem durch den Anwender vorbestimmten Auftragsmuster innerhalb des Auftragsstreifens auf das Werkstück aufgetragen wird. Der Auftrag von komplizierten Mustern erfordert aber eine hohe Rechenleistung, insbesondere wenn das Material mit hoher Auflösung aufgetragen werden soll, welche von der Robotersteuereinrichtung meist nicht zur Verfügung gestellt werden kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein Materialauftrag mit höherer Auflösung möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß ist der Auftragsstreifen in eine Vielzahl von ersten und zweiten Teilbereichen unterteilt, wobei die ersten Teilbereiche dadurch definiert sind, dass in ihnen ein Materialauftrag erfolgen soll, während die zweiten Teilbereiche so definiert sind, dass in ihnen kein Materialauftrag erfolgen soll. Die Unterteilung des Auftragsstreifens in erste und zweite Teilbereiche wird vor Beginn des Materialauftrags festgelegt, so dass eine Vielzahl von Werkstücken mit identischen Auftragsmustern versehen werden kann, indem die hinterlegten Daten stets wiederverwendet werden. Jede der Auftragsdüsen überstreicht dabei in einer in Längsrichtung der Auftragsbahn verlaufenden Linie hintereinander angeordnete erste und/oder zweite Teilbereiche. Die Unterteilung des Auftragsstreifens in Teilbereiche und deren Definition als erste bzw. zweite Teilbereiche kann dabei manuell erfolgen oder aber durch Hochladen eines Bilds des gewünschten Auftragsmusters. Ein solches Bild setzt sich in der Regel aus Pixeln zusammen, wobei die ersten und die zweiten Teilbereiche dann jeweils die Größe eines Pixels oder mehrerer zusammenhängender Pixel haben können.
Dabei wird bevorzugt, dass alle ersten und zweiten Teilbereiche gleich groß sind. Es ist jedoch auch möglich, dass die Größe der ersten und/oder zweiten Teilbereiche insbesondere in Längsrichtung der Auftragsbahn variierbar ist. Erfindungsgemäß wird jede der Auftragsdüsen durch Ansteuerung der Ventile mittels einer Ventilsteuereinrichtung freigegeben, wenn die betreffende Auftragsdüse über einem der ersten Teilbereiche angeordnet ist, und verschlossen gehalten, wenn die betreffende Auftragsdüse über einem der zweiten Teilbereiche angeordnet ist, so dass der Materialauftrag nur in den ersten Teilbereichen erfolgt.
Die Ansteuerung der Ventile durch die Ventilsteuereinrichtung kann auf verschiedenen Weisen erfolgen. So ist es möglich, dass die Ventilsteuereinrichtung die Ventile zu vorgegebenen Öffnungszeitpunkten öffnet und zu vorgegebenen Schließzeitpunkten schließt, wobei die Zeitpunkte beispielsweise ausgehend vom Beginn des Materialauftrags bzw. dem Beginn des Abfahrens der Auftragsbahn berechnet werden. Die vorgegebenen Öffnungs- und Schließzeitpunkte sind dabei zweckmäßig in einem Datenspeicher gespeichert, auf den die Ventilsteuereinrichtung zugreift oder der in die Ventilsteuereinrichtung integriert ist. Alternativ oder ergänzend hierzu ist es aber auch möglich, dass von der Robotersteuereinrichtung Positions- und/oder Bewegungsdaten des Applikators bezüglich des Werkstücks an die Ventilsteuereinrichtung übermittelt werden und dass die Ventilsteuereinrichtung die Ventile in Abhängigkeit von den Positions- und /oder Bewegungsdaten öffnet und schließt. Auf diese Weise können auch Abweichungen der Ist-Roboterbewegung von der Soll-Roboterbewegung ausgeglichen werden. Auch die vorgegebenen Öffnungs- und Schließzeitpunkte können durch diese Methode einer Korrektur unterzogen werden.
