DE10230021C1 - Verfahren zum Reinigen eines Bauteils und geeignete Reinigungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Das Verfahren dient zum Reinigen mindestens einer Fläche (12) eines Bauteils (10) unter Einsatz einer Reinigungsvorrichtung (14), wobei die Bauteilfläche (12) mittels eines von einer Positioniereinrichtung (16) bewegbaren Reinigungskopfes (18) gereinigt wird unter Ausbildung einer Anpresskraft des Reinigungskopfes (18) auf das Bauteil (10). Hierbei ist vorgesehen, dass die Positioniereinrichtung (16) ein Grobpositioniersystem (20) und ein Feinpositioniersystem (22) aufweist, wobei der Reinigungskopf (18) mittels des Feinpositioniersystems (22) in mindestens einer Bewegungsrichtung (24, 26, 28, 30, 32, 34) kraftgesteuert bewegt wird. Ferner ist eine entsprechende Reinigungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen mindestens einer Fläche eines Bauteils unter Einsatz einer Reinigungs­ vorrichtung, wobei die Bauteilfläche mittels eines von einer Positioniereinrichtung bewegbaren Reinigungskopfes gereinigt wird unter Ausbildung einer Anpresskraft des Reinigungskopfes auf das Bauteil, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Fer­ ner bezieht sich die Erfindung auf eine Reinigungsvorrich­ tung, die zum Reinigen mindestens einer Fläche eines Bauteils dient und einen mittels einer Positioniereinrichtung bewegba­ ren Reinigungskopf aufweist, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Verfahren und Reinigungsvorrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt. Die DE 42 21 026 A1 offenbart einen Reini­ gungsroboter für eine Druckmaschine. Aus der EP 0 642 318 B1 ist eine Vorrichtung zum Reinigen von Fenstern bekannt, die hierzu eine Robotersteuerungseinrichtung mit einer Sensor­ funktion zur Objektgeometrieerfassung aufweist. Diese bekann­ ten Reinigungssysteme sind nachteilig, da lediglich unter verhältnismäßig großem Aufwand eine unerwünscht starke Kolli­ sion mit dem zu reinigenden Bauteil vermieden werden kann. Dabei ist es grundsätzlich möglich, die jeweilige vollständi­ ge Bauteilgeometrie genau zu ermitteln und datenmäßig an eine zugehörige Steuereinheit zu übertragen. Ferner kann mittels geeigneter Sensormittel, jedoch unter entsprechend großem ap­ parativen und regelungstechnischen Aufwand, eine Beschädigung des Bauteils durch die Reinigungsvorrichtung während des Rei­ nigungsvorgangs praktisch ausgeschlossen werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine geeigne­ te Reinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art vorzu­ schlagen, die eine relativ einfach steuerbare und korrekt durchführbare, automatisierte Reinigung eines Bauteils erlau­ ben.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Positioniereinrichtung ein Grobpositioniersystem und ein Feinpositioniersystem auf­ weist, wobei der Reinigungskopf mittels des Feinpositionier­ systems in mindestens einer Bewegungsrichtung kraftgesteuert bewegt wird.

Aufgrund der kraftgesteuerten Bewegung des Reinigungskopfes ist es möglich, die Anpresskraft mittels des Feinpositionier­ systems hinsichtlich ihres Maximalwerts zu begrenzen und da­ mit definiert vorzugeben. Dadurch wird einerseits das Auftre­ ten unerwünscht großer Anpress- beziehungsweise Kollisions­ kräfte zwischen dem Reinigungskopf und dem Bauteil vermieden und andererseits ermöglicht, auch ohne Sensoren und/oder ohne eine vollständige Bauteilgeometrieerfassung, das heißt ledig­ lich bei Kenntnis der allgemeinen beziehungsweise ungefähren Bauteilkontur, eine korrekte Reinigung des Bauteils durchzu­ führen, da die Reinigungsvorrichtung an die zu erwartende Bauteiltoleranz angepasst ist. Somit müssen auch Ungenauig­ keiten hinsichtlich einer jeweiligen Bauteilpositionierung nicht erfasst werden, insbesondere vor Beginn des Reinigungs­ vorgangs, da selbige aufgrund eines federelementartigen An­ passungsverhaltens des Feinpositioniersystems infolge der kraftgesteuerten Bewegung bis zu vorgebbaren Toleranzen kom­ pensiert werden. Somit kann der Reinigungskopf entlang we­ nigstens einer Bewegungsachse mittels des Feinpositioniersys­ tems innerhalb eines vorgebbaren und somit begrenzten Tole­ ranzfensters bewegt werden. Dabei kann die Bewegung des mit dem Bauteil in Berührungskontakt stehenden Reinigungskopfes mittels des Feinpositioniersystems unter Ausnutzung der oben genannten Vorteile alleine oder mittels gleichzeitiger Betä­ tigung des Grobpositioniersystems und des Feinpositioniersys­ tems erfolgen.