Die von der Robotersteuereinrichtung an die Ventilsteuereinrichtung übermittelten Positions- und/oder Bewegungsdaten umfassen zweckmäßig den Startzeitpunkt der Bewegung des Applikators entlang der Auftragsbahn und die Geschwindigkeit des Applikators bei der Bewegung entlang der Auftragsbahn sowie bevorzugt auch den Endzeitpunkt der Bewegung des Applikators entlang der Auftragsbahn, vorzugsweise aber keine weiteren Daten, so dass der Rechenaufwand möglichst gering gehalten wird. Die Geschwindigkeit des Applikators kann dabei kontinuierlich oder in diskreten Zeitabständen übermittelt werden. Zudem wird bevorzugt, dass der Applikator stets so ausgerichtet wird, dass die Reihe der Auftragsdüsen nicht nur quer, sondern senkrecht zur Auftragsbahn ausgerichtet ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

1 einen Touchscreen einer Ventilsteuereinrichtung.

Auf dem in der Zeichnung dargestellten Touchscreen 10 einer Ventilsteuereinrichtung, welche Teil einer nicht näher dargestellten Auftragsvorrichtung zum Auftragen eines viskosen Materials auf Werkstücke ist, ist schematisch ein Applikator 12 dargestellt, der fünf in einer Reihe angeordnete Auftragsdüsen 14 aufweist, wobei jeder Auftragsdüse 14 ein als Nadelventil ausgebildetes Ventil 16 zugeordnet ist, mit dem die Auftragsdüse 14 an einem Ventilsitz verschlossen und freigegeben werden kann. Die Ventile 16 sind auf dem Touchscreen 10 durch fünf Bedienfelder 18 angedeutet. Unten auf dem Touchscreen 10 ist ein Auftragsstreifen 20 schematisiert dargestellt, der sich in der Realität entlang einer Auftragsbahn auf der Oberfläche eines zu beschichtenden Werkstücks erstreckt, entlang der der Applikator 12 im Abstand zum Werkstück an diesem entlang bewegt wird. Zu diesem Zweck weist die Auftragsvorrichtung einen Roboter auf, an dem der Applikator montiert ist, und der von einer Robotersteuereinrichtung gesteuert wird. Der Auftragsstreifen 20 ist in eine Vielzahl von gleich großen Teilbereichen 22, 24 unterteilt, welche jeweils quadratisch sind und in sich fünf parallel zueinander in Längserstreckung der Auftragsbahn erstreckenden Linien 26 angeordnet sind. Jeder der Linien 26 ist dabei eine der Auftragsdüsen 14 zugeordnet, die die betreffende Linie 26 überstreicht, wenn die Auftragsdüse 14 entlang der Auftragsbahn bewegt wird. Dabei ist zu bemerken, dass der Auftragsstreifen 20 in der schematischen Darstellung von 1 sich entsprechend einer schnurgeraden Auftragsbahn geradlinig erstreckt. In der Praxis ist eine ausschließlich gerade Erstreckung des Auftragsstreifens 20 aber eher selten. Dieser weist oft einen kurvenreichen Verlauf auf, wobei die Robotersteuereinrichtung den Roboter so steuert, dass sich die Reihe der Auftragsdüsen 14 stets quer zur Auftragsbahn und vorzugsweise senkrecht zu ihr erstreckt.
Die Teilbereiche 22, 24 unterteilen sich in erste Teilbereiche 22 und zweite Teilbereiche 24. Erstere sind in 1 schwarz dargestellt, während letztere weiß dargestellt sind. Die Teilbereiche 22, 24 definieren ein Auftragsmuster 28 für viskoses Material auf das Werkstück, im vorliegenden Ausführungsbeispiel für einen Dichtstoff. Der Dichtstoff soll im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine sich in das Werkstück erstreckende Schraube ringsum abdichten, den Schraubenkopf aber freilassen. Dementsprechend weist das Auftragsmuster 28 einen zentralen Bereich 30 auf, der aus zweiten Teilbereichen 24 gebildet wird, und der von einem äußeren Bereich 32 aus ersten Teilbereichen 22 rings umrandet wird. Überstreicht eine der Auftragsdüsen 14 einen der ersten Teilbereiche 22, so steuert die Ventilsteuereinrichtung das ihr zugeordnete Ventil 16 so an, dass die Auftragsdüse freigegeben wird und Material im betreffenden ersten Teilbereich 22 aufgetragen wird. Überstreicht eine Auftragsdüse 14 einen der zweiten Teilbereiche 24, so wird das zugehörige Ventil von der Ventilsteuereinrichtung derart angesteuert, dass es die Auftragsdüse 14 verschlossen hält, so dass im betreffenden zweiten Teilbereich 24 kein Material aufgetragen wird.
Das Auftragsmuster 28, von dem in 1 schematisch nur ein Anfangsabschnitt dargestellt ist, der sich entlang der Auftragsbahn mit oder ohne Abstände wiederholen kann, wird vor Beginn des Materialauftrags auf das Werkstück vorgegeben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt dies manuell, indem für jeden der Teilbereiche 22, 24 manuell eingegeben wird, ob er ein erster Teilbereich 22 oder ein zweiter Teilbereich 24 ist. Hierzu ist auf dem Touchscreen 10 unterhalb der Darstellung des Auftragsstreifens 20 eine Eingabereihe 34 angeordnet, die sich parallel zu den Linien 26 erstreckt und aus Eingabebereichen 36 zusammengesetzt ist, die gleich groß sind wie die Teilbereiche 22, 24. Wird einer der Eingabebereiche 36 zur Eingabe ausgewählt, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Eingabebereich 36 ganz links, so kann in den Bedienfeldern 18 der Ventile 16 für die im gleichen Abstand zum linken Ende des Auftragsstreifens 20 angeordneten Teilbereichen 22, 24 ausgewählt werden, ob es sich um erste Teilbereiche 22 oder zweite Teilbereiche 24 handeln soll. Vorliegend werden durch Drücken der Bedienfelder 18 für die Ventile 16 mit den Nummern 2 bis 4, also den mittleren Ventilen 16, die mittleren drei Teilbereiche als erste Teilbereiche 22 definiert, während die äußeren beiden Teilbereiche als zweite Teilbereiche 24 definiert werden. Ist die Eingabe abgeschlossen, so wird die ausgewählte Unterteilung des Auftragsstreifens 20 in erste Teilbereiche 22 und zweite Teilbereiche 24 in einem Datenspeicher gespeichert und später dann beim Auftrag vom Datenspeicher an die Ventilsteuereinrichtung übermittelt. Diese steuert die Ventile 16 entsprechend an, so dass das viskose Material in dem vorgegebenen Auftragsmuster 28 auf das Werkstück aufgetragen wird. Ergänzend übermittelt die Robotersteuereinrichtung Bewegungs- und Positionsdaten des Applikators 12 an die Ventilsteuereinrichtung, so dass diese stets aktuelle Daten betreffend die Position des Applikators 12 in Bezug zum Werkstück zur Verfügung hat, welche in die Ansteuerung der Ventile 16 mit einfließen.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von viskosem Material auf ein Werkstück mittels eines eine Anzahl in einer Reihe angeordneter Auftragsdüsen 14 und eine der Anzahl der Auftragsdüsen 14 entsprechende Anzahl Ventile 16 aufweisenden Applikators 12, wobei jeder Auftragsdüse 14 ein Ventil 16 zugeordnet ist, um die betreffende Auftragsdüse 14 wahlweise zu verschließen oder für einen Materialauftrag freizugeben, wobei der Applikator 12 mittels eines von einer Robotersteuereinrichtung gesteuerten Roboters entlang einer vorbestimmten, quer zur Erstreckung der Reihe verlaufenden Auftragsbahn im Abstand zu einer Oberfläche des Werkstücks bewegt wird und dabei einen Auftragsstreifen 20 der Oberfläche überstreicht, und wobei während der Bewegung des Applikators 12 entlang der Auftragsbahn das viskose Material durch Öffnen und Schließen der Ventile 16 in einem vorbestimmten Auftragsmuster 28 innerhalb des Auftragsstreifens 20 auf das Werkstück aufgetragen wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Auftragsstreifen 20 in eine Vielzahl von ersten und zweiten Teilbereichen 22, 24 unterteilt ist und dass jede der Auftragsdüsen 14 durch Ansteuerung der Ventile 16 mittels einer Ventilsteuereinrichtung freigegeben wird, wenn die betreffende Auftragsdüse 14 über einem der ersten Teilbereiche 22 angeordnet ist, und verschlossen gehalten wird, wenn die betreffende Auftragsdüse 14 über einem der zweiten Teilbereiche 24 angeordnet ist.