Mit Vorteil ist die Anpresskraft zur Reinigungsoptimierung variabel und insbesondere stufenlos einstellbar. Hierdurch kann die Anpresskraft in Abhängigkeit einer veränderlich gro­ ßen, aktiven Kontaktfläche des Reinigungskopfes und/oder in Abhängigkeit eines Bauteilparameters vorgegeben werden. Somit ist es möglich, einen bauteilangepassten und reinigungsopti­ mierenden Anpresskraftwert mittels der Reinigungsvorrichtung zu erzeugen, wobei gegebenenfalls auch in Abhängigkeit der jeweiligen Bewegungsrichtung unterschiedlich große Anpress­ kraftwerte während eines Reinigungsvorgangs gewählt werden können.

Die Änderung der Anpresskraft am Feinpositioniersystem kann automatisiert oder manuell vor und/oder während des Reini­ gungsvorgangs erfolgen. Eine automatisierte Änderung der An­ presskraft ist beispielsweise mittels einer vorprogrammierten Steuerungseinrichtung möglich. Die Reinigungsvorrichtung ist somit durch eine besonders hohe Flexibilität in Bezug auf den Hauptparameter "Reinigungskraft" gekennzeichnet, wobei gleichzeitig bei relativ geringem Steuerungsaufwand eine be­ triebssichere Reinigung des Bauteils gewährleistet ist. Dabei kann der Reinigungskopf manuell mittels eines Manipulators als Positioniereinrichtung oder auch automatisiert mittels eines Roboters als Positioniereinrichtung bewegt werden. Ein Manipulator (von einer Bedienperson gesteuerter Teleoperator) erlaubt eine besonders handhabungsfreundliche und - im Ver­ gleich zu einer direkt, das heißt unmittelbar manuell durch­ geführten Abwischbewegung - ergonomisch günstige Reinigung des Bauteils.

Zur Lösung der Aufgabe wird ferner eine Reinigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 vorgeschlagen. Die erfin­ dungsgemäße Reinigungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Positioniereinrichtung ein Grobpositioniersystem und ein Feinpositioniersystem aufweist, wobei die Bewegung des Reinigungskopfes mittels des Feinpositioniersystems wenigs­ tens in einer Bewegungsrichtung kraftgesteuert ist. Mittels einer derartigen Reinigungsvorrichtung lassen sich die in Be­ zug auf das Verfahren vorerwähnten Vorteile erzielen. Ferner ist ein kraftsteuerndes Feinpositioniersystem konstruktions­ technisch verhältnismäßig einfach realisierbar. Dies gilt insbesondere bei Ausbildung des Feinpositioniersystems als maximalkraftbegrenzte Funktionseinheit. Hierzu kann das Fein­ positioniersystem für mindestens eine und vorzugsweise alle bauteilkollisionsrelevanten Bewegungsrichtungen des Reini­ gungskopfes ein jeweils zugeordnetes Feinpositionierelement aufweisen zur bewegungsrichtungsspezifischen Vorgabe der An­ presskraft. Vorzugsweise enthält das Feinpositionierelement einen teleskopartigen Verstellmechanismus, so dass der Reini­ gungskopf mittels des Feinpositioniersystems entlang mindes­ tens einer Bewegungsachse innerhalb eines vorgegebenen Tole­ ranzfensters verschiebbar ist. Dabei ist das Toleranzfenster durch den maximalen Verstellweg des Feinpositioniersystems und/oder durch die Geometrie des Reinigungskopfes definiert. Das Feinpositionierelement ist hinsichtlich seiner maximalen Verstellkraft unter Ausbildung der Anpresskraft insbesondere stufenlos variabel einstellbar, beispielsweise mittels einer pneumatischen oder hydraulischen Betätigungseinheit. Derarti­ ge Betätigungseinheiten erlauben eine steuerungs- beziehungs­ weise regelungstechnisch verhältnismäßig einfache und schnel­ le Einstellung einer oder gegebenenfalls mehrerer, unter­ schiedlicher Anpresskräfte.

Mit Vorteil ist der Reinigungskopf mittels des Feinpositio­ niersystems entlang drei zueinander im Wesentlichen orthogo­ nal stehender Bewegungsachsen lageverstellbar. Zusätzlich ist der Reinigungskopf vorzugsweise um mindestens eine Drehachse drehbewegbar. Dabei kann die Drehbewegung zum Beispiel mit­ tels des Grobpositioniersystems insbesondere in Form eines Roboterarms erfolgen. Ein derart komplex bewegbarer Reini­ gungskopf erlaubt eine automatisierte und hinreichend genau reproduzierbare Reinigung auch von geometrisch unterschied­ lich gestalteten Bauteilen, gegebenenfalls mit geeigneten Wischbewegungen. Bei vorliegenden Kollisionsmöglichkeiten mit dem Bauteil aufgrund einer Drehwischbewegung des Reinigungs­ kopfes kann selbige auch mittels eines entsprechend kraft­ steuernden Feinpositionierelements erzeugt werden, so dass auch bei einer Drehwischbewegung eine maximale Obergrenze der Anpresskraft beziehungsweise der Kollisionskraft nicht über­ schritten werden kann. Der Reinigungskopf kann somit für min­ destens eine und vorzugsweise alle bauteilkontaktrelevanten Bewegungsrichtungen eine entsprechende Reinigungsanschlagflä­ che aufweisen, der ein jeweiliges Feinpositionierelement zu­ geordnet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Reinigungs­ kopf austauschbar am Feinpositioniersystem befestigt, bei­ spielsweise mittels eines Bajonettverschlusssystems. Hier­ durch wird ein schneller Reinigungskopfwechsel, insbesondere bei einem verschmutzten Reinigungskopf, und eine - in Bezug auf den Einsatz von unterschiedlich ausgebildeten Reinigungs­ köpfen - flexiblere Bauteilreinigung ermöglicht.

Die Reinigungsvorrichtung kann als Manipulatoreinrichtung o­ der zur automatisierten Reinigung als Robotereinrichtung aus­ gebildet sein. Bei einer Robotereinrichtung ist die Grobposi­ tioniereinrichtung vorzugsweise mit einem bewegbaren Roboter­ arm versehen, an dessen freien Ende das Feinpositioniersystem befestigt ist, das den Reinigungskopf trägt. Zur wenigstens teilweise automatisierten Positionierung des Reinigungskopfes und Reinigung des Bauteils ist die Reinigungsvorrichtung vor­ zugsweise mit einer programmierbaren Steuereinrichtung und/oder Regelungseinrichtung versehen.

Der Reinigungskopf weist mit Vorteil eine sich dreidimensio­ nal erstreckende Reinigungsfläche auf. Dabei kann er mindes­ tens eine Anschlagschulter enthalten, die mit ihrer Reini­ gungsanschlagfläche frontal an eine Bauteilkante bewegbar ist unter Ausbildung der Anpresskraft. Besonders vorteilhaft ist die Reinigungsfläche im Wesentlichen U- oder L-förmig ausge­ bildet. Ferner kann die Reinigungsfläche mindestens eine mit einer Bauteilfläche in Berührungskontakt bringbare Hinter­ schneidung aufweisen. Somit können mittels des Reinigungskop­ fes vorderseitig liegende Bauteilflächen sowie hinterseitig liegende Bauteilflächen, wie zum Beispiel ein Umbugbereich einer Fahrzeugtür, in einem einzigen Wischvorgang betriebssi­ cher und schnell gereinigt werden.

Der Reinigungskopf ist an seiner Bauteilkontaktseite vorzugs­ weise mit mindestens einem austauschbaren Reinigungselement versehen, wobei das Reinigungselement ein Schwamm und/oder ein Borstenelement und/oder ein Tuch und insbesondere ein Mikrofasertuch sein kann. Die Bestimmung eines geeigneten Reinigungselements kann in Abhängigkeit der jeweils zu erfül­ lenden Reinigungsaufgabe erfolgen, so dass die Reinigungsvor­ richtung flexibel zur Lösung unterschiedlichster Reinigungs­ probleme heranziehbar ist. Das Anbringen des Reinigungsele­ ments am Reinigungskopf kann dabei automatisiert oder auch manuell erfolgen.

Mit Vorteil weist die Reinigungsvorrichtung einen Speicher auf zur Zwischenlagerung mindestens eines Reinigungskopfes und/oder mindestens eines Reinigungselements. Ferner kann sie eine Reinigungskopf- und/oder Reinigungselement- Behandlungseinrichtung aufweisen. Eine derartige Behand­ lungseinrichtung kann beispielsweise dazu dienen, den Reini­ gungskopf und/oder das Reinigungselement zu säubern und gege­ benenfalls zur Durchführung einer Bauteilnassreinigung vorher zusätzlich mit einer Reinigungsflüssigkeit zu benetzen.