Claims

Verfahren zum Auftragen von viskosem Material auf ein Werkstück mittels eines eine Anzahl in einer Reihe angeordneter Auftragsdüsen (14) und eine der Anzahl der Auftragsdüsen (14) entsprechende Anzahl Ventile (16) aufweisenden Applikators (12), wobei jeder Auftragsdüse (14) ein Ventil (16) zugeordnet ist, um die betreffende Auftragsdüse (14) wahlweise zu verschließen oder für einen Materialauftrag freizugeben, wobei der Applikator (12) mittels eines von einer Robotersteuereinrichtung gesteuerten Roboters entlang einer vorbestimmten, quer zur Erstreckung der Reihe verlaufenden Auftragsbahn im Abstand zu einer Oberfläche des Werkstücks bewegt wird und dabei einen Auftragsstreifen (20) der Oberfläche überstreicht, und wobei während der Bewegung des Applikators (12) entlang der Auftragsbahn das viskose Material durch Öffnen und Schließen der Ventile (16) in einem vorbestimmten Auftragsmuster (28) innerhalb des Auftragsstreifens (20) auf das Werkstück aufgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftragsstreifen (20) in eine Vielzahl von ersten und zweiten Teilbereichen (22, 24) unterteilt ist und dass jede der Auftragsdüsen (14) durch Ansteuerung der Ventile (16) mittels einer Ventilsteuereinrichtung freigegeben wird, wenn die betreffende Auftragsdüse (14) über einem der ersten Teilbereiche (22) angeordnet ist, und verschlossen gehalten wird, wenn die betreffende Auftragsdüse (14) über einem der zweiten Teilbereiche (24) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle ersten und zweiten Teilbereiche (22, 24) gleich groß sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der ersten und/oder der zweiten Teilbereiche (22, 24) insbesondere in Längsrichtung der Auftragsbahn variierbar ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsteuereinrichtung die Ventile (16) zu vorgegebenen Öffnungszeitpunkten öffnet und zu vorgegebenen Schließzeitpunkten schließt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebenen Öffnungs- und Schließzeitpunkte in einem Datenspeicher gespeichert sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Robotersteuereinrichtung Positions- und/oder Bewegungsdaten des Applikators (12) bezüglich des Werkstücks an die Ventilsteuereinrichtung übermittelt werden und dass die Ventilsteuereinrichtung die Ventile (16) in Abhängigkeit von den Positions- und/oder Bewegungsdaten öffnet und schließt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Robotersteuereinrichtung an die Ventilsteuereinrichtung übermittelten Positions- und/oder Bewegungsdaten den Startzeitpunkt der Bewegung des Applikators (12) entlang der Auftragsbahn und die Geschwindigkeit des Applikators (12) bei der Bewegung entlang der Auftragsbahn umfassen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Robotersteuereinrichtung an die Ventilsteuereinrichtung übermittelten Positions- und/oder Bewegungsdaten den Endzeitpunkt der Bewegung des Applikators (12) entlang der Auftragsbahn umfassen.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Applikators (12) kontinuierlich oder in diskreten Zeitabständen übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Robotersteuereinrichtung an die Ventilsteuereinrichtung übermittelten Positions- und/oder Bewegungsdaten keine weiteren Daten umfassen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Auftragsbahn senkrecht zur Erstreckung der Reihe erstreckt.