Das zu reinigende Bauteil kann zum Beispiel ein Fahrzeug- Karosseriebauteil sein mit mindestens einer hinsichtlich der aufzubringenden Anpresskraft definiert zu reinigenden Fläche. Beispielsweise können in Rahmenaußenbereichen, das heißt in Bereichen sogenannter "A-, B- oder C-Säulen", mit Lackfolien zu versehende und zuvor lackierte Fahrzeugtüren vor der Lack­ folienapplikation mittels der Reinigungsvorrichtung betriebs­ günstig gereinigt werden. Ferner lassen sich Dichtungssitz­ flächen von Karosseriebauteilen vor Aufbringen eines entspre­ chenden Dichtbandes oder auch Klebeflächen vorbereitend mit­ tels der Reinigungsvorrichtung effektiv reinigen, wobei auf­ grund der flexiblen Ausgestaltbarkeit der Reinigungsvorrich­ tung und insbesondere des Reinigungskopfes praktisch keine Beschränkungen in Bezug auf die reinigbare Bauteilgeometrie vorliegen. Eine als Roboter ausgebildete Reinigungsvorrich­ tung kann vorteilhaft mit weiteren Bearbeitungs- beziehungs­ weise Montagevorrichtungen einer Produktionsanlage kombiniert werden oder nach Anbringen eines geeigneten Bearbeitungskop­ fes auch zur Durchführung eines anderen, reinigungsfremden Bearbeitungsschritts herangezogen werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschrei­ bung.

Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Perspektivdarstellung einer erfin­ dungsgemäßen Reinigungsvorrichtung und eines zu rei­ nigenden Bauteils;

Fig. 2 eine schematische Perspektivdarstellung eine Details der Reinigungsvorrichtung der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 eine schematische Perspektivdarstellung eines teil­ weise mit einem Reinigungselement versehenen Reini­ gungskopfes der Reinigungsvorrichtung der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 eine schematische Perspektivdarstellung des mit dem Reinigungselement versehenen Reinigungskopfes der Fig. 3 in Anlagekontakt mit dem Bauteil und

Fig. 5 eine weitere Perspektivdarstellung des mit dem Reini­ gungselement versehenen Reinigungskopfes in Anlage­ kontakt mit dem Bauteil.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung eine Reinigungsvorrichtung 14 zum Reinigen einer Fläche 12 eines Bauteils 10. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Bau­ teil 10 ein Fahrzeug-Karosseriebauteil in Form einer Fahr­ zeugtür, deren zu reinigenden Flächen 12 durch den Fenster­ rahmen gebildet werden. Insbesondere sollen mittels der Rei­ nigungsvorrichtung 14 die Außenfläche auf der Vorderseite der sogenannten "A- und B-Säulen" beziehungsweise "B- und C- Säulen" einer Fahrzeugtür sowie die sich hieran anschließen­ den Umbugbereiche, die auf der Rückseite der Fahrzeugtür lie­ gen, gereinigt beziehungsweise entstaubt werden. Der Reini­ gungsvorgang dieser Bereiche einer Fahrzeugtür kann zum Bei­ spiel eine Bauteilvorbereitung zu einer anschließenden Lack­ folienapplikation darstellen. Zur Bauteilreinigung weist die Reinigungsvorrichtung 14 einen mittels einer Positionierein­ richtung 16 bewegbaren Reinigungskopf 18 auf, der mit dem Bauteil 10 beziehungsweise mit dessen zu reinigenden Flächen 12 in Reinigungskontakt zu bringen ist unter Ausbildung einer in der Regel die Reinigungswirkung beeinflussenden Anpress­ kraft.

Die Positioniereinrichtung 16, die Teil eines Roboters 36 be­ ziehungsweise Industrieroboters ist, enthält ein Grobpositio­ niersystem 20 und ein Feinpositioniersystem 22. Das Grobposi­ tioniersystem 20 ist als automatisiert bewegbarer Roboterarm 46 mit sechs automatisiert bewegbaren Achsen ausgebildet, an dessen freien Ende das Feinpositioniersystem 22 befestigt ist, das den Reinigungskopf 18 trägt. Der Reinigungskopf 18 ist beispielsweise mittels eines Bajonettverschlusssystems (nicht in den Figuren dargestellt) austauschbar am Feinposi­ tioniersystem 22 befestigt. Das Grobpositioniersystem 20 dient zur räumlichen Grobpositionierung des Reinigungskopfes 18 in Bezug auf das Bauteil 10, wobei der Reinigungskopf 18 in der Regel noch nicht mit dem Bauteil 10 in Berührungskon­ takt gebracht wird. Zur Herstellung eines für den Reinigungs­ vorgang erwünschten Berührungskontakts kann nun eine sich an die Grobpositionierung des Roboterarms 46 anschließende Bewe­ gung des Reinigungskopfes 18 mittels des Feinpositioniersys­ tems 22 relativ zum Roboterarm 46 erfolgen. Diese Bewegung im Rahmen einer Feinpositionierung des Reinigungskopfes 18 er­ folgt in mindestens einer möglichen Bewegungsrichtung 24, 26, 28, 30, 32, 34 kraftgesteuert. Beim vorliegenden Ausführungs­ beispiel sind Bewegungen des Reinigungskopfes 18 entlang der Bewegungsachsen in "+/-" Richtung gemäß den Doppelpfeilen 24, 26, 28 mittels des Feinpositioniersystems 22 kraftgesteuert, während die Bewegungen um die Drehachsen gemäß den Doppel­ pfeilen 30, 32, 34 mittels des Grobpositioniersystems (Robo­ terarm 46) ausschließlich weggesteuert sind. Die drei Bewe­ gungsachsen 24, 26, 28 stehen im Wesentlichen orthogonal zu­ einander und sind in Fig. 1 in Bezug auf die gezeigte Be­ triebsposition des Roboterarms 46 perspektivisch dargestellt. Das Feinpositioniersystem 22 ist als maximalkraftbegrenzte Funktionseinheit ausgebildet, wobei es hierzu für die bau­ teilkollisionsrelevante Bewegungsrichtungen 24, 26, 28 des Reinigungskopfes 18 ein jeweils zugeordnetes Feinpositionier­ element 38, 40, 42 aufweist, so dass die sich jeweils zwi­ schen dem Reinigungskopf 18 und der Bauteilfläche 12 während des Reinigungsvorgangs einstellende Anpresskraft bewegungs­ richtungsspezifisch begrenzt ist.

Die Feinpositionierelemente 38, 40, 42 enthalten jeweils ei­ nen teleskopartigen Verstellmechanismus mit einem jeweils vorgegebenen Verstellweg. Der Reinigungskopf 18 ist mittels des Feinpositioniersystems 22 entlang der Bewegungsachsen 24, 26, 28 innerhalb eines definierten Toleranzfensters ver­ schiebbar. Das Toleranzfenster ist dabei durch einen jeweils an die Reinigungsaufgabe angepassten Verstellweg des Feinpo­ sitioniersystems 22 vorgegeben und hinsichtlich seiner Maxi­ malausdehnung begrenzt. Gegebenenfalls kann auch die Geomet­ rie des Reinigungskopfes 18 eine zusätzliche Verstellwegein­ schränkung des Reinigungskopfes 18 darstellen, nämlich für den Fall, dass der Reinigungskopf 18 mit einer weiter unten eingehender beschriebenen Anschlagfläche gegen das Bauteil 10 unter Ausbildung der Anpresskraft kollidiert, bevor der zuge­ hörige teleskopartige Verstellmechanismus auf eine maximal mögliche Verstellweglänge ausgefahren worden ist. Die Feinpo­ sitionierelemente 38, 40, 42 sind hinsichtlich ihrer maxima­ len Verstellkraft unter Ausbildung einer jeweils erwünschten Anpresskraft variabel einstellbar. Dabei können die Feinposi­ tionierelemente 38, 40, 42 eine pneumatische oder eine hyd­ raulische Betätigungseinheit aufweisen.

Die jeweils einen teleskopartigen Verstellmechanismus aufwei­ senden Feinpositionierelemente 38, 40, 42 sind jeweils als Zylinder-Kolben-System ausgebildet, wobei eine Kolbenbewegung gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel vorzugsweise mittels Druckluft erfolgt. Die Steuerung beziehungsweise Regelung des Luftdrucks kann dabei stufenlos mittels eines in Bezug auf die jeweilige Bewegungsrichtung zugehörigen Proportionalven­ tils erfolgen. Die Reinigungsvorrichtung 14 entsprechend Fig. 1 enthält fünf Proportionalventile 64, die mittels eines Steuerungs- oder Regelungssystems 66 betätigbar sind und eine kraftgesteuerte Bewegung des Reinigungskopfes 18 in den "+/-" Richtungen 26, 28 sowie in "+" Richtung 24 ermöglichen. Zur Erfüllung der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Reini­ gungsaufgabe ist eine kraftgesteuerte Bewegung in "-" Rich­ tung 24 nicht erforderlich (siehe insbesondere Fig. 2), kann jedoch ebenfalls auf entsprechende Weise realisiert werden.

Der Reinigungskopf 18 weist für mindestens eine bauteilkon­ taktrelevante Bewegungsrichtung, im vorliegenden Ausführungs­ beispiel für die Bewegungsrichtung 28, zwei voneinander beabstandete und gegenüberliegende Reinigungsanschlagflächen 44 auf, wobei das Feinpositionierelement 42 diesen Reini­ gungsanschlagflächen 44 funktionell zugeordnet ist. Ferner ist die Reinigungsvorrichtung 14 mit einer programmierbaren Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung versehen zur we­ nigstens teilweise automatisierten Positionierung des Reini­ gungskopfes 18 und zur entsprechenden Durchführung des ei­ gentlichen Reinigungsvorgangs am Bauteil 10.

Der Reinigungskopf 18 enthält eine Trägerstruktur 60, an wel­ cher ein Schaumstoffelement 62 befestigt ist, welches ein austauschbares Reinigungselement 56 in Form eines Mikrofaser­ tuches trägt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 bis 5 ist der Reinigungskopf 18 mit einer sich dreidimensional erstreckenden Reinigungsfläche 48 versehen. Dabei weist er zwei voneinander beabstandete und gegenüber­ liegende Anschlagschultern 50 auf, die mit ihrer jeweiligen Reinigungsanschlagfläche 44 frontal an eine entsprechende Bauteilkante 52 bewegbar sind unter Ausbildung der Anpress­ kraft. Die Reinigungsfläche 48 ist hierzu im Wesentlichen U- förmig ausgebildet und enthält pro Anschlagschulter 50 eine mit einer Bauteilfläche 12 in Berührungskontakt bringbare Hinterschneidung 54. In Abhängigkeit der Reinigungsaufgabe kann der Reinigungskopf 18 gegebenenfalls mit einem zusätzli­ chen Saug- und/oder Blassystem (nicht in den Figuren darge­ stellt) versehen sein, beispielsweise mit Druckluft als Be­ triebsmedium.

Die Reinigungsvorrichtung 14 kann einen als Wechselmagazin ausgebildeten Speicher (nicht in den Figuren dargestellt) aufweisen zur Zwischenlagerung mindestens eines Reinigungs­ kopfes 18 und/oder eines Reinigungselements 56. Ferner kann eine Reinigungskopf- und/oder Reinigungselement- Behandlungseinrichtung vorgesehen sein, so dass sowohl die Reinigungskopfvorbereitung als auch der Reinigungsvorgang an sich automatisiert durchführbar sind.

Die Bewegung des mit dem Bauteil 10 in Berührungskontakt ste­ henden Reinigungskopfes 18 kann mittels des Feinpositionier­ systems 22 alleine oder bei Bedarf auch mittels gleichzeiti­ ger Betätigung des Grobpositioniersystems 20 und des Feinpo­ sitioniersystems 22 erfolgen. Zur Reinigungsoptimierung ist die Anpresskraft variabel einstellbar. Dabei kann die An­ presskraft in Abhängigkeit einer veränderlich großen, aktiven Kontaktfläche des Reinigungskopfes 18 und/oder in Abhängig­ keit eines Bauteilparameters vorgegeben werden. Hierbei wird unter "Kontaktfläche" derjenige Flächenanteil der Reinigungs­ fläche des Reinigungskopfes 18 verstanden, der unter Ausbil­ dung der Anpresskraft mit dem zu reinigenden Bauteil 10 in Berührungskontakt steht. Ein möglicher Bauteilparameter, wel­ cher zur Bestimmung eines erwünschten maximalen Anpresskraft­ werts berücksichtigt werden sollte, ist die Eigenstabilität beziehungsweise die Nachgiebigkeit des Bauteils 10 insbeson­ dere im Bereich der jeweils zu reinigenden Fläche 12, da hierdurch auch das Reinigungsergebnis beeinflusst werden kann. Somit kann es durchaus sinnvoll sein, auch in Abhängig­ keit eines gegebenenfalls unterschiedlich starken Verschmut­ zungsgrads an den Bauteilflächen 12, verschieden große An­ presswerte während eines Reinigungsvorgangs vorzugeben, wobei die Änderung der Anpresskraft am Feinpositioniersystem 22 au­ tomatisiert oder manuell vor und/oder während des Reinigungs­ vorgangs erfolgen kann.

Die Funktionsweise der Reinigungsvorrichtung 14 kann zum Bei­ spiel derart erfolgen, dass der an seinem freien Ende das Feinpositioniersystem 22 tragende Roboterarm 46 in einer Rei­ nigungskopfwechselstation automatisiert mit einem geeigneten Reinigungskopf 18 bestückt wird. Der Roboterarm 46 bewegt nun als Grobpositioniersystem 20 den Reinigungskopf 18 in eine Ausgangsposition, aus welcher der Reinigungskopf 18 mittels des Feinpositionierelements 38 in Bewegungsrichtung 24 kraft­ gesteuert bewegt und somit mit dem Bauteil 10 in Berührungs­ kontakt gebracht werden kann unter Ausbildung der Anpress­ kraft, wobei der erwünschte Anpresskraftwert zuvor dem Steue­ rungs- oder Regelungssystem 66 eingegeben wurde. Dabei wird das Feinpositionierelement 38 vorzugsweise nicht um die maxi­ mal mögliche Verfahrweglänge ausgefahren, so dass gegebenen­ falls ein selbständiges Nachstellen des Reinigungskopfes 18 in Bewegungsrichtung 24 um die verbleibende Restverfahrweg­ länge unter Gewährleistung eines permanenten Berührungskon­ takts mit dem Bauteil 10 möglich ist. Das Feinpositionierele­ ment 38 hat somit die Wirkung eines Federelements, jedoch oh­ ne Federkennlinie, da unabhängig vom Verstellweg stets eine praktisch konstante Anpresskraft erzeugt wird. Nachdem der Berührungskontakt zwischen dem Reinigungskopf 18 und dem Bau­ teil 10 hergestellt worden ist, wird der Reinigungskopf 18 gemäß Fig. 4 derart mittels des Feinpositionierelements 42 kraftgesteuert bewegt, bis er mit einer Reinigungsanschlag­ fläche 44 der entsprechenden Anschlagschulter 50 an eine zu reinigende Bauteilkante 52 (Umbugbereich der B-Säule) stößt unter Ausbildung der für das Feinpositionierelement 42 vorge­ gebenen Anpresskraft. Der Reinigungskopf 18 wird anschließend mittels des Feinpositionierelements 42 und/oder mittels des Roboterarms 46 entlang der B-Säule bewegt (siehe insbesondere Fig. 5), wobei sowohl die vorderseitige Kontaktfläche 12 als auch die Bauteilkante 52 (Umbugbereich) gleichzeitig gerei­ nigt werden. Gegebenenfalls können während des Reinigungsvor­ gangs auch zusätzliche Behandlungsschritte für den Reini­ gungskopf 18 vorgesehen sein. Entscheidend bei diesem Reini­ gungsvorgang ist, dass alle auftretenden Anpresskräfte mit­ tels eines jeweils zugehörigen Feinpositionierelements er­ zeugt werden und somit größenmäßig vorbestimmt sind.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Reinigungskopf 18 mittels des Feinpositioniersystems 22 pro Bewegungsrich­ tung 24, 26, 28 innerhalb eines Toleranzfensters von ca. +/- 25 mm bewegt werden. Auch wenn der Reinigungskopf mittels des Grobpositioniersystems 20 entlang einer an die Bauteilkontur angepassten, vorgegebenen Bahn bewegt wird, kann aufgrund des Feinpositioniersystems 22 auf eine relativ aufwendige Sensor­ technik zur geeigneten Positionierung des Reinigungskopfes 18 am Bauteil 10 unter Ausbildung einer Anpresskraft verzichtet werden.

Der weitere konstruktive Aufbau und die Funktionsweise der Reinigungsvorrichtung sind an sich bekannt, so dass diesbe­ züglich auf eine eingehendere Beschreibung verzichtet wird.

Claims (32)

1. Verfahren zum Reinigen mindestens einer Fläche (12) eines Bauteils (10) unter Einsatz einer Reinigungsvorrichtung (14), wobei die Bauteilfläche (12) mittels eines von ei­ ner Positioniereinrichtung (16) bewegbaren Reinigungskop­ fes (18) gereinigt wird unter Ausbildung einer Anpress­ kraft des Reinigungskopfes (18) auf das Bauteil (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (16) ein Grobpositionier­ system (20) und ein Feinpositioniersystem (22) aufweist, wobei der Reinigungskopf (18) mittels des Feinpositio­ niersystems (22) in mindestens einer Bewegungsrichtung (24, 26, 28, 30, 32, 34) kraftgesteuert bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresskraft mittels des Feinpositioniersystems (22) hinsichtlich ihres Maximalwerts begrenzt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungskopf (18) entlang wenigstens einer Be­ wegungsachse (24, 26, 28) mittels des Feinpositioniersys­ tems (22) innerhalb eines vorgebbaren Toleranzfensters bewegt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des mit dem Bauteil (10) in Berührungs­ kontakt stehenden Reinigungskopfes (18) mittels des Fein­ positioniersystems (22) alleine oder mittels gleichzeiti­ ger Betätigung des Grobpositioniersystems (20) und des Feinpositioniersystems (22) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigungsoptimierung die Anpresskraft variabel einstellbar ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresskraft in Abhängigkeit einer veränderlich großen, aktiven Kontaktfläche des Reinigungskopfes (18) und/oder in Abhängigkeit eines Bauteilparameters vorgege­ ben wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Anpresskraft am Feinpositioniersys­ tem (22) automatisiert oder manuell vor und/oder während des Reinigungsvorgangs erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungskopf (18) manuell mittels eines Mani­ pulators als Positioniereinrichtung (16) oder automati­ siert mittels eines Roboters (36) als Positioniereinrich­ tung (16) bewegt wird.

9. Reinigungsvorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reinigungsvorrichtung (14) zum Reinigen mindestens einer Fläche (12) eines Bauteils (10) dient und einen mittels einer Positioniereinrichtung (16) bewegbaren Rei­ nigungskopf (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (16) ein Grobpositionier­ system (20) und ein Feinpositioniersystem (22) aufweist, wobei die Bewegung des Reinigungskopfes (18) mittels des Feinpositioniersystems (22) wenigstens in einer Bewe­ gungsrichtung (24, 26, 28, 30, 32, 34) kraftgesteuert ist.

10. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinpositioniersystem (22) als maximalkraftbe­ grenzte Funktionseinheit ausgebildet ist.

11. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Feinpositioniersystems (22) der Reini­ gungskopf (18) entlang mindestens einer Bewegungsachse (24, 26, 28) innerhalb eines vorgegebenen Toleranzfens­ ters verschiebbar ist.

12. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzfenster durch den maximalen Verstellweg des Feinpositioniersystems (22) und/oder durch die Geo­ metrie des Reinigungskopfes (18) definiert ist.

13. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinpositioniersystem (22) für mehrere bauteil­ kollisionsrelevante Bewegungsrichtungen (24, 26, 28) des Reinigungskopfes (18) ein jeweils zugeordnetes Feinposi­ tionierelement (38, 40, 42) aufweist zur bewegungsrich­ tungsspezifischen Vorgabe der Anpresskraft.

14. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinpositionierelement (38, 40, 42) einen Tele­ skopverstellmechanismus aufweist.

15. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinpositionierelement (38, 40, 42) hinsichtlich seiner maximalen Verstellkraft unter Ausbildung der An­ presskraft variabel einstellbar ist.

16. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinpositionierelement (38, 40, 42) eine pneuma­ tische oder eine hydraulische Betätigungseinheit auf­ weist.

17. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungskopf (18) mittels des Feinpositionier­ systems (22) entlang drei zueinander im Wesentlichen or­ thogonal stehender Bewegungsachsen (24, 26, 28) lagever­ stellbar ist.

18. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungskopf (18) um mindestens eine Drehachse (30, 32, 34) drehbewegbar ist.

19. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungskopf (18) für mindestens eine bauteil­ kontaktrelevante Bewegungsrichtung (24, 26, 28) eine Rei­ nigungsanschlagfläche (44) mit einem zugehörigen Feinpo­ sitionierelement (42) aufweist.

20. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungskopf (18) austauschbar am Feinpositio­ niersystem (22) befestigt ist.

21. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Manipulatoreinrichtung oder als Roboter (36) ausgebildet ist.

22. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobpositioniereinrichtung (20) einen bewegbaren Roboterarm (46) aufweist, an dessen freien Ende das Fein­ positioniersystem (22) befestigt ist, das den Reinigungs­ kopf (18) trägt.

23. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine programmierbare Steuereinrichtung und/oder Regelungseinrichtung aufweist zur wenigstens teilweise automatisierten Positionierung des Reinigungskopfes (18) und Reinigung des Bauteils (10).

24. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungskopf (18) eine sich dreidimensional erstreckende Reinigungsfläche (48) aufweist.

25. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungskopf (18) mindestens eine Anschlag­ schulter (50) aufweist, die mit ihrer Reinigungsanschlag­ fläche (44) frontal an eine Bauteilkante (52) bewegbar ist unter Ausbildung der Anpresskraft.

26. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsfläche (48) im Wesentlichen U- oder L- förmig ausgebildet ist.

27. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsfläche (48) mindestens eine mit einer Bauteilfläche (12) in Berührungskontakt bringbare Hinter­ schneidung (54) aufweist.

28. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungskopf (18) an seiner Bauteilkontaktsei­ te mit mindestens einem austauschbaren Reinigungselement (56) versehen ist.

29. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungselement (56) ein Schwamm und/oder ein Borstenelement und/oder ein Tuch und insbesondere ein Mikrofasertuch ist.

30. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Speicher aufweist zur Zwischenlagerung mindestens eines Reinigungskopfes (18) und/oder mindes­ tens eines Reinigungselements (56).

31. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Reinigungskopf- und/oder Reinigungselement- Behandlungseinrichtung aufweist.

32. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) ein Fahrzeug-Karosseriebauteil ist mit mindestens einer hinsichtlich der aufzubringenden An­ presskraft definiert zu reinigenden Fläche (12